For at minedrift i tørre områder skal være ansvarlig, må vi ændre, hvordan vi tænker om vand, siger forskere

Et forskerhold ledet af University of Massachusetts Amherst, i samarbejde med University of Alaska-Anchorage og Columbia University, har udført den bredeste hydrologiske sporstofanalyse nogensinde af Dry Andes-regionen i Chile, Argentina og Bolivia, hjemsted for størstedelen af verdens lithiumforekomster og andre elementer, såsom kobber, der er afgørende for den grønne energiomstilling væk fra olie og mod elektricitet.

Men de tørre Andesbjerge, såvel som andre hypertørre områder, er også ekstremt følsomme over for enhver aktivitet, såsom minedrift, der kan forstyrre tilstedeværelsen, sammensætningen og strømmen af ​​både overflade- og underjordisk vand.

Indtil nu har der dog ikke været nogen pålidelig, omfattende forståelse af præcis, hvordan de hydrologiske systemer i ekstremt tørre landskaber fungerer, hvilket betyder, at miljøregulatorer ikke har den information, de har brug for for bedst muligt at styre mineindustrien og overgangen til mere miljøvenligt bæredygtig fremtid.

Forskningen vises i PLOS Water .

"Vi har tænkt helt forkert på vand," siger Brendan Moran, avisens hovedforfatter og en postdoktoral forskningsassistent i geovidenskab ved UMass Amherst. "Vi antager typisk, at vand er vand, og håndterer alt vand på samme måde, men vores forskning viser, at der faktisk er to meget adskilte dele af vandbudgettet i de tørre Andesbjerge, og de reagerer meget forskelligt på miljøændringer og menneskelig brug. "

Vand er især vigtigt for lithium, den afgørende komponent i de kraftige batterier i ting som el- og hybridbiler og solcelleanlæg. Lithium findes ikke ofte i fast form og har en tendens til at forekomme i lag af vulkansk aske - men det reagerer hurtigt med vand. Når regn eller snesmeltning bevæger sig gennem askelagene, udvaskes lithium i grundvandet og bevæger sig ned ad bakke, indtil det sætter sig i et fladt bassin, hvor det forbliver i opløsning som en saltet blanding af vand og lithium.

Fordi denne saltlage er meget tæt, sætter den sig ofte under lommer af frisk overfladevand, som flyder oven på den lithiumrige væske nedenfor. Disse friske og braklagte laguner og vådområder bliver ofte tilflugtssteder for unikke og skrøbelige økosystemer og ikoniske arter såsom flamingoer, og de er også sammensat af forskellige slags vand – så hvordan skelner man vandtyper fra hinanden?

Moran og hans medforfattere, herunder David Boutt, professor i geovidenskab ved UMass Amherst, og Lee Ann Munk, professor i geologiske videnskaber ved University of Alaska, havde tidligere udviklet en metode til at bestemme, hvor gammel en given prøve af vand er og spore. dets interaktion med landskabet ved at bruge ³ H, eller tritium, og forholdet mellem oxygenisotopen ¹⁸ O og hydrogenisotopen ² H. Tritium forekommer naturligt i regnvand og henfalder med en forudsigelig hastighed.

"Dette lader os få vandets relative alder," siger Moran. "Er det 'gammelt' som i, faldt det for et århundrede eller mere siden, eller er det 'nutidigt' vand, der faldt for et par uger til år siden?"

Forholdet mellem ¹⁸ O og ² H tillod desuden holdet at spore, hvor meget fordampning vandet havde været udsat for.

"De ¹⁸ O/ ² H-forhold er som et specifikt fingeraftryk, fordi forskellige vandkilder - vandløb eller søer - vil have forskellige forhold. Dette fortæller os, hvor vandet kom fra, og hvor længe det har været nær overfladen og ude af jorden," tilføjer Moran.

Til denne nye forskning arbejdede Moran og Boutt sammen med interessenter i de tørre Andesbjerge for at prøve næsten alle vandkilder i hele regionen – en hidtil uset bedrift, i betragtning af hvor ugæstfri og sparsomt beboet de tørre Andesbjerge er – og for at måle deres forskellige isotoper.

Ved at gøre det kunne de opdage, at gamle og unge farvande ikke rigtig blandes og opfører sig meget forskelligt.

"Det dybe, gamle grundvand opretholder det hydrologiske system i hele de tørre Andesbjerge," siger Boutt. "Kun 20-40% af vandet er nutidigt overfladevand - men det er det vand, der er mest følsomt over for klimaændringer, stormcyklusser og menneskeskabte anvendelser som minedrift. Forskere plejede at tro, at overfladevand var det mest stabile vand, fordi det var bliver konstant genopladet af afstrømning, men på ekstremt tørre steder som de tørre Andesbjerge er det ikke sandt, og problemet er, at denne nye forståelse af, hvordan vand virker, ikke er blevet indarbejdet i noget styringssystem nogen steder."

Implikationerne af dette er umiddelbare, og Moran siger, at blandt de vigtigste er at beskytte de forskellige ledninger – vandløb, floder, siver og så videre – hvorved frisk, ungt regnvand strømmer ind i lagunerne og vådområderne, der er så miljøkritiske. Det betyder også, at ledere skal udvikle forskellige metoder til at styre unge og gamle farvande; der er ingen ensartet tilgang, der vil fungere.

Måske vigtigst af alt, påpeger Boutt:"Det, vi ser i de tørre Andesbjerge, er repræsentativt for hydrologi i alle ekstremt tørre regioner – inklusive det vestlige USA. Det er heller ikke begrænset til lithiumminedrift."

"Vand over hele klodens tørre områder fungerer på samme måde," tilføjer Moran, "og derfor skal vandforvaltere verden over være opmærksomme på alderen og kilden til deres farvande og implementere de rigtige politikker for at beskytte deres forskellige hydrologiske kredsløb."

Flere oplysninger: Brendan J. Moran et al., Moderne og relikvievande stærkt afkoblet i tørre alpine miljøer, PLOS Water (2024). DOI:10.1371/journal.pwat.0000191

Journaloplysninger: PLOS Vand

Leveret af University of Massachusetts Amherst