В отложениях, окружающих драгоценные грунтовые воды под нашими ногами, скрывается уран, который опасен для организма человека. Исследователи давно знали об этом и изучали данный вопрос. Но теперь ученые определили причину, по которой природный уран просачивается в грунтовые воды. И в будущем это позволит решить одну из проблем загрязнения воды.
В новой региональной модели, которая объединяет информацию о водоносном горизонте и свойствах почвы для прогнозирования качества подземных вод, исследователи выявили факторы, связанные с загрязнением ураном. Исследование, опубликованное в журнале Environmental Science & Technology 8 декабря, показывает, что концентрация кальция и щелочность почвы являются ключевыми определяющими факторами загрязнения подземных вод ураном в Центральной долине Калифорнии. Полученные данные будут особенно важны, поскольку менеджеры по водным ресурсам планируют будущее с большим количеством людей и меньшим количеством воды, доступной из снежного покрова в условиях потепления.
Уран является одним из главных натуральных загрязнителей подземных вод в Центральной долине, который несет опасность для человека. При употреблении в большем объеме он повреждает почки и увеличивает вероятность возникновения рака. Он распространен в долине Сан-Хоакин в Центральной долине, а также естественным образом проникает в воду в засушливых средах во всем мире.
Исследователи сосредоточили свое внимание на территории Центральной долины, где концентрация этого элемента в воде превышает норму, составляющую 30 микрограммов на литр.
«В каждом водоносном горизонте есть один или несколько из этих естественных загрязнителей. Вопрос в том, сидят ли они в отложениях или действительно вызывают проблемы, попадая в грунтовые воды», — сказал соавтор Скотт Фендорф, профессор науки о системе Земли из семьи Хаффингтонов в Институте Школа Земли, энергетики и наук об окружающей среде (Stanford Earth). «Управляющие водными ресурсами могут использовать наши выводы для прогнозирования решений до того, как проблемы проявятся».
Основной упор ученые уделили подпитке грунтовых вод. Другими словами, они изучили то, как меняется химический состав осадков при попадании в землю и движении далее к грунтовым водам. Когда дождевая вода стекает ниже, ее состав меняется, взаимодействуя с окружающей средой. Исследователи выяснили, что вода, вбирая кальций во время своего пути вниз, может стягивать к себе уран, тем самым загрязняя водоносные горизонты.
«Наша работа показывает, что на уран влияют не только свойства водоносного горизонта, но и такие факторы, как содержание глины и pH почвы, которые служили важными предикторами концентраций урана в грунтовых водах», — сказала ведущий автор исследования Аландра Лопес, аспирант в Наука о земных системах. «Это подчеркивает важность включения данных о свойствах почвы при составлении карт уязвимости водоносных горизонтов для естественных загрязнителей, таких как уран».
Хорошая новость: по оценкам исследователей, факторы, влияющие на процесс разрыхления урана из отложений в грунтовые воды, в основном возникают в пределах шести футов верхнего слоя почвы, предполагая, что простое решение может заключаться в обходе этой области.
«Если вы собираетесь управлять подпиткой водоносного горизонта, которая будет все более востребована в связи с изменением климата, будьте осторожны, чтобы вода не просачивалась через почву, где уровень кальция и щелочности часто наиболее высок. Эти сценарии управления сейчас рассматриваются», — сказал Фендорф, который также является старшим научным сотрудником Стэнфордского Вудского института окружающей среды.
Команда говорит, что их методология предлагает управлению водных ресурсов легкий способ прогнозирования основных влияний на содержание урана в грунтовых водах.
«Мы пытаемся сказать всем, что вам нужно подумать об этом заранее, потому что именно тогда вы сможете обойти проблему», — сказал Фендорф. «Это своего рода прогнозирование вперед, а не реакция ретроспективы — как только вы измеряете уран в воде, ваша проблема уже под рукой, и ее гораздо сложнее исправить».
