Исследование появляется в текущем номере журнала Nature.«Это – первый раз, когда мы были в состоянии показать, что ранее чистый водоносный слой был загрязнен», сказали ведущий автор Александр ван Гин, geochemist в Земной Обсерватории Ламонта-Доэрти Колумбийского университета. «Количество воды, накачанной действительно, доминирует над системой.
Мышьяк перемещается». Хорошие новости, он сказал: «Это не перемещается с такой скоростью, как мы боялись, что это могло бы».
Это выиграет время – возможно, десятилетия – для менеджеров по использованию водных ресурсов, чтобы попытаться иметь дело с проблемой, сказал он.Мышьяк найден в скалах во всем мире, но это, кажется, загрязняет грунтовую воду только при особых условиях. Огромный масштаб через Южную Азию прибыл ясный только в 1990-х, когда исследователи из университетов, некоммерческих агентств и правительств начали проверять скважины систематически. Ван Гин работал в области в течение 13 лет и прилагает новые совместные усилия в регионе в соответствии с Международным Континентальным Научным Планом буровых работ.
Исследователи связывают естественное загрязнение мышьяка в Южной Азии к огромному количеству разрушения осадка от гималайского плато в бассейны ниже из Пакистана и Индии в Китай и Вьетнам. Постоянная новая поставка реагирует быстро с местной водой, хотя точные механизмы выпуска мышьяка остались неясными, наряду с потенциальными эффектами перекачки грунтовой воды. Новое исследование разъясняет некоторые химические процессы и показывает ясно впервые, что деятельность человека может расширить проблему.Ханой, как много территорий городов с пригородами, распространяется в размере и использует еще больше грунтовой воды.
Между 2000 и 2010, муниципальная перекачка удвоилась приблизительно к 240 миллионам галлонов в день. Большая часть поставки прибывает из водоносного слоя богатых железом апельсиновых песков больше чем 12 000 лет, который в основном не содержит мышьяка.
Но участки младшего, сероватого песка загрязнены. Город начал фильтровать свою воду приблизительно 10 лет назад. Но в пригороде, под соседней Ред-Ривер и вне, многие жители полагаются на частные скважины, пробуренные в путаницу чистых или загрязненных песков, и никакая центральная система фильтрации не доступна.
Ван Гин и коллеги, включая команду из Университета Ханоя Науки, изучили 31 скважины вокруг деревни Ван Фука, приблизительно в 5,5 милях к юго-востоку от города, около реки, в течение нескольких лет. Они нашли, что в частях ближе в Ханой, мелкие скважины входят в безопасные апельсиновые отложения; ближе река, они входят в серые и тянут мышьяк.
Обычно, уровни паводка в безопасном водоносном слое стекли бы к реке и держали бы загрязненную воду в страхе. Но команда нашла, что перекачка Ханоя полностью изменила это; безопасный водоносный слой теперь, в действительности, сосет воду из загрязненной, и из самой реки. Используя гелий и водородные методы датирования изотопа, они показали, что за прошлые 40 – 60 лет, вода от загрязненного водоносного слоя мигрировала внутри страны приблизительно 2 000 метров (больше чем миля). В течение того же самого времени существенное загрязнение мышьяка переместилось в более медленный темп, войдя приблизительно в 120 метров или 370 футов.
«Многие люди ожидали, что перекачка этих [хороших] водоносных слоев поместит их в опасность, но перед этим у нас не было доказательства», сказал Скотт Фендорф, почва geochemist в Стэнфордском университете, который не был вовлечен в исследование. «Это демонстрирует, что есть угроза». Фендорф сказал, что во многих областях от Индии до Вьетнама, люди бурят скважины глубже, чтобы убежать от вообще мелких богатых мышьяком отложений.
Исследование предполагает, что эти глубокие скважины, также, могли в конечном счете разложиться. Недавние исследования другими группами предполагают, что скважины в индийском штате Западной Бенгалии находятся в опасности, но в Бенгалии есть столько скважин в таком количестве мест, исследователям трудно отследить точно, что происходит. Исследование Ханоя, в отличие от этого, круто демонстрирует и определяет количество результатов, потому что муниципальная перекачка так централизована.Изучите соавтора Майкла Берга, geochemist в швейцарском федеральном Институте Водной Науки и техники, названной Ханоем, качающим «огромный, непреднамеренный эксперимент».
Берг сказал, что подобные процессы могут идти полным ходом в других областях, таких как мегаполисы Дакки и Пекина и широко распространенных областей сельского хозяйства Азии, наряду с частями Африки к югу от Сахары, и Южной Америки и Северной Америки, где ирригация и муниципальная перекачка сосут сухие водоносные слои. «Мы изменяем системы во всем мире», сказал он.Что касается того, как мышьяк входит в воду, ван Гин говорит, что вокруг Ван Фука, как много других областей, очевидный ключ расторгнут органический углерод – части разложенного вопроса завода и другие осколки живых существ.
Вода в безопасном водоносном слое относительно свободна от него, но вода, втекающая через русло и органическо-богатая почва и глина сверху водоносного слоя, загружены им. Поскольку вода мигрирует в безопасный водоносный слой, углерод реагирует с богатой железной ржавчиной, придерживающейся зерен песка, и ржавчина растворяется в воде. Мышьяк в осадке имеет тенденцию придерживаться этой ржавчины, но как только ржавчина расторгнута, так мышьяк, и люди волнуют питье варева.
В то время как реакции продолжаются, апельсиновые пески исчезают к серому; действительно, перо серого песка, кажется, вползает при Ван Фуке к Ханою.Исследователи указывают, что загрязнение мышьяка перемещается в 16 – 20 раз медленнее, чем фактическая миграция внешней воды, по-видимому потому что это требует времени для химических реакций начаться. Это подтверждает краткосрочное исследование 2011 года по своей природе Геонаука, показывающая подобные эффекты на месте в Бангладеш.
Но, сказал Берг, «это постоянно перемещается, и как это перемещается вперед и вперед, больше людей подвергнуто».В затронутых частях Ван Фука мышьяк теперь 10 – 50 раз по допустимым уровням.
Соавтор Пам Тай Ким Трэнг, вице-директор Центра университета Ханоя Экологической Технологии и Устойчивого развития, сказал, что люди бурят более глубокие скважины, и усилия идут полным ходом, чтобы установить станцию фильтрации. Однако она сказала, «если люди в городе будут продолжать тянуть больше воды, проблема мышьяка станет более серьезной».
С пригородом, расширяющимся так быстро, она сказала, больше людей связано с частными скважинами. «Мы пытаемся узнать больше об условиях, в которые мышьяк перемещается, и как защитить людей», сказала она. Ван Гин сказал, что исследование может помочь дизайну усилий по исправлению в Соединенных Штатах и в другом месте, где углеродное выщелачивание из закапывания мусора загрязняет некоторые водоносные слои. Программа исследований Суперфонда Колумбии частично поддержала исследование Ханоя.
Среди других авторов исследования Вай Мэй Лэн, Нгуен-Ноц Май, Фу Дэо Манх и Пам Хун Вет, Университета Ханоя Науки; Бенджамин Бостик, Кэтлин Рэдлофф, Зэхид Азиз и Джейкоб Ми, Ламонта-Доэрти; и исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Вандербилт. Главным инвестором исследования был американский Национальный научный фонд.