Недавний пожар Томаса в Калифорнии стал крупнейшим лесным пожаром в современной истории штата. В период с декабря 2017 года по январь 2018 года он выжег почти 282 000 акров земли и служит напоминанием о том, насколько разрушительными могут быть такие события. Теперь исследователи сообщают, что лесные пожары в лесных водоразделах могут иметь переменное, но предсказуемое воздействие на вещества, которые выделяются из почвы и попадают в источники питьевой воды. Новое исследование дает важную информацию для предприятий водоснабжения, оценивающих варианты очистки после сильных лесных пожаров.
Исследователи представят свою работу сегодня на 255-м Национальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS).
«Лесные пожары могут иметь серьезные последствия для водосборных бассейнов, помимо уничтожения личного имущества», - говорит Фернандо Л. Росарио-Ортис, доктор философии. «Но, возможно, менее очевидным является их потенциальное воздействие на источники питьевой воды, вызванное изменением почв и фундаментальными процессами лесных водоразделов. Мы обнаружили, что эти пожары могут вызывать попадание многих веществ из почвы в источники питьевой воды, что приводит к загрязнению. характер и количество веществ зависят от силы пожара».
По данным Национального исследовательского совета, лесные водоразделы обеспечивают почти две трети источников питьевой воды в США и миллиарды потребителей во всем мире. Здоровые городские и сельские лесные водоразделы поглощают осадки и таяние снега, замедляют ливневые стоки, фильтруют загрязняющие вещества и обеспечивают жизненно важную среду обитания для рыб и диких животных. Кроме того, лесные водоразделы обеспечивают возможности для отдыха и помогают поддерживать местную экономику.
После лесного пожара могут произойти значительные изменения в качестве исходной воды, что может повлиять на процессы водоподготовки. Эти изменения включают усиленную мобилизацию питательных веществ, отложений и растворенного органического углерода (РОУ), что может повлиять на способность предприятий питьевого водоснабжения производить воду, отвечающую стандартам Агентства по охране окружающей среды (EPA). Коммунальным предприятиям нужна точная информация об этих воздействиях и о том, как на них реагировать.
Росарио-Ортис и его команда из Колорадского университета в Боулдере изучают взаимосвязь между преобразованием почвы и лесными пожарами с 2012 года, когда два лесных пожара сожгли водораздел реки Верхний Кэш-ла-Пудр в северном Колорадо. Команда смоделировала лесные пожары разной степени тяжести в лаборатории, нагревая почвы до разных температур, а затем проанализировала результаты.
«До определенного момента, чем теплее становится почва, тем больше углерод- и азотсодержащих соединений высвобождается из почвы», - говорит Росарио-Ортис.«Эти соединения, которые обычно характеризуют как DOC, могут реагировать с химическими веществами, используемыми для очистки воды, и превращаться в побочные продукты дезинфекции или DBP, которые вам не нужны в питьевой воде». На самом деле уровень допустимых DPB регулируется EPA. «Но мы были удивлены, обнаружив, что по мере усиления лесного пожара количество DOC, выделяемого почвой, уменьшается, и вместо этого вы можете получить больше отложений в исходных водах», - говорит Росарио-Ортис..
Сейчас его команда изучает, как меняется выброс органических соединений из почвы в воду во время лесных пожаров. «Мы обнаружили, что происходит усиленное высвобождение соединений с более низкой средней молекулярной массой, содержащих больше кислородных и азотных функциональных групп, по сравнению с типичными условиями», - сообщает Росарио-Ортис. «Результаты этой работы помогут нам лучше понять общее влияние лесных пожаров на качество воды и, в конечном итоге, на производство питьевой воды."
Росарио-Ортис ожидает, что его исследование найдет все более широкое применение по мере увеличения количества и силы лесных пожаров из-за изменения климата, экстремальных засух, нарушения земель и увеличения загрузки топливом.