Человеческая деятельность подвергает реки и ручьи США воздействию солевого коктейля, что имеет последствия для инфраструктуры и снабжения питьевой водой. Так сообщается о новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, в котором впервые оцениваются комбинированные долгосрочные изменения солености и подщелачивания пресной воды по всей стране.
Используя пятидесятилетние данные о речных водах из 232 объектов мониторинга Геологической службы США, исследователи обнаружили, что 37 процентов водосборных площадей на прилегающей территории США испытали значительное повышение солености с одновременным увеличением подщелачивания на 90 процентов.
Ионы соли, сами по себе вредные, повышают pH пресной воды, делая ее более щелочной. Обе эти переменные определяют качество воды и могут влиять на стабильность труб и другой инфраструктуры подачи воды. Например, когда Флинт, штат Мичиган, в 2014 году переключил свой основной источник воды на реку Флинт, высокое содержание солей в реке вызвало выщелачивание свинца из водопроводных труб, что привело к хорошо задокументированному водному кризису в этом городе.
Соавтор Джин Э. Лайкенс, почетный президент Института исследований экосистем Кэри и почетный профессор Университета Коннектикута, Сторрс объясняет: «Долгосрочный мониторинг жизненно важен для понимания проблем, с которыми сталкивается наша страна. пресных вод от повышенного содержания солей, а также для разработки стратегий по защите питьевой воды. Очевидными виновниками являются дорожная соль, оросительные стоки и сточные воды. Но то же самое относится и к кислотным дождям, которые могут выделять щелочные соли, нарушающие химическую целостность пресных вод."
Резкие химические изменения были зарегистрированы во многих крупных водных путях страны, включая реки Гудзон, Потомак, Нойз, Миссисипи и Чаттахучи. Многие из этих рек снабжают питьевой водой близлежащие города и поселки, в том числе некоторые из наиболее густонаселенных городских центров Восточного побережья.
Ведущий автор Суджей Каушал из Университета Мэриленда отмечает: «Мы придумали название «Синдром засоления пресной воды», потому что поняли, что это совокупность эффектов, влияющих на качество воды, когда множество различных солевых ионов связаны друг с другом. не знал этого раньше."
Источники повышенного содержания соли в водных путях различаются в зависимости от региона. На северо-востоке основным виновником является хлористый натрий, используемый для содержания дорог зимой. На Среднем Западе основной вклад вносят удобрения, особенно с высоким содержанием калия. В других регионах из-за отходов горнодобывающей промышленности и выветривания бетона, горных пород и почв соли кальция и магния высвобождаются в близлежащие водоемы.
Каушал отмечает: «Многие считают, что когда вы посыпаете землю солью, она просто смывается и исчезает. Но соль накапливается в почве и грунтовых водах, и для ее вымывания требуются десятилетия».
Анализ, который имеет значение для стратегий управления пресной водой и регулирования содержания соли, является первым документом, подтверждающим связь между повышенным засолением и подщелачиванием в континентальном масштабе. Это также важное напоминание о том, что при сочетании различных солевых соединений их вредное воздействие может усиливаться.
«До сих пор мы не в полной мере осознавали ту роль, которую различные соли играют в изменении рН ручьев и рек в нашей стране», - сказал Лайкенс. «Содержание соли и pH являются фундаментальными аспектами химического состава воды, так что это основные изменения в свойствах пресной воды».
«Это исследование демонстрирует ценность долгосрочных данных для выявления потенциальных угроз ценным ресурсам пресной воды», - говорит Джон Шейд, директор программы долгосрочных экологических исследований Национального научного фонда.«Без таких долгосрочных усилий такое повсеместное и значительное ухудшение качества воды в результате деятельности человека осталось бы неизвестным. Теперь, когда мы знаем, что это происходит, мы можем начать выяснять причины и разрабатывать стратегии для смягчения потенциального воздействия на здоровье населения».
Некоторые стратегии борьбы с загрязнением дорожной соли уже существуют, как указано в отчете Института Кэри «Дорожная соль: движение к решению». Они включают предварительное смачивание соли, чтобы она могла прилипнуть к дорогам, использование рассола для предотвращения образования льда на дорожном покрытии, снижение содержания соли в песке, а также использование датчиков дорожного покрытия и систем информации о погоде для управления внесением соли.
«Кроме того, не все соли созданы одинаково с точки зрения их способности плавить лед при определенных температурах», - добавил Каушал. «Выбор правильных солевых соединений для правильных условий может помочь более эффективно растопить снег и лед с меньшим количеством соли, что будет иметь большое значение для решения проблемы."
Команда также отмечает, что стратегии городского развития, в первую очередь строительство вдали от водотоков и проектирование более эффективных систем ливневой канализации, могут уменьшить количество соли, вымываемой из обветренного бетона. Они также рекомендуют контролировать и заменять стареющие трубы для питьевой воды, подверженные коррозии, образованию накипи или накоплению минеральных отложений и микробных пленок.
Лайкенс объясняет: «В США многие полагаются на лоскутное одеяло из стареющих труб, чтобы доставить питьевую воду в свои дома. Свинец в трубах, припое и соединениях не редкость, особенно в наших старых городах. уязвимы для более соленой и щелочной воды, которая может выделять токсичные металлы, такие как свинец, и другие загрязняющие вещества."
«Тенденции, которые мы наблюдаем в данных, предполагают, что нам нужно рассмотреть проблему загрязнения солями и начать относиться к ней серьезно», - сказал Каушал. «Агентство по охране окружающей среды не регулирует содержание солей в качестве основных загрязнителей питьевой воды на федеральном уровне, а на местном уровне существует непоследовательность в управлении загрязнением солями. Эти факторы должны учитываться сообществами, чтобы обеспечить будущие поколения безопасной водой».