Обычно уровень грунтовых вод в этом муссонном регионе выше, чем в реках, поэтому вода течет из водоносных горизонтов в прилегающие водотоки. Однако несколько лет назад ученые начали замечать, что крупномасштабная перекачка грунтовых вод вокруг таких городов, как Ханой, снижает уровень грунтовых вод настолько, что в некоторых районах поток изменился на противоположный, и вместо этого речная вода попала в водоносные горизонты.С тех пор ученые проверили воду и русло реки вдоль Красной реки недалеко от Ханоя и обнаружили опасно высокие концентрации растворенного мышьяка, намного превышающие ожидаемые, но они также обнаружили четкие закономерности заражения, которые могут помочь фермерам и общинам найти места с более низким уровнем риска. площадки для колодцев.Результаты, опубликованные в журнале Water Resources Research Американского геофизического союза, несут важные уроки для управления подземными водами в регионе, который долгое время боролся с последствиями загрязнения мышьяком для здоровья.
Мышьяк в подземных водах является проблемой во многих странах, в том числе в некоторых частях Соединенных Штатов, но он широко распространен в Юго-Восточной Азии, где его воздействие на бедные сообщества было описано как крупнейшее массовое отравление в истории. Длительное воздействие может вызвать повреждение печени и почек и рак кожи, вызывающий язвы на руках и ногах. Мышьяк также может влиять на урожайность сельскохозяйственных культур.
«У нас есть такое восприятие грунтовых вод как об этом гигантском подводном озере, почти бесконечном ресурсе. Но даже в тех местах, где вода быстро восстанавливается, их использование может перемещать воду таким образом, что влияет на местоположение и степень загрязнения», — сказал соавтор Бен Бостик, геохимик из Lamont, который вместе с соавтором Александром ван Гином из Lamont более десяти лет работал с общинами во Вьетнаме, Камбодже и Бангладеш, чтобы избежать загрязнения мышьяком и найти более безопасные источники воды.В Ханое откачка грунтовых вод увеличилась вдвое в течение 2000-х годов до примерно 240 миллионов галлонов в день к 2010 году, а уровень грунтовых вод там падал примерно на 1 метр в год.
Последствия стали очевидны в деревне Ван Фук, примерно в 10 км ниже по течению, где мышьяк из русловых отложений начал загрязнять более старый водоносный горизонт, который долгое время считался чистым.Для нового исследования ученые путешествовали вдоль реки Ред-Ривер, используя устройство, похожее на шприц с очень длинной иглой, для взятия образцов донных отложений и воды на глубине 1 метр. Они обнаружили самые высокие уровни мышьяка в районах, где течение реки было медленным и осаждались новые отложения, как правило, рядом с землей в излучине реки.
Молодые отложения могут быть очень реактивными и подверженными выделению мышьяка при протекании через них воды. Отложения в этих медленных районах местами были возрастом менее 10 лет, и они выделяли мышьяк в грунтовые воды в концентрациях, превышающих 1000 микрограммов на литр, что в 100 раз выше, чем Всемирная организация здравоохранения считает безопасным.Напротив, почти все колодцы рядом с более быстро текущей водой, где накапливалось небольшое количество новых отложений, были протестированы ниже предельных значений ВОЗ.«До интенсивной откачки вода не протекала через эти отложения, и водоносный горизонт не втягивал бы такое количество мышьяка», — сказал Мейсон Шталь, ведущий автор исследования и недавний доктор философии. выпускник Массачусетского технологического института. «Если откачка грунтовых вод продолжится — а она, вероятно, усилится, — загрязнение продолжит мигрировать».
Южная и Юго-Восточная Азия особенно подвержены отравлению мышьяком, потому что их низменные дельты в основном состоят из молодых отложений и содержат большое количество органических веществ, которые способствуют выделению мышьяка в воду.Мышьяк Ред-Ривер обычно поступает из оксидов железа, переносимых вниз по течению с гор. Когда оксиды железа откладываются вдоль русла реки, они находятся в среде с низким содержанием кислорода и высоким содержанием органических веществ из таких источников, как растительные вещества и сточные воды. Бактерии восстанавливают оксид железа, высвобождая кислород, и этот естественный процесс позволяет мышьяку попадать в воду.
Процесс идет быстро. В течение нескольких месяцев ученые измерили концентрацию до 1500-2000 микрограммов на литр в новом осадке.Результаты показывают, что для откачки сообщества все же должны быть нацелены на самые старые водоносные горизонты, где осадки больше не осаждаются и большая часть мышьяка вымывается наружу. Но им также нужно подумать о других потенциальных источниках мышьяка — таких изгибах реки со свежими наносами.
«Хорошая новость заключается в том, что реки обычно изгибаются, и города очень редко достигают размера одного меандра», — сказал Бостик. По его словам, города могут размещать свои колодезные поля в районах, где водоносные горизонты не подпитываются молодыми речными отложениями. Создание плотины на реке также удерживает отложения и контролирует высоту реки, но плотины могут создавать другие проблемы, изменяя осадконакопление, экологию и водный баланс.Водоподготовка и фильтрация также становятся все более распространенными, и Бостик считает, что это может быть наиболее эффективным решением.
Мышьяк не уйдет в одночасье, и откачку для орошения придется продолжать, чтобы фермы могли прокормить большое население региона. «Несмотря на то, что грунтовые воды имеют много преимуществ, вы также должны действительно подумать о том, сколько вы хотите их использовать. Благодаря технологиям, очистить поверхностные воды теперь довольно просто, чтобы использовать их», — сказал Бостик.Майкл Пума, эксперт по водным ресурсам и продовольственной безопасности Института космических исследований имени Годдарда НАСА, который не участвовал в исследовании, отметил, что «Загрязнение подземных вод мышьяком угрожает более чем 100 миллионам человек во всем мире. Эти важные выводы помогут нам в наших усилиях. управлять питьевой водой и улучшать ее качество, особенно для тех, кто живет в крайней нищете во всем мире ".
Другими соавторами нового исследования являются Чарльз Ф. Харви из Массачусетского технологического института; Цзин Сунь из Ламонта; и Фам Тхи Ким Транг, Ви Май Лан, Тао Май Фуонг и Фам Хунг Вьет из Ханойского университета науки.