Trong nhiều thập kỷ, bơm nước ngầm chuyên sâu đã khiến mặt đất bên dưới Thung lũng San Joaquin của California chìm xuống, làm hư hại cơ sở hạ tầng. Hiện tại, nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications cho thấy, khi bơm làm bồn rửa mặt, nó cũng gây ra mối đe dọa vô hình đối với sức khỏe con người và sản xuất lương thực. Nó cho phép asen di chuyển vào tầng ngậm nước ngầm cung cấp nước uống cho 1 triệu người và tưới cho cây trồng. ở một số đất nông nghiệp giàu nhất của quốc gia.
Nhóm đã phát hiện ra rằng các phép đo chìm đất có nguồn gốc từ vệ tinh có thể dự đoán nồng độ asen trong nước ngầm. Kỹ thuật này có thể là một hệ thống cảnh báo sớm để ngăn chặn mức độ ô nhiễm asen nguy hiểm trong các tầng chứa nước với các đặc điểm nhất định trên toàn thế giới.
“Asen trong nước ngầm đã là một vấn đề trong một thời gian rất dài”, tác giả chính Ryan Smith, một ứng cử viên tiến sĩ về địa vật lí tại Trường Trái đất, Năng lượng & Khoa học Môi trường (Stanford Earth), cho biết. Nó xuất hiện tự nhiên trong vỏ trái đất và một mối quan tâm thường xuyên trong quản lý nước ngầm vì sự phổ biến của nó và liên kết với bệnh tim, tiểu đường, ung thư và các bệnh khác. “Nhưng ý tưởng cho rằng tưới tiêu quá mức để tưới tiêu có thể làm tăng nồng độ asen là mới”, Smith nói.
Quan trọng hơn, nhóm đã tìm thấy những dấu hiệu cho thấy tầng chứa nước bị ô nhiễm do hậu quả của việc quá tải có thể phục hồi nếu rút tiền dừng lại. Các khu vực bị chìm chậm hơn so với 15 năm trước đó cũng có mức asen thấp hơn. “Nước ngầm phải được chuyển sang phần lớn”, đồng tác giả nghiên cứu Scott Fendorf, một giáo sư về khoa học hệ thống trái đất và một đồng nghiệp cao cấp thuộc Viện Môi trường Stanford Woods cho biết.
Giải phóng asen từ đất sét
Nhóm nghiên cứu đã phân tích dữ liệu asen cho hàng trăm giếng trong hai giai đoạn hạn hán khác nhau cùng với các ước tính mức độ lún của đất, hoặc chìm, bị bắt bởi các vệ tinh. Họ phát hiện ra rằng khi đất ở lưu vực Tulare của San Joaquin Valley chìm nhanh hơn 3 inch mỗi năm, nguy cơ phát hiện mức asen nguy hại trong nước ngầm nhiều gấp 3 lần.
Các tầng chứa nước trong lưu vực Tulare được tạo thành từ các khu vực cát và sỏi ngăn cách bởi các lớp đất sét mỏng. Đất sét hoạt động giống như một miếng bọt biển, giữ chặt với nước cũng như asen thấm từ trầm tích sông cổ. Không giống như các lớp cát và sỏi, các đất sét này chứa ít oxy tương đối, tạo điều kiện cho asen ở dạng dễ hòa tan trong nước.
Khi bơm hút quá nhiều nước từ các khu vực cát và sỏi, tầng ngậm nước nén và đất chìm. Fendorf giải thích: “Cát và sỏi đã bị đẩy ra bởi áp lực nước đang bắt đầu đè nén miếng bọt biển đó. Nước giàu asen sau đó bắt đầu thấm ra và trộn với nước trong tầng chứa nước chính.
Khi bơm nước giảm đủ để đặt phanh trên lún – và giảm bóp trên bị mắc kẹt asen – nước sạch ngâm từ suối, mưa và dòng chảy tự nhiên trên bề mặt có thể dần dần tuôn ra hệ thống sạch sẽ.
Tuy nhiên, nghiên cứu đồng tác giả Rosemary Knight, một giáo sư địa vật lý và giảng viên liên kết tại Viện Woods, cảnh báo chống lại ngân hàng quá nhiều vào một sự phục hồi có thể dự đoán được từ việc bán phá giá. “Phải mất bao lâu để phục hồi là sẽ có nhiều biến đổi và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố”, cô nói.
Các nhà nghiên cứu cho biết quá mức trong các tầng ngậm nước khác có thể tạo ra các vấn đề ô nhiễm tương tự được thấy ở Thung lũng San Joaquin nếu chúng có ba thuộc tính: xen kẽ các lớp đất sét và cát; một nguồn asen; và hàm lượng oxy tương đối thấp, phổ biến ở tầng ngậm nước dưới lớp đất sét dày.
Các mối đe dọa có thể phổ biến hơn một lần. Chỉ trong vài năm trở lại đây có các nhà khoa học phát hiện ra rằng các tầng chứa nước khác cũng có asen, trong thực tế có thể lẫn với đất sét với mức oxy thấp cần thiết cho asen để di chuyển vào hầu hết các nguồn nước ngầm. “Chúng tôi mới bắt đầu nhận ra rằng đây là một mối nguy hiểm”, Fendorf nói.
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180605112141.htm
