Разложение токсичных продуктов при инфильтрации питьевой воды

Израиль объявил войну засухе. Пять опреснительных установок ежегодно производят около 600 миллионов кубометров пресной воды, что составляет примерно 70% потребления частных домохозяйств. Поскольку крупные установки нельзя гибко регулировать, в периоды низкого спроса и при работах на трубопроводах в стране образуется излишек ценной влаги. Для её хранения воду закачивают в подземные пористые слои — водоносные горизонты (aquifers). Недостаток метода в том, что опреснённая вода хлорируется. При просачивании через почву хлор реагирует с органическими веществами, образуя токсичные соединения, такие как хлороформ (тригалогенметаны).

В рамках немецко-израильского совместного проекта «MAR-DSW» команда под руководством профессора Кристофа Шюта исследует судьбу этих тригалогенметанов в воде. Для этого используется стабильный изотопный анализ — метод, разработанный и адаптированный для анализа в Израиле доктором Каори Сакагути-Сёдер. Метод позволяет установить изотопный состав всех элементов, образующих тригалогенметаны. Пробы воды из разных точек водоносного горизонта анализируются в газовом хроматографе.

Затем учёные исследуют изотопный состав фрагментов молекул. Это важно, потому что при разложении вредных веществ микробы предпочтительно расщепляют более лёгкие изотопы. Если в пробе преобладают тяжёлые изотопы, это означает, что разложение токсичных побочных продуктов значительно продвинулось. «Анализ изотопов позволяет сделать вывод о том, как быстро и в какой степени вещество разложилось», — поясняет Шют.

Для корректной интерпретации данных команда также моделирует подземное микробиологическое разложение в лаборатории. На середине исследовательского проекта метод готов к применению. Пробы, которые скоро будут отобраны в Израиле, будут проанализированы в Дармштадте, а полученные данные будут включены в гидрогеологическую модель участка.

Разработанный метод может применяться по всему миру, где вода хранится в водоносных горизонтах. Хотя образование тригалогенметанов может различаться в зависимости от типа почвы, благодаря проекту наука и водная отрасль понимают базовые процессы, происходящие при инфильтрации воды. «Для борьбы с растущим дефицитом воды с помощью опреснения критически важно, чтобы искусственное пополнение подземных вод было установлено как безопасный и устойчивый метод. И мы вносим свой вклад в это», — заключает Шют.