Новое исследование позволяет прогнозировать содержание урана в грунтовых водах на региональном уровне

Уран — опасный токсин, который скрывается в осадочных породах и окружает драгоценные грунтовые воды. Учёные давно знают об этом и проводят анализы. Однако теперь исследователи из Стэнфорда определили триггер, который заставляет природный уран высвобождаться из осадков и просачиваться в грунтовые воды, что указывает на решение для управления токсином до того, как он станет проблемой.

В новой региональной модели, объединяющей данные об аквиферах со свойствами почв для прогнозирования качества подземных вод, исследователи выявили факторы, связанные с загрязнением ураном. Работа, опубликованная в Environmental Science & Technology 8 декабря, показывает, что концентрации кальция и щёлочность почвы являются ключевыми определяющими факторами загрязнения грунтовых вод ураном в Центральной долине Калифорнии. Эти выводы будут особенно важны по мере того, как управляющие водными ресурсами будут планировать будущее с большим населением и меньшим количеством воды из снежного покрова в условиях потепления.

Уран входит в тройку наиболее вредных природных загрязнителей подземных вод в Центральной долине наряду с мышьяком и хромом. Этот радиоактивный металл становится опасным при потреблении в больших количествах, вызывая повреждение почек и повышенный риск развития рака. Он широко распространён в долине Сан-Хоакин Центральной долины, а также естественным образом встречается в полузасушливых и засушливых регионах по всему миру.

"Каждый водоносный горизонт содержит один или несколько таких природных загрязнителей. Вопрос в том, остаются ли они в отложениях в безобидном состоянии или действительно вызывают проблемы, попадая в грунтовые воды", — сказал соавтор Скотт Фендорф, профессор наук о системе Земли в Школе наук о Земле, энергетике и окружающей среде (Stanford Earth). "Водные менеджеры могут использовать наши выводы для прогнозирования решений до того, как проблемы проявятся".

Исследование сосредоточено на химических последствиях пополнения грунтовых вод — процесса просачивания осадков в почву и перемещения вниз к подстилающим водоносным горизонтам. По мере просачивания вниз химический состав воды меняется из-за взаимодействия с окружающей средой. Откачка воды также влияет на динамику водоносного горизонта, что может изменить химию системы и то, как такие элементы, как уран, распределяются между твёрдыми частицами (осадками) и водой. Исследователи обнаружили, что если вода набирает больше кальция во время движения и становится более щелочной, она может притягивать уран и загрязнять водоносные горизонты.

Хорошая новость: исследователи оценивают, что факторы, запускающие этот процесс высвобождения урана из осадков в грунтовые воды, в основном действуют в верхних шести футах (около 1.8 метра) почвы. Это предполагает, что простое решение может заключаться в обходе этой зоны. "Если вы собираетесь управлять пополнением водоносных горизонтов, что будет всё более необходимо при изменении климата, будьте осторожны, позволяя воде просачиваться через почву, где содержание кальция и щёлочность часто наиболее высоки", — отметил Фендорф.