För att fylla på grundvatten, många kommuner injicerar återvunnet vatten i utarmade vattendrag. Det injicerade vattnet har renats genom sekundär avloppsrening, och, i vissa fall, vattnet har behandlats genom tertiära processer och kan vara tillräckligt rent för att dricka direkt.

Det ursprungliga vattnet i akvifern var kemiskt stabilt, i jämvikt med de omgivande stenarna, och laddades långsamt upp av naturliga processer (vatteninfiltration). Dock, när mer grundvatten förbrukas än de naturliga processerna kan återställa, konstruerad laddning med renad, återvunnet vatten behövs. Tyvärr, över tid, det återvunna vattnet blir ibland förorenat.

Ett forskargrupp vid McKelvey School of Engineering vid Washington University i St. Louis, ledd av Young-Shin Jun, professor i energi, miljö- och kemiteknik; och Xuanhao Wu, en doktorand i Juns lab, har fastställt hur dricksvattnet som används för att ladda en akvifer kan bli förorenat med farliga halter av arsenik.

Forskningen publicerades i Miljövetenskap och teknik .

I en hanterad vattendragsladdning, "vi drar kontinuerligt ner akvifern, men vi fyller aldrig på det nog, "Sa Jun.

"Vår befolkning kan växa snabbt och vår livsstil blir mer vattenberoende men den naturliga påfyllningsprocessen är långsam, "sa hon." Så vattenförvaltningspraxis har konstruerat ett sätt att injicera vatten för att kompensera för vår konsumtion och uppnå miljömässig hållbarhet. "

Att hålla akvifererna fulla är viktigt av några skäl. Vid kusterna, salt havsvatten kan fylla en utarmad akvifer, skapa en katastrofal situation för ekosystemet och grödor som vattendragaren matar. Och, om den utarmade zonen förblir tom, sinkhål kan förekomma och marken kan avta. Således, påfyllning av vattendrag för att tillhandahålla dricksvatten är en vanlig praxis på platser från Kalifornien till Florida.

Men för cirka 10 år sedan när du arbetar med hanterad vattendragsladdning med Environmental Protection Agency (EPA), Jun stötte på en förbryllande situation.

"När vi injicerade vattnet, det var bra, " Hon sa, "men när vi drog tillbaka det, det var dåligt, besmittad med arsenik. Vad var fel?"

Det visade sig att även om vattnet som injicerades i akvifären vanligtvis var tillräckligt rent för att dricka, det förde något nytt till akviferen:syre.

"Genom att injicera återvunnet vatten, vi utlöser oxidativ upplösning av sulfidmineraler i akvifer, som var stabila vid låga syrenivåer, "sa hon. I synnerhet hon tittade på arsenopyrit (FeAsS), ett mineral som löses upp i järn, svavel och, avgörande, arsenik. Innan arsenik kan nå problematiska nivåer, dock, en annan reaktion äger rum.

"Järnet fälls ut till järnoxider eller hydroxider, Sa Jun. Arsenen adsorberar, eller håller sig, till järnoxiderna eller hydroxiderna, som är olösliga, hålla arsenik ur vattnet.

Det finns, dock, en annan viktig faktor.

Upplöst organiskt material (DOM) - föreningar som innehåller kol - förändrar situationen drastiskt. "Med höga halter organiska föreningar, vi fann att utfällningsreaktionen undertrycks, "Sa Jun. När utfällning av järnoxider eller hydroxider undertrycks, arseniken absorberas inte tillräckligt. Istället, den förblir tillgänglig i vattnet.

Jun är snabb att betona att detta är mer än en experimentell övning i laboratorieövning. "Detta är inte ett potentiellt framtida problem, " Hon sa, att notera att användning av återvunnet vatten är aktuell metod just nu. "När man tänker på vattenåtervinning från akviferer, vi måste överväga rollerna för organiskt material, "Sa Jun.

"Vi måste ta hänsyn till DOM i injicerat vatten för att se till att de inte utlöser mer mobilisering av toxiner, "Sa Jun." DOM:s roller i hanterad akviferladdning bör ingå i de prediktiva modellerna. Genom att veta hur vattenkemin förändrar de kemiska reaktionerna i en vattendrag kan vi utnyttja vattnet fullt ut, snarare än att kasta det som avfall.

"Tänk på att det bara finns en sorts vatten i världen, " Hon sa.

"Allt vatten - dricksvatten, havsvatten, grundvatten, avloppsvatten, dagvatten, grått vatten, och mer - är helt enkelt "vatten". Att hålla det säkert och hållbart är våra fortsatta läxor. "