Mer än hälften av världens befolkning står inför ett hotande hot mot kvaliteten och tillgängligheten på sitt dricksvatten eftersom klimatförändringar och urbanisering förväntas orsaka en ökning av grundvattnets organiskt kol, en ny UNSW-studie har hittat.

Forskningen, publiceras i Naturkommunikation , undersökte den största globala datamängden med 9404 publicerade och opublicerade koncentrationer av löst organiskt kol i grundvatten (DOC) från akviferer i 32 länder över sex kontinenter.

DOC är en naturligt förekommande komponent i grundvattnet, men ju högre koncentrationen är, desto svårare och dyrare är det att göra grundvattnet drickbart. I Australien, grundvatten används i stor utsträckning som den främsta källan till dricksvatten i många städer och städer.

Huvudförfattare Dr. Liza McDonough, från Connected Waters Initiative Research Center vid UNSW, sade studien förutspådde förhöjda DOC-koncentrationer på grund av förväntade förändringar i temperatur och nederbörd på grund av klimatförändringar, samt ökad urbanisering.

"Vi identifierade en ökning av koncentrationen av DOC i grundvatten med upp till 45 procent, till stor del på grund av ökade temperaturer under årets regnigaste kvartal, t.ex. i ett antal sydöstra delstater i USA. Vi förutspår att ökningar av DOC på dessa platser kan öka vattenkostnaderna för en familj på fyra med 134 USD per år, " sa Dr McDonough.

"Andra områden som östra Kina, Indien och delar av Afrika upplever redan allvarliga problem med grundvattenföroreningar. Dessa kan förstärkas ytterligare, särskilt i sydöstra Kina, av grundvatten DOC-ökningar associerade med stora förutspådda temperaturökningar under årets regnigaste kvartal till 2050.

"Rent generellt, vi förväntar oss att urbaniseringen kommer att öka koncentrationerna av DOC i grundvattnet med upp till 19 procent, jämfört med jordbruk eller naturlig markanvändning, sannolikt som ett resultat av kontaminering – till exempel, genom läckande septik- och avloppssystem."

Forskningen, ett samarbete mellan UNSW, Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO), Southern Cross University, British Geological Survey, och University of Bradford, fann fyra viktiga bidragande faktorer till grundvattenhalterna av DOC:klimat, markanvändning, oorganisk kemi och akviferålder.

Hälsohot

Dr McDonough sa ökat grundvatten DOC, vare sig det är naturligt förekommande eller på grund av kontaminering, utgjorde också ett hot mot människors hälsa.

"Grundvatten är jordens största sötvattenkälla och tillhandahåller nödvändigt dricksvatten till mer än 50 procent av världens befolkning, " Hon sa.

"Men, eftersom de flesta hälsoeffekter som orsakas av DOC är relaterade till bildandet av biprodukter från vattenbehandlingsklorering och beror på koncentrationer av andra vattenkemiska parametrar, Världshälsoorganisationen och många länder – inklusive Australien – reglerar inte DOC-koncentrationer i dricksvatten direkt."

Dr McDonough sa att även om DOC är en naturligt förekommande, nyckelelement av grundvatten som det skulle kunna kombinera med, och transport, potentiellt farliga tungmetaller annars bundna till stenar och sediment där grundvatten förekommer.

"Detta är ett problem när till exempel, mer än 100, 000 livstid cancerfall enbart i USA kan hänföras till dricksvattenföroreningar, " Hon sa.

Kostnaderna för vattenrening ökar

Dr McDonough sa att det var viktigt att förstå vad som orsakade höga DOC-koncentrationer i grundvattnet.

"En ökning av DOC-koncentrationen i grundvattnet påverkar förmågan och därmed kostnaden att göra grundvattnet drickbart, " Hon sa.

"Till exempel, vi räknade med en 16-procentig ökning av de årliga hushållens vattenkostnader i vissa delar av USA på grund av stigande vattenreningskostnader – på grund av behovet av att implementera ytterligare vattenreningsåtgärder för att ta bort ökade DOC-koncentrationer.

"Minskningen av grundvattenkvaliteten och den avsevärda ökningen av kostnaderna för vattenrening kommer också att förvärra befintliga begränsningar för grundvattenresurser, inklusive tillgänglighet."

Vått vs torrt klimat

Dr. McDonough sa att effekterna på DOC-nivåerna i grundvatten från klimatförändringar och urbanisering, även om det sannolikt inträffar globalt, skilde sig åt efter geografi och klimat.

"Vår forskning fann att i torra klimat, Grundvattnets DOC-koncentrationer ökade med högre nederbörd eftersom mikrober bättre kan bryta ner organiskt material, som löv, under varma och allt våtare förhållanden, " Hon sa.

"Ökade temperaturer i torra miljöer, dock, minskade DOC-koncentrationer i grundvattnet eftersom när förhållandena är för varma och torra, växtlighet och källor till organiskt material är begränsade.

"Däremot ökat regn i varma och våta miljöer minskade DOC-koncentrationerna i grundvattnet eftersom kraftiga nederbörd späder ut DOC i grundvattnet."

Vattenbehandlingslösningar

Dr McDonough sa att hon såg fram emot att genomföra ytterligare forskning för att bestämma de bästa vattenbehandlingsalternativen för områden där koncentrationerna av DOC i grundvatten förväntas öka.

"Vårt nästa steg är att undersöka hur karaktären hos DOC förändras när du har olika akvifermineraler, eftersom vissa typer av organiskt material kan fastna på vissa mineralytor och i slutändan minska denna typ av organiskt material som finns kvar i vattnet, " Hon sa.

"Detta kommer att hjälpa till att ge vägledning om de mest lämpliga vattenbehandlingsalternativen i områden där DOC-koncentrationerna förväntas öka."