Brunnsvatten förorenat av arsenik i Bangladesh anses vara en av de mest förödande folkhälsokriserna i världen. Nästan en fjärdedel av landets befolkning, uppskattningsvis 39 miljoner människor, drick vatten som är naturligt förorenat av detta dödliga element, som tyst kan attackera en persons organ under år eller decennier, som leder till cancer, hjärt-kärlsjukdom, utvecklings- och kognitiva problem hos barn, och döden. Uppskattningsvis 43, 000 människor dör varje år av arsenikrelaterad sjukdom i Bangladesh.

För att undvika kontaminering av arsenik, många bangladeshiska hushåll får tillgång till vatten via privata brunnar som borras till 300 fot eller mindre, under ogenomträngliga lerlager. Sådana lerlager har ansetts skydda grundvattnet i de underliggande akvifererna från nedåtgående flöden av föroreningar. Dock, en studie publicerad i Naturkommunikation denna vecka tyder på att sådana lerskikt inte alltid skyddar mot arsenik, och kan till och med vara en föroreningskälla i vissa brunnar.

Lerlager hade tidigare misstänkts ha förorenat grundvattnet med arsenik i delar av Bangladesh, Mekongdeltat i Vietnam och Central Valley of California, men det nya dokumentet ger de mest direkta bevisen hittills.

"Våra resultat utmanar en allmänt uppfattning, nämligen att ogenomträngliga lerlager nödvändigtvis skyddar en vattendragare från störningar, "sa Alexander van Geen, en forskningsprofessor vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory som har studerat arsenikkontamination av dricksvatten i två decennier. "I detta sammanhang, vi visar från flera olika vinklar – misslyckade försök att minska lokal exponering, högupplöst borrning, övervakning, och grundvattendatering — att detta faktiskt inte är fallet för grundvattenarsenik, eftersom avlägsen kommunal pumpning på distans kan utlösa frisättning av arsenik under ett sådant lerlager. "

Forskarna inspirerades att genomföra studien efter att två manuellt pumpade samhällsbrunnar borrade till mellanliggande djup i närheten av Dhaka, huvudstaden i Bangladesh, plötsligt misslyckades, producerar vatten med förhöjda halter av arsenik efter att ha genererat rent vatten i många månader.

Mest sand innehåller arsenik, men det är inget problem förrän arseniken släpps ut i dricksvattnet på något sätt, typiskt genom svar på reaktivt kol. Källorna till detta reaktiva kol är fortfarande dåligt förstådda, trots årtionden av studier. En möjlighet är att den vandrar in i sedimentet när ytvatten rinner nedåt, men forskarna visade med grundvattendatering att sådant flöde inte var ansvarigt för deras studieområde. Ett annat är att reaktivt kol frigörs när växtämnen bryts ned under jorden. Den tredje teorin, demonstrerade för första gången i den nya tidningen, är att överdriven kommunal pumpning kan komprimera lerlagren, pressa ut reaktivt kol, som sedan släpper ut arsenik från lokala sediment.

Verkligen, forskarna fann att de senaste förändringarna i arsenik nära Dhaka var resultatet av pumpning från djupare vattendrag för att tillfredsställa kommunens utbud av staden. På grund av denna djupa kommunala pumpning, vattennivåerna under själva Dhaka är hundra meter under vad de naturligt skulle vara – akvifären fylls helt enkelt inte på tillräckligt snabbt. Detta deprimerade område kallas Dhaka "depressionens kon, "och den sträcker sig cirka 20 kilometer runt staden.

"I Dhaka, pumpningen påskyndade troligen frisättningen av arsenik och tillät oss att dokumentera förändringarna inom ett decennium, "sa van Geen." Vi hade inte kommit på det här utan att ha varit där och övervakat brunnar i minst 10 år. Övervakning är inte särskilt spännande, men på grund av övervakningen upptäckte vi något fascinerande."

Forskargruppens resultat är särskilt oroande för lokala hushåll i utkanten av Dhaka som privat har installerat om brunnar för att komma åt relativt grunda akviferer under det ogenomträngliga lerlagret.

Även i avsaknad av djuppumpning för kommunala behov, Långtidsdiffusion av löst organiskt kol från lerlager kan förklara varför privata brunnar som skärmats strax under ett lerlager i andra sedimentära akviferer är mer benägna att vara förorenade med arsenik än djupare brunnar, enligt tidningen.

Medan de geokemiska förhållandena kring varje akvifer är olika, problemet med att arsenik och andra föroreningar läcker in i grundvattnet i djup akvifer är inte unikt för Dhaka. "Det är en varning och det betyder att du i vissa områden förmodligen behöver testa brunnar oftare än andra, sa van Geen.

Problemet är inte unikt för Bangladesh, antingen. Med grundvattenpumpning från akviferer förväntas fortsätta över hela världen, mer global övervakning av kontaminering av arsenik från komprimering av lerskikt kan vara nödvändig, enligt tidningens författare.

Dilemmat om hur man ska förse Bangladeshs befolkning med rent vatten kvarstår. Djupa brunnar försörjer för närvarande något av det säkraste vattnet i Bangladesh, sa Charles Harvey, en professor i civilingenjör vid MIT som länge har studerat arsenik i dricksvatten men inte bidragit till denna forskning. "De flesta verkar må bra, men detta väcker larm om att de kanske inte kommer att hålla sig bra. "

Forskningsfrågan som van Geen skulle vilja ta upp härnäst upptar beteendeekonomins område:"Hur kan du uppmuntra människor som har brunnar som innehåller mycket arsenik att göra något åt ​​det?"