Lurar i sediment och omger det värdefulla grundvattnet under våra fötter är ett farligt gift:uran. Forskare har länge vetat detta och testat för det. Men nu har Stanford -forskare identifierat utlösaren som får naturligt förekommande uran att lossna från sediment och sippra in i grundvattnet, pekar på en lösning för att hantera toxinet innan det blir ett problem.

I en ny regional modell som kombinerar akviferinformation med markegenskaper för att förutsäga grundvattnets kvalitet, forskarna identifierade de faktorer som är förknippade med uranförorening. Forskningen, publicerad i Miljövetenskap och teknik 8 december, indikerar att kalciumkoncentrationer och jordalkalinitet är viktiga avgörande faktorer för uran grundvattenföroreningar i Kaliforniens Central Valley. Fynden kommer att vara särskilt viktiga eftersom vattenförvaltare planerar för en framtid med fler människor och mindre vatten tillgängligt från snösäck i en värmande värld.

Uran är bland de tre bästa skadliga, naturligt förekommande grundvattenföroreningar i Central Valley, tillsammans med arsenik och krom. Den radioaktiva, metalliska element blir farliga när de konsumeras i stora mängder, orsakar njurskada och ökad risk för cancer. Det är vanligt i Central Valley San Joaquin Valley, och förekommer också naturligt i halvtorra och torra miljöer över hela världen.

Forskare fokuserade på platser i Central Valley akviferer där grundvatten urankoncentrationer har observerats överskrida dricksvattenstandarden på 30 mikrogram uran per liter.

"Varje akvifer har en eller flera av dessa naturliga föroreningar. Frågan är om de sitter godartat i sedimenten eller verkligen orsakar problem genom att komma in i grundvattnet, "säger medförfattaren Scott Fendorf, Huffington Family Professor i jordsystemvetenskap vid jordskolan, Energi- och miljövetenskap (Stanford Earth). "Vattenförvaltare kan använda våra resultat för att förutsäga lösningar innan problemen manifesteras."

Studien fokuserar på de kemiska effekterna av grundvattenladdning, vilket är processen med nederbörd som sipprar in i jordar och rör sig ner i underliggande akviferer. När regnvattnet sipprar nedåt, dess kemi förändras när den interagerar med markmiljön. Att pumpa tillbaka vattnet påverkar också dynamiken i akvifer, som kan förändra systemets kemi och hur element som uran fördelas mellan de fasta ämnena (sedimenten) och vattnet. Om vattnet tar upp mer kalcium under sina resor och också blir mer alkaliskt, det kan locka uran och förorena akviferer, fann forskarna.

"Vårt arbete visar att det inte bara är egenskaperna hos akviferen som påverkar uran, men faktorer som lerinnehåll och markens pH -värde som fungerade som viktiga förutsägare för grundvattenurankoncentrationer, "sa huvudstudieförfattaren Alandra Lopez, en doktorsexamen student i jordvetenskap. "Det understryker vikten av att inkludera data om markegenskaper vid generering av akviferers sårbarhetskartor för en naturligt förekommande förorening som uran."

Den goda nyheten:forskarna uppskattar att de faktorer som introducerar denna process av uran som lossnar från sediment i grundvatten huvudsakligen förekommer inom markens sex fot, att föreslå en enkel fix kan innebära att man kringgår det området.

"Om du ska hantera vattenladdning, som kommer att behövas allt mer med klimatförändringarna, var försiktig med att vattnet infiltrerar genom jorden där kalcium och alkalinitet ofta är högst. Dessa hanteringsscenarier övervägs just nu, sa Fendorf, som också är en senior fellow vid Stanford Woods Institute for the Environment.

Teamet säger att deras metodik erbjuder vattenförvaltare ett enkelt sätt att förutsäga stora påverkan på grundvattenurankoncentrationer i stor skala.

"Vi försöker berätta för alla att du behöver tänka på detta i förväg, för det är då du kan hantera problemet, "Fendorf sa." Det är en slags framåt förutsägelse kontra efterhand reaktion - när du mäter uran i vattnet, ditt problem är redan nära och det är mycket dyrare att åtgärda. "