Das Grundwasser in den USA wird immer salziger – was das für Infrastruktur, Ökosysteme und die menschliche Gesundheit bedeutet

Wissenschaftler des US Geological Survey (USGS) überwachen seit mehr als drei Jahrzehnten die Grundwasserqualität in Brunnen im ganzen Land und suchen nach schädlichen Chemikalien oder Rückständen, die Ökosystemen oder Menschen schaden könnten. Insgesamt haben sie bis zu 500 chemische Bestandteile gemessen, darunter Hauptionen, Metalle, Pestizide, flüchtige organische Verbindungen, Düngemittel und Radionuklide.

Bei diesen Bestandteilen gab es einen deutlichen Anstieg der Na- und Cl-Ionen sowie der gelösten Feststoffe – alles im Zusammenhang mit dem Salzgehalt. Details und Trends finden sich in der multidekadischen Studie wird präsentiert werden beim GSA Connects 2023-Treffen der Geological Society of America am Mittwoch, 18. Oktober.

Die Studie ist derzeit Teil des National Water Quality Network und setzt damit die Arbeit fort, die 1992 im Rahmen des National Water Quality Assessment Project begann. „Das ursprüngliche Ziel bestand darin, den Zustand der Wasserqualität im Land zu bewerten, einschließlich Grundwasser, Oberflächenwasser und ökologischer Gesundheit“, sagt Bruce Lindsey, Hydrologe bei USGS. Im Laufe der Zeit konzentrierten sie sich auf bestimmte Bestandteile, die möglicherweise anhaltende schädliche Auswirkungen haben.

Die Forscher beprobten Bohrlöcher in drei verschiedenen Netzwerktypen: Wohngebiete, städtische Gebiete und landwirtschaftliche Gebiete. Inländische Brunnen oder private Brunnen, die nicht von der Umweltschutzbehörde oder einer örtlichen Gemeinde reguliert werden, stellten Grundwasserleiter mittlerer Tiefe und Trinkwasser dar. Städtische und landwirtschaftliche Brunnen waren flacher, normalerweise etwa 30 bis 50 Fuß tief.

„Der Zweck von [sampling] Diese dienten dazu, den Status und die Trends bei den allerflachsten Wasserständen zu verstehen“, erklärt Lindsey. Diese flachen Brunnen dienten sozusagen als „eine Art Wächter dessen, was möglicherweise tiefer in den Grundwasserleiter vordringt.“

Das Team identifizierte 82 Netzwerke mit jeweils 20 bis 30 Bohrlöchern und identifizierte 28 zu verfolgende Bestandteile, die Anlass zur Sorge gaben. Alle zehn Jahre wurden Wasserproben entnommen, um Veränderungen der chemischen Konzentrationen zu verfolgen. Diese Bestandteile und Probenahmeergebnisse können auf der Seite eingesehen werden Die interaktive Grundwasserkarte des USGSwas dekadische Veränderungen zeigt.

„Wenn wir alle 28 Bestandteile in allen 82 Netzwerken betrachten, verzeichneten gelöste Feststoffe, Chlorid und Natrium häufiger einen statistisch signifikanten Anstieg als alle anderen Bestandteile, die wir auf unserer Liste haben“, sagt Lindsey. „Wenn man sich die Karte anschaut, erkennt man sofort Muster, die ins Auge springen.“

Einer dieser Orte sind die Regionen Nordosten und Oberer Mittlerer Westen, „insbesondere rund um städtische Gebiete, wo es kaltes Wetter und viel Streusalz gibt“, sagt Lindsey. „Wir haben Daten zur Streusalzausbringung erhalten und Korrelationen zwischen diesen Anstiegen von Chlorid, Natrium und gelösten Feststoffen mit den Streusalzausbringmengen festgestellt.“

Aber auch eine andere Region wies erhöhte Werte an Cl, Na und gelösten Feststoffen auf: die trockenen Regionen des Landes, insbesondere im Südwesten. Diese Regionen weisen von Natur aus einen hohen Salzgehalt im Boden auf, doch die Bewässerung verkompliziert das Problem.

„Bei der Bewässerung der Landwirtschaft in trockenen Regionen entsteht viel Verdunstung“, erklärt Lindsey. „Wenn also der Salzgehalt des Bewässerungswassers relativ gering ist, aber ein großer Prozentsatz davon verdunstet, [salinity levels] kann hoch werden.

Dieser steigende Gehalt an Na, Cl und gelösten Feststoffen kann zahlreiche Probleme verursachen, angefangen bei der Umwelt. Viele Bäche werden vom Grundwasser gespeist, und höhere Chloridkonzentrationen im Wasser können das natürliche Gleichgewicht stören, an das Wasserlebewesen gewöhnt sind. „[Rising levels] ist etwas, dessen Entwicklung 20, 30, 40 Jahre dauern kann … was bedeutet, dass es auch so lange dauern kann, bis es sich erholt, wenn sich die Verwaltung der Salzgehaltsquellen ändert“, sagt Lindsey.

Auch gelöste Salzionen können Probleme für die Infrastruktur darstellen. Mit zunehmendem Salzgehalt des Grundwassers kann Korrosivität zum Problem werden. Korrosives Grundwasser kann, wenn es nicht behandelt wird, Blei und andere Metalle aus Rohren und anderen Komponenten in Haushaltsleitungen lösen.

Schließlich haben auch Lindsey und seine Kollegen dies getan habe ein einzigartiges Problem entdeckt im Zusammenhang mit steigendem Salzgehalt mit Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. In einem sandigen Grundwasserleiter im Süden von New Jersey fanden sie heraus, dass eine Mischung aus Wasser mit niedrigem pH-Wert und Grundwasser mit hohem Salzgehalt das Radium mobilisiert hat – ein radioaktives Element, das für den Menschen schädlich ist.

„Es geht zurück zum Streusalz“, sagt er. „Streusalz nimmt zu, was zu einem Anstieg von Natrium und Chlorid führt, was zu einem Anstieg von Radium führt.“

Lindsey stellt fest, dass das Bewusstsein für die Umweltauswirkungen von Streusalz offenbar gestiegen ist, da Lastwagen weniger Salz ausbringen oder Kommunen auf eine Sole mit niedrigerer Konzentration umsteigen. Und während totes Gras in der Nähe von gesalzenen Straßen ein klarer Hinweis auf ein Übersalzungsproblem ist, hofft Lindsey, dass Untersuchungen wie diese andere kaskadierende Auswirkungen des zunehmenden Salzgehalts im Grundwasser aufzeigen werden.

„Die Tatsache, dass es möglicherweise Bäche gibt, in denen kein Leben im Wasser leben kann, oder dass Ihre Rohre zu korrodieren beginnen oder dieses andere, seltenere Problem bei Radium, zeigt, dass es noch andere negative Aspekte gibt.“ [to rising groundwater salinity].“

Ihre bisherige Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch ACS ES&T Wasser.