Wichtige Erkenntnisse über mögliche Trinkwasserverunreinigungen

Jeden Tag drehen Menschen in den Vereinigten Staaten ihre Wasserhähne für ein Glas Trinkwasser auf, aber nur wenige denken jemals darüber nach, woher ihr Wasser stammt. Für die Millionen, die in städtischen Gebieten leben, kommt dieses Wasser oft aus weit entfernten Wassereinzugsgebieten, Landgebieten, die Regen und Schneeschmelze in Bäche, Bäche und Flüsse leiten. Die Art und Weise, wie Menschen Land in diesen Wassereinzugsgebieten nutzen, kann sich jedoch auf die Qualität des Wassers auswirken, das in das Versorgungssystem gelangt.

Forscher des Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) haben ein breites Spektrum möglicher Kontaminationen in den Oberflächentrinkwasserquellen von Städten in den Vereinigten Staaten gefunden.

Ihre Ergebnisse, veröffentlicht in Naturkommunikation, betonen, dass die Art und das Ausmaß der menschlichen Aktivitäten in Wassereinzugsgebieten einen großen Einfluss auf das Ausmaß der potenziellen Kontamination des Trinkwassers haben. Verunreinigungen können aus der Landwirtschaft, dem Bergbau, städtischen Gebieten, der Verkehrsinfrastruktur, der Abwasserbehandlung und anderen Industrien stammen. Die Daten zeigen auch eine große Vielfalt menschlicher Aktivitäten in Quellwassereinzugsgebieten in den USA. Dies führte zu ähnlich unterschiedlichen Ebenen potenzieller Kontamination.

„Die meisten großen Städte sind für ihre Trinkwasserversorgung auf Oberflächenwasser angewiesen“, sagte Sean Turner, ein PNNL-Erdwissenschaftler und Hauptautor der Studie. „Deshalb ist es unglaublich wichtig zu verstehen, was auf Wassereinzugsgebieten passiert. Es kann jedoch kompliziert sein, all diese Daten zu erhalten, da Städte oft Wasser aus mehreren Quellen beziehen.“

Daten national nehmen

Durch die Untersuchung menschlicher Aktivitäten in allen Wassereinzugsgebieten, die als Trinkwasserquellen fungieren, konnte das Team die potenzielle Gesamtverschmutzung in verschiedenen Städten vergleichen. Sie trugen unterschiedliche, öffentlich zugängliche Daten zusammen, um verschiedene Städte vergleichen zu können.

„Wir haben uns die Websites von Versorgungsunternehmen und Planungsdokumente für 116 Städte angeschaut, um einen bereits bestehenden Datensatz – genannt Urban Water Blueprint – zu ergänzen, der die Standorte der Quellwassereinzugsgebiete für alle Städte definiert“, sagte Turner.

Das Team verwendete dann ein Werkzeug, das es zur Unterstützung dieser Forschung entwickelt hatte, genannt Gamut, um Daten über menschliche Aktivitäten auf der Landoberfläche mit Simulationen des Abflusses von Wassereinzugsgebieten und des Flussflusses zu verknüpfen. Dies ermöglichte es dem Team, die potenzielle Kontamination sowohl von Kläranlagen oder Punktquellen als auch von Abflüssen aus bebautem Land oder nicht punktuellen Quellen zu untersuchen. Die Analyse konzentrierte sich eher auf Oberflächenwasser als auf Grundwasserquellen für Trinkwasser.

Vergleich verschiedener Städte

Die Forscher fanden heraus, dass die am stärksten betroffenen Städte hauptsächlich nur einer der beiden potenziellen Kontaminationsarten ausgesetzt sind. Nur sehr wenige Städte waren sowohl punktuellen als auch nicht punktuellen Quellen in erheblichem Umfang ausgesetzt. Beispielsweise beziehen die meisten Städte im Mittleren Westen ihr Wasser aus Gebieten, die von Ackerland dominiert werden. Dies stuft sie in Bezug auf potenzielle nicht punktuelle Kontamination durch landwirtschaftliche Abflüsse hoch ein. Städte mit hohem Kontaminationspotenzial aus Punktquellen neigen dazu, Wasser stromabwärts von dicht genutztem Stadtland zu entnehmen.

Von allen Städten mit hoher potenzieller Punktquellenkontamination liegt Houston, Texas, an der Spitze. Houston bezieht das meiste Wasser aus dem Lake Livingston, der stromabwärts von Dallas und Fort Worth liegt. Aufbereitetes Abwasser aus diesen großen städtischen Gebieten gelangt in den Lake Livingston und schließlich in die Wasserversorgung von Houston.

Des Moines, Iowa, rangiert an der Spitze der Städte, die möglicherweise hohen Kontaminationswerten aus nicht punktuellen Quellen ausgesetzt sind, da fast das gesamte Wasser, das in Des Moines in die Wasserversorgung gelangt, eine potenzielle Kontamination aus nicht punktuellen Quellen aufweist. Des Moines ist für sein Wasser auf zwei Flüsse angewiesen und hat nur begrenzte alternative Wasserquellen. Die beiden Flüsse fangen Abflüsse aus den Ackerflächen rund um Des Moines auf, was zu einer sehr hohen potenziellen Kontamination durch nicht punktuelle Quellen führt.

Was reduziert die Exposition einer Stadt gegenüber potenzieller Kontamination?

Es überrascht vielleicht nicht, dass das Team herausfand, dass Städte mit relativ geringer Exposition gegenüber potenzieller Kontamination Quellwassereinzugsgebiete mit minimalen menschlichen Aktivitäten haben. Beispielsweise beziehen viele Städte im Westen der Vereinigten Staaten ihr Wasser aus abgelegenen Wassereinzugsgebieten in den Bergen. Andere Wassereinzugsgebiete können auch absichtlich geschützt werden, wobei die Landnutzung eingeschränkt wird.

Einige Städte haben mehrere Quellwassereinzugsgebiete mit unterschiedlichem Grad an potenzieller Kontamination. Durham, North Carolina, hat beispielsweise primäre Wassereinzugsgebiete und ein sekundäres Wassereinzugsgebiet nur für Notfälle. Diese sekundäre Wasserscheide hat weniger Schutz und ein höheres Maß an potenzieller Kontamination.

„Diese Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, zu verstehen, wie menschliche Aktivitäten in Quellwassereinzugsgebieten zu einer Vielzahl von Wasserqualitätsproblemen für US-Städte führen können“, sagte Jennie Rice, Systemingenieurin bei PNNL und Projektleiterin.