淡水盐污染威胁生态系统和人类水安全

水几乎触及人类社会的方方面面,地球上的所有生命都需要水。但是,新鲜,干净的水越来越稀缺-地球上八分之一的人无法获得干净的水。道路和停车场除冰剂,水软化器,废水和工业废水等淡水盐污染的驱动因素进一步威胁着淡水生态系统的健康和人类的水安全。

“内陆淡水盐 污染在全国乃至全球范围内都在增加,我们调查了管理淡水盐污染与通过在地表水和地下水中添加经过高度处理的废水来增加供水量的可持续做法之间的潜在冲突,”弗吉尼亚理工学院的土木与环境工程专业。“如果我们不知道如何尽快扭转这种盐污染趋势,它可能会成为最大的环境挑战之一。”

格兰特和他的合作者最近在“自然可持续发展”杂志上发表了他们的研究结果。

在最近的模型研究中,据预测,到2100年,一半以上的河流盐分污染将增加50%以上。淡水盐分污染与生物多样性下降,重要的淡水栖息地以及缺乏安全的饮用水有关。

土木与环境工程学系教授,副教授彼得·维克斯兰德(Peter Vikesland)说:“我们发现有很多机会可以减少排放到Occoquan水库的经过高度处理的废水中的盐污染和更普遍的淡水污染。”位于弗吉尼亚理工大学弗雷林生命科学研究所内的全球变革中心。“这些努力将需要与分水岭利益相关者的多元化社区进行协商参与,并认真考虑当地的政治,社会和环境背景。”

根据过去25年收集的时间序列数据,研究人员量化了三种盐度源(经过高度处理的废水和北弗吉尼亚州两个快速城市化集水区的流出物)对钠浓度的升高的贡献,钠浓度是与淡水污染相关的主要离子。

Occoquan水库是中大西洋地区重要的饮用水水库,位于北弗吉尼亚州华盛顿特区西南约19英里处,是近200万人的两个主要水源之一。弗吉尼亚州的费尔法克斯县及周边社区。每年,流入水库的水约有95%来自其Occoquan河和Bull Run支流。

格兰特(Occoquan Watershed Monitoring Lab)的联席主任,农业研究中心(Centre Center)的附属教员格兰特(Grant)说:“这项研究体现了将历史数据与新的计算工具相结合的力量;它突显了长期监测的不可思议的价值。”弗吉尼亚理工学院的沿海研究。“这证明了弗吉尼亚理工大学和Occoquan流域监测实验室的愿景以及他们与该流域的利益相关者(包括Fairfax Water和上Occoquan服务管理局)在过去二十年中的合作。”

研究人员发现,水库中盐分污染的增加主要来自潮湿天气下的集水区径流和干旱天气下的经过高度处理的废水。

在所有评估的时间范围内,处理后的废水中的钠浓度高于两个流域的流出量。经过处理的废水中的钠源自废水处理,工业和商业排放,人的排泄以及饮用水和富含钠的家用产品的下水道处理过程中添加的化学物质。

“我们的研究是独特的,因为它汇集了工程师,生态学家,水文学家和社会科学家,以研究和应对对世界水质的最大威胁之一,”该论文的合著者,墨西哥地质学教授Sujay Kaushal说。马里兰大学和淡水盐渍化方面的国际专家。

研究人员设想了至少四种减少盐污染的方法:限制进入水源的分水岭的钠源(例如来自除冰剂的使用),对工业和商业排放者实施更严格的预处理要求,改用低排放的钠。钠水和废水的处理方法,并鼓励家庭采用低钠产品。

饮用水供应和污水收集系统为前者贡献了盐分,最终也为后者贡献了盐分。

维克斯兰德说:“公民可以在今天或明天开始,他们可以更加批判性地思考他们所付出的努力及其对环境的危害,进而对自己的饮用水供应产生不利影响。”

这项研究符合多个水资源部门在国内和全球使用的“一水”愿景,并且在看似相互矛盾的目标下,促进了由利益相关者主导的强有力的决策。

这项研究是弗吉尼亚理工大学,马里兰大学,范德比尔特大学和北卡罗来纳州立大学之间的合作的一部分。它由最近获得国家科学基金会授予的数百万美元赠款资助,格兰特及其合作者从国家科学基金会那里收到,旨在解决淡水盐污染,并且是国家科学基金会的“成长趋同研究”(GCR)计划的一部分,该计划旨在促进解决社会重大问题的解决方案。通过融合来自广泛不同知识领域的思想,方法和技术来激发创新和发现。与水研究基金会合作,将从这项研究中获得的经验和教训在全国和全球范围内进行升级。

“该合作努力通过这个高度跨学科的团队体现了范式转移的科学,我们寻求促进和推动的类型,”威廉·霍普金斯大学教授在自然资源与环境,全球变化研究中心主任学院和副执行董事Fralin生命科学研究所的代表。“淡水盐污染已成为弗吉尼亚理工大学各种研究人员的主要关注点,因为该问题如此广泛,日益严重,并影响到环境和社会。幸运的是,研究小组的研究使我们对盐污染的重要来源有了更深入的了解,因此有力地证明了这一点。基于干预措施可以被识别和实施。

这项研究反映了NSF资助的项目正在采取的令人兴奋的融合方法。

“尽管生物物理研究在这里处于首位,但它承认将在其中应用信息的复杂社会政治环境,并预示了解决我们目前正在推进的淡水盐污染问题的合作,多方利益相关者的方法, “建筑与城市研究学院公共与国际事务学院助理教授,全球变化中心和海岸研究中心的附属教员托德·申克(Todd Schenk)说。

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