Hydrogeochemical controls and health risk assessment of co-occurring nitrate and arsenic in private wells of the western Kansas High Plains Aquifer USA
تكشف هذه الدراسة أنه في حين أن معظم الآبار الخاصة في طبقة "هاي بلينز" الجوفية بغرب كانساس تمتثل للحدود التنظيمية الحالية للنترات والزرنيخ، إلا أن جزءًا كبيرًا منها لا يزال يشكل مخاطر صحية متوسطة إلى عالية على الأطفال والبالغين بسبب التلوث المتزامن الناتج عن التحميل الزراعي والتحريك الجيوجيني، مما يشير إلى الحاجة إلى حوكمة قائمة على تقييم المخاطر مع وضع عتبات أكثر صرامة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في قلب ريف غرب كانساس، حيث تمتد الأرض مسطحة وذهبية تحت سماء واسعة، لا تشرب معظم العائلات من صنابير المدن. بدلاً من ذلك، يعتمدون على آبار خاصة محفورة في أعماق الأرض لاستخراج المياه من حوض "هاي بلينز" الجوفي، وهو خزان هائل تحت الأرض من الرمل والحصى يحمل شريان الحياة للمنطقة. هذه المياه صافية وباردة بشكل عام، لكنها تحمل أعباءً غير مرئية. فهناك نوعان متميزان من التلوث يتربصان بها غالباً: النترات، التي تتسرب من الحقول الزراعية حيث تُستخدم الأسمدة النيتروجينية لزراعة القمح والذرة الرفيعة، والزرنيخ، وهو سم طبيعي ينطلق من الصخور في أعماق الأرض عندما يتغير التوازن الكيميائي للمياه. وبينما تعد النترات نتاجاً للزراعة الحديثة، فإن الزرنيخ هو إرث جيولوجي، ومع ذلك يمكن لكليهما أن ينتهي بهما المطاف في نفس الكأس من الماء. إن الخطر لا يكمن فقط في وجود هذه المواد، بل في أن قواعد السلامة الحالية، التي وُضعت قبل عقود، قد لا تدرك المدى الكامل للمخاطر التي تشكلها على الناس الذين يشربونها كل يوم.
لقد شرع فريق من الباحثين من جامعة "فورت هايز ستيت" في فهم كيفية سلوك هذين الملوثين معاً في الآبار الخاصة في أربع مقاطعات بغرب كانساس. قاموا بجمع عينات مياه من واحد وخمسين منزلاً ونبعاً، واختبروا مجموعة واسعة من المواد الكيميائية لمعرفة ما يوجد فعلياً في الماء وكيف وصل إلى هناك. كشف عملهم عن صورة معقدة حيث تتعارض فيها قواعد الكيمياء مع قواعد التنظيم. وجدوا أنه بينما تبدو الغالبية العظمى من هذه الآبار آمنة وفقاً للمعايير الحكومية الحالية، فإن نظرة فاحصة على المخاطر الصحية تروي قصة مختلفة. ركزت الدراسة بشكل كبير على الأطفال، وهم الأكثر عرضة للسموم لأنهم يشربون كميات أكبر من الماء بالنسبة لوزن أجسامهم ولا يزالون في مرحلة النمو. وعندما حسب الباحثون الخطر الصحي الفعلي لطفل يشرب هذه المياه، اكتشفوا أن ما يقرب من خمسة وثمانين بالمائة من الآبار تحمل مستوى من الخطر يتراوح بين المتوسط والمرتفع جداً، رغم أن تسعين بالمائة منها مصنفة رسمياً بأنها مطابقة للمواصفات.
وجد الباحثون أن التلوث لم يتبع الخطوط المرسومة على خريطة المقاطعة. قد يتوقع المرء أن المقاطعة ذات الزراعة الكثيفة سيكون بها نترات عالية في كل مكان، أو أن المقاطعة ذات أنواع صخرية معينة سيكون بها زرنيخ عالٍ في كل مكان. ومع ذلك، أظهرت البيانات عدم وجود مثل هذا النمط. بدلاً من ذلك، كان الخطر محلياً للغاية، ويتغير من بئر إلى آخر على بعد أميال قليلة فقط. يحدث هذا لأن هذين الملوثين مدفوعان بقوى متضادة؛ فالنترات تزدهر في المياه الغنية بالأكسجين، وهي حالة تنشأ من غسل الأمطار والري للأسمدة في باطن الأرض. أما الزرنيخ، في المقابل، فيتحرر عندما تكون المياه منخفضة الأكسجين، وهي حالة يمكن أن تحدث في جيوب صغيرة من الأرض حيث تتحلل المواد العضوية. ولأن هذه الظروف يمكن أن توجد جنباً إلى جنب في نفس المشهد الطبيعي، فقد تمتلك عائلة بئراً بها نترات عالية وزرنيخ منخفض، وأخرى بها زرنيخ عالٍ ونترات منخفضة، أو مزيجاً خطيراً من كليهما، اعتماداً تماماً على الجيولوجيا المحددة أسفل عقارهم.
كما بحثت الدراسة في كيفية تحكم كيمياء المياه نفسها في هذه السموم. وجدوا أن الزرنيخ يميل للتحرك مع الحديد ويظهر غالباً عندما تكون المياه قلوية قليلاً، مما يشير إلى أنه يُغسل من الأسطح المعدنية في أعماق الأرض. وعلى العكس من ذلك، تتحرك النترات مع الأملاح والكالسيوم، مما يؤكد ارتباطها بالأنشطة الزراعية السطحية. استخدم الباحثون طريقة تسمى "تحليل المكونات الرئيسية"، وهي تشبه فرز كومة فوضوية من البيانات إلى فئات مرتبة لرؤية ما يدفع التغييرات. أكد هذا الفرز أن كيمياء المياه محكومة بثلاث عمليات منفصلة: المحتوى المعدني الطبيعي للصخور، والظروف القلوية التي تطلق الزرنيخ، ومستويات الأكسجين التي إما تحبس السم أو تطلقه. تعمل هذه العمليات بشكل مستقل، مما يعني أن البئر يمكن أن يكون آمناً من أحد الملوثين بينما يكون خطيراً للغاية من الآخر، أو يمكن أن يصاب بكليهما إذا تلاقت الظروف المحلية.
ولعل الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة هو الفجوة بين ما ينص عليه القانون وما تقول البيانات الصحية. بموجب اللوائح الحالية، يعتبر البئر غير آمن فقط إذا تجاوزت النترات عشرة مليجرامات لكل لتر أو تجاوز الزرنيخ عشرة ميكروجرامات لكل لتر. في هذه الدراسة، تجاوز بئر واحد فقط الحد المسموح به للزرنيخ، وخمسة بئر تجاوزت حد النترات. وبناءً على العد الرسمي، كانت المياه آمنة في معظم المنازل. ومع ذلك، عندما طبق الباحثون أدلة علمية أحدث تشير إلى أن المخاطر الصحية تبدأ عند مستويات أقل بك much، تغيرت الصورة تماماً. فإذا تم خفض حد السلامة للنترات إلى خمسة مليجرامات لكل لتر وللزرنيخ إلى خمسة ميكروجرامات لكل لتر، فإن أكثر من نصف الآبار في الدراسة ستعتبر فجأة غير آمنة. وهذا التحول يعني أن عشرات العائلات، التي تعتقد حالياً أن مياهها جيدة، تشرب في الواقع مياهاً تحمل خطراً ملموساً للإصابة بالسرطان أو أمراض مزمنة أخرى على مدى الحياة.
حسب الباحثون خطر السرطان مدى الحياة للبالغين والأطفال الذين يشربون هذه المياه، ووجدوا أن حوالي خمسة وعشرين بالمائة من الآبار تشكل خطراً غير مقبول للإصابة بالسرطان للبالغين، وهو مستوى تحاول الوكالات الصحية عادةً تجنبه. وبالنسبة للأطفال، كان الخطر أكثر وضوحاً بسبب صغر حجمهم واستهلاكهم الأعلى للمياه. وقد برز بئر واحد في مقاطعة نورتون كونه خطيراً بشكل خاص، حيث كانت مستويات كل من الزرنيخ والنترات فيه عالية بما يكفي لتمثل تهديداً شديداً لأي طفل يعيش هناك. خلصت الدراسة إلى أن نظام المراقبة الحالي، الذي يعتمد على المسوحات الواسعة على مستوى المقاطعة وعتبات السلامة القديمة، يفشل في حماية سكان الريف. ويقترح المؤلفون على مالكي الآبار الخاصة، خاصة أولئك الذين لديهم أطفال صغار، اختبار مياههم بشكل متكرر والنظر في أنظمة المعالجة مثل التناضح العكسي، والتي يمكنها إزالة كل من النترات والزرنيخ. كما يوصون الحكومات المحلية بتحديث إرشاداتها لتعكس حدود السلامة الأكثر صرامة التي تدعمها العلوم الحديثة، لضمان إخراج المخاطر غير المرئية في المياه إلى النور أخيراً.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.