新研究揭示美国地下水盐度呈上升趋势

据美国地质调查局（USGS）的研究显示，美国各地地下水盐度的增加令人担忧，这与路面撒盐和灌溉有关，并通过镭等元素对水生生物、基础设施和人类健康构成威胁。三十多年来，美国地质调查局（USGS）的科学家们一直在追踪美国各地水井中的地下水质量。他们的工作重点是检测可能对生态系统或人类健康产生负面影响的潜在有害化学物质。

工作人员总共测量了多达500种化学成分，包括主要离子、金属、杀虫剂、挥发性有机化合物、化肥和放射性核素。

在这些成分中，钠、氯离子以及溶解固体的含量显著增加，所有这些都与盐度有关。最近，在美国地质学会的“GSA Connects 2023”会议上介绍了这项多年研究中发现的细节和趋势。

这项研究目前是美国国家水质网络的一部分，是1992年作为美国国家水质评估项目的一部分开始的工作的延续。美国地质调查局的水文学家布鲁斯·林赛说：“最初的目标是评估全国的水质状况，包括地下水、地表水和生态健康。随着时间的推移，他们将重点放在了某些可能会产生长期有害影响的成分上。”

美国地质调查局地下水质量十年变化计划地图显示了美国各地地下水中农药、营养物质、金属和有机污染物的浓度在十年期间的变化情况。

研究人员对三种不同网络类型中的水井进行了采样：住宅区、城市地区和农业区。家用水井或不受环境保护局或当地市政府监管的私人水井代表了中等深度的含水层和饮用水。城市和农业地区的水井较浅，通常深约9～15米。林赛解释说：“采样”这些水井的目的是了解最浅水位的状况和趋势。可以说，这些浅井是“含水层深处可能发生变化的哨兵”。

研究小组确定了82个水网，每个网络有20～30口井，并确定了28种需要跟踪的令人担忧的成分。每隔10年对水进行采样，以跟踪化学浓度的变化。这些成分和采样结果可以在美国地质调查局的互动地下水地图上看到，该地图显示了十年间的变化。

盐度增加及其影响

林赛说：“如果我们查看所有82个网络中的28种成分，溶解固体、氯化物和钠在统计意义上的增加频率要高于我们清单上的其他成分。如果你看一下地图，就会立刻发现其中的规律。特别是在天气寒冷、路面撒盐较多的城市周边地区。我们获得了路面撒盐的数据，发现氯化物、钠和溶解性固体的增加与路面撒盐率之间存在相关性”。

但另一个地区的钠、氯离子和溶解固体含量也有所升高，那就是美国的干旱地区，尤其是西南部。这些地区的土壤盐度本来就很高，但灌溉使问题变得更加复杂。

林赛解释说：“在干旱地区进行农业灌溉时，会产生大量蒸发。因此，如果灌溉水的盐度相对较低，但其中很大一部分被蒸发掉，盐度水平就会变得很高。”

美国地质调查局科学家收集数据

环境和健康影响

钠、氯离子和溶解性固体含量的上升会导致多种问题，首先是环境问题。许多溪流的水源来自地下水，水中较高浓度的氯会破坏水生生物习惯的自然平衡。林赛说：“含量上升可能需要二三十年的时间才能形成，这意味着如果盐度来源的管理发生变化，也可能需要这么长时间才能恢复。”

溶解的盐离子也会给基础设施带来问题。随着地下水盐度的增加，腐蚀性也会成为一个问题。腐蚀性地下水如果不加处理，会溶解管道中的铅和其他金属，以及家庭管道中的其他部件。

最后，林赛和他的同事们还发现了一个与盐度上升有关的独特问题，在新泽西州南部的一个含沙含水层中，他们发现低pH值的水和高盐度的地下水混合在一起，会产生更多的盐分。