In tutto il Nord America, ruscelli e fiumi diventano più salati, grazie agli antighiaccio, fertilizzanti e altri composti salini che gli esseri umani rilasciano indirettamente nei corsi d'acqua. Allo stesso tempo, le forniture di acqua dolce stanno diventando più alcaline.

Salato, l'acqua dolce alcalina può creare grossi problemi alle forniture di acqua potabile, infrastrutture urbane ed ecosistemi naturali. Per esempio, quando Flint, Michigan, ha cambiato la sua fonte d'acqua primaria nel fiume Flint nel 2014, l'alto carico salino del fiume combinato con trattamenti chimici per rendere l'acqua più corrosiva, causando la lisciviazione del piombo dai tubi dell'acqua e creando la ben documentata crisi idrica di quella città.

Un nuovo studio condotto dai ricercatori dell'Università del Maryland è il primo a valutare i cambiamenti a lungo termine nella salinità e nel pH dell'acqua dolce su scala continentale. Tratto dai dati registrati in 232 siti di monitoraggio del Servizio Geologico degli Stati Uniti in tutto il paese negli ultimi 50 anni, l'analisi mostra aumenti significativi sia nella salinizzazione che nell'alcalinizzazione. I risultati dello studio suggeriscono anche uno stretto legame tra le due proprietà, con diversi composti di sale che si combinano per fare più danni di qualsiasi sale da solo.

Le analisi, che ha implicazioni per la gestione dell'acqua dolce e le strategie di regolazione del sale negli Stati Uniti, Canada e oltre, è stato pubblicato l'8 gennaio 2018 Edizione anticipata del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Ricercatori del Cary Institute of Ecosystem Studies, l'Università del Connecticut, l'Università della Virginia e la Chatham University sono co-autrici dello studio.

"Abbiamo creato il nome "Sindrome da salinizzazione dell'acqua dolce" perché ci siamo resi conto che si tratta di una serie di effetti sulla qualità dell'acqua, con molti diversi ioni di sale collegati tra loro. Non lo sapevamo prima, " ha detto Sujay Kaushal, un professore di geologia all'UMD e autore principale dello studio. "Molte persone pensano che quando si applica il sale al paesaggio, questo viene semplicemente lavato via e scompare. Ma il sale si accumula nel suolo e nelle acque sotterranee e impiega decenni per essere espulso".

I ricercatori hanno documentato bruschi cambiamenti chimici in molti dei principali fiumi del paese, compreso il Mississippi, Hudson, Potomac, Neusa, Fiumi canadesi e Chattahoochee. Molti di questi fiumi forniscono acqua potabile alle città e ai paesi vicini, compresi alcuni dei centri urbani più densamente popolati lungo la costa orientale.

Secondo Kaushal, la maggior parte della ricerca sulla salinizzazione dell'acqua dolce si è concentrata sul cloruro di sodio, meglio conosciuto come sale da cucina, che è anche la sostanza chimica dominante negli antighiaccio stradali. Ma in termini di chimica, il sale ha una definizione molto più ampia, comprendendo qualsiasi combinazione di ioni caricati positivamente e negativamente che si dissociano in acqua. Alcuni degli ioni positivi più comuni presenti nei sali, tra cui sodio, calcio, magnesio e potassio:possono avere effetti dannosi sull'acqua dolce a concentrazioni più elevate.

"Questi 'cocktail' di sali possono essere più tossici di un solo sale, poiché alcuni ioni possono spostare e rilasciare altri ioni da terreni e rocce, aggravando il problema, " disse Kaushal, che ha anche un appuntamento nel Centro interdisciplinare di scienze del sistema terrestre dell'UMD. "Gli ecotossicologi stanno cominciando solo ora a capirlo".

L'attuale studio è il primo a tenere conto contemporaneamente di più ioni di sale in acqua dolce negli Stati Uniti e nel Canada meridionale. I risultati suggeriscono che gli ioni di sale, dannoso di per sé, stanno aumentando anche il pH dell'acqua dolce, rendendolo più alcalino. Nel periodo di tempo coperto dallo studio, i ricercatori hanno concluso che il 37 percento dell'area di drenaggio degli Stati Uniti contigui ha registrato un aumento significativo della salinità. alcalinizzazione, che è influenzato da una serie di fattori diversi oltre alla salinità, aumentato del 90 per cento.

"Il nostro studio è il primo a documentare un legame tra aumento della salinizzazione e alcalinizzazione su scala continentale. Fino ad ora, non abbiamo apprezzato appieno il ruolo che i diversi sali svolgono nell'alterare il pH di torrenti e fiumi del nostro paese, ", ha affermato il coautore dello studio Gene Likens, presidente emerito del Cary Institute of Ecosystem Studies e un distinto professore di ricerca presso l'Università del Connecticut. "Il contenuto di sale e il pH sono aspetti fondamentali della chimica dell'acqua, quindi questi sono cambiamenti importanti per le proprietà dell'acqua dolce."

Le cause alla radice dell'aumento del sale nei corsi d'acqua variano da regione a regione, ha detto Kaushal. Nel nevoso Mid-Atlantic e New England, il sale stradale applicato per mantenere le strade in inverno è un colpevole principale. Nel Midwest fortemente agricolo, anche i fertilizzanti, in particolare quelli ad alto contenuto di potassio, danno un contributo importante. In altre regioni, rifiuti minerari e agenti atmosferici del calcestruzzo, rocce e terreni rilasciano sali nei corsi d'acqua adiacenti.

"Abbiamo scoperto che il pH di alcuni fiumi ha iniziato ad aumentare negli anni '50 e '60, decenni prima dell'attuazione delle normative sulle piogge acide, " ha detto Michele Pace, un professore di scienze ambientali presso l'Università della Virginia e coautore dello studio. "Abbiamo anche osservato un aumento delle concentrazioni di sale nel sud-est, dove non applicano sali stradali. Queste tendenze sorprendenti hanno presentato un enigma che il nostro team ha lavorato insieme per risolvere".

Nel deserto affamato d'acqua del sud-ovest, dove le concentrazioni di sale sono state storicamente molto elevate, Kaushal e i suoi colleghi hanno documentato una diminuzione complessiva della salinità nel tempo. I ricercatori attribuiscono questa diminuzione a una varietà di fattori, compresi i cambiamenti nell'uso del suolo e dell'acqua, insieme a uno sforzo da parte dei governi statali e locali occidentali per ridurre gli input di sale e migliorare le strategie di gestione delle risorse idriche. Per esempio, nel 1973, i sette stati occidentali inclusi nel bacino del fiume Colorado hanno creato il Forum per il controllo della salinità del bacino del fiume Colorado per sostenere gli sforzi per il controllo della salinità.

Kaushal ha osservato che esistono già molte strategie per la gestione dell'inquinamento da sale. L'evidenza suggerisce che le salamoie possono essere più efficienti del sale granulato per lo sbrinamento delle strade, producendo lo stesso effetto con un minore apporto di sale complessivo. Anche la pre-salatura prima di un grande evento nevoso può migliorare i risultati. Kaushal ha anche affermato che molte città e stati del Mid-Atlantic e del nord-est hanno attrezzature per lo spargimento del sale obsolete e inefficienti che sono attese da tempo per un aggiornamento.

"Anche, non tutti i sali sono creati allo stesso modo in termini di capacità di sciogliere il ghiaccio a determinate temperature, " Ha aggiunto Kaushal. "La scelta dei composti salini giusti per le giuste condizioni può aiutare a sciogliere la neve e il ghiaccio in modo più efficiente con un minore apporto di sale, che farebbe molto per risolvere il problema".

Kaushal ei suoi colleghi notano problemi simili con l'applicazione di fertilizzanti in ambienti agricoli. In molti casi, l'applicazione della giusta quantità di fertilizzante al momento giusto della stagione può aiutare a ridurre la produzione complessiva di sali nei torrenti e nei fiumi vicini. I ricercatori notano anche che strategie di sviluppo urbano più attente, principalmente costruendo più lontano dai corsi d'acqua e progettando sistemi di drenaggio delle acque piovane più efficaci, possono aiutare a ridurre la quantità di sale dilavato dal calcestruzzo esposto alle intemperie.

"Come società, stiamo affrontando i problemi di qualità dell'acqua delle acque reflue, carico di acque reflue e nutrienti, "ha detto Tom Torgersen, direttore del programma Water Sustainability and Climate della National Science Foundation, che ha finanziato la ricerca. "Ma il nostro impatto sulla qualità dell'acqua rimane significativo a causa della nostra crescente popolazione, la dimensione della nostra infrastruttura costruita e altri fattori. La gestione degli impatti sulla qualità dell'acqua rimane una sfida".

I ricercatori notano anche la necessità di monitorare e sostituire i tubi dell'acqua obsoleti in tutto il paese che sono stati colpiti da corrosione e incrostazioni, o l'accumulo di depositi minerali e pellicole microbiche. Tali tubi sono particolarmente vulnerabili a salsedine, acqua più alcalina, che può esacerbare il rilascio di metalli tossici e altri contaminanti.

"Le tendenze che stiamo vedendo nei dati suggeriscono tutte che dobbiamo considerare il problema dell'inquinamento da sale e iniziare a prenderlo sul serio, " Kaushal ha detto. "L'Agenzia per la protezione dell'ambiente non regola i sali come contaminanti primari nell'acqua potabile a livello federale, e vi è incoerenza nella gestione dell'inquinamento da sale a livello locale. Questi fattori sono qualcosa che le comunità devono affrontare per fornire acqua sicura ora e per le generazioni future".

Il documento di ricerca, "La sindrome da salinizzazione dell'acqua dolce su scala continentale, "Sujay Kaushal, Geni simili, Michele Pace, Ryan Utz, Shahan Haq, Julia Gorman e Melissa Grese, è stato pubblicato l'8 gennaio 2018 Edizione anticipata del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .