Gli Stati Uniti hanno compiuto enormi progressi nella riduzione dell'inquinamento idrico da quando è stato approvato il Clean Water Act quasi 50 anni fa. I fiumi non prendono più fuoco quando le chiazze di petrolio sulla loro superficie si infiammano. E molti porti che un tempo erano inquinati dalle acque reflue ora attirano bagnanti e diportisti.

Ma con l'avvicinarsi della Giornata della Terra, è importante rendersi conto che nuovo, stanno emergendo sfide più complesse. In uno studio pubblicato all'inizio di quest'anno, abbiamo scoperto che un cocktail di sostanze chimiche provenienti da molte attività umane sta rendendo i fiumi degli Stati Uniti più salati e più alcalini in tutta la nazione. Sorprendentemente, il sale stradale in inverno non è l'unica fonte:costruzioni, agricoltura, e molte altre attività svolgono anche ruoli in tutte le regioni.

Questi cambiamenti rappresentano una seria minaccia per le forniture di acqua potabile, infrastrutture urbane ed ecosistemi naturali. L'inquinamento da sale non è attualmente regolamentato a livello federale, e i controlli statali e locali sono incoerenti.

La nostra ricerca mostra che quando i sali di diverse fonti si mescolano, possono avere impatti più ampi di quelli che avrebbero individualmente. Mostra anche l'importanza di supportare il monitoraggio della qualità dell'acqua a livello nazionale, in modo da poter rilevare e affrontare altri problemi di inquinamento che devono ancora essere riconosciuti.

acque alterate

Il nostro gruppo studia la salinizzazione delle acque dolci da oltre 15 anni. Nel 2005 abbiamo pubblicato un documento che dimostrava che i livelli di cloruro di sodio (sale da cucina comune) stavano rapidamente aumentando nelle acque dolci degli Stati Uniti nordorientali.

Fino a quel momento, gli scienziati pensavano che la salinizzazione fosse un problema serio soprattutto nelle regioni aride dove l'acqua evapora rapidamente, lasciando i sali. Ma abbiamo scoperto che stava interessando le principali forniture di acqua potabile, superando i livelli tossici per alcuni organismi acquatici e persistendo nell'ambiente tutto l'anno, anche nelle regioni umide.

La causa principale che abbiamo riscontrato è stata la diffusione delle superfici pavimentate, come strade e parcheggi. Le comunità nelle regioni fredde utilizzano sali antigelo per rimuovere la neve dalle strade durante l'inverno, e più strade costruiscono, più è necessario il trattamento. Abbiamo scoperto che un aumento dell'1% delle superfici pavimentate potrebbe aumentare le concentrazioni di sale nei corpi idrici vicini a livelli più di 10 volte superiori rispetto alle condizioni boschive incontaminate.

Nel 2013, abbiamo pubblicato un altro studio che mostrava che i fiumi stavano diventando più alcalini nelle regioni degli Stati Uniti orientali. A quel tempo le piogge acide - cioè, troppo acido nell'acqua piovana, causato dall'inquinamento atmosferico - era stato un problema ambientale ben noto per diversi decenni. Però, l'alcalinizzazione non è stata riconosciuta allo stesso modo, e i suoi effetti sono ancora poco conosciuti oggi.

L'alcalinizzazione è l'opposto dell'acidificazione:si verifica quando il valore del pH dell'acqua aumenta invece di diminuire. Quando l'acqua diventa più alcalina, alcune sostanze chimiche disciolte in esso possono diventare tossiche. Per esempio, l'ammonio è un nutriente negli ecosistemi di acqua dolce, ma viene convertito in gas ammoniacale tossico in concentrazioni significative in acque con un pH elevato. Le condizioni alcaline migliorano anche il rilascio di fosforo dai sedimenti, che possono innescare fastidiose fioriture di alghe e batteri.

Abbiamo scoperto che un processo che abbiamo chiamato "invecchiamento accelerato dall'uomo" stava scomponendo la roccia e rilasciando minerali nei fiumi che li rendevano più alcalini. Il processo di alterazione delle rocce e dei minerali che vengono esportati nei fiumi è tipicamente lento, ma abbiamo dimostrato che lo sviluppo del territorio e decenni di esposizione alle piogge acide lo stavano accelerando. Abbiamo anche suggerito che l'uso diffuso di materiali geologici nei fertilizzanti e nel calcestruzzo fosse un fattore.

Identificazione della sindrome da salinizzazione dell'acqua dolce

Il nostro studio sull'invecchiamento accelerato dall'uomo ha mostrato che insieme al cloruro di sodio, altri sali disciolti stavano aumentando in acqua dolce in vaste regioni degli Stati Uniti orientali. Questo ci ha portato a chiederci se potesse esserci un collegamento con il nostro precedente lavoro sulla salinizzazione in queste regioni.

Abbiamo iniziato a riconoscere che in teoria, l'inquinamento salino e l'invecchiamento accelerato dall'uomo potrebbero inviare quantità crescenti di sali alcalini nei fiumi in tutta la nazione, e che questo potrebbe aumentare i loro livelli di pH. Sapevamo che l'acqua dell'oceano, che è naturalmente salato, ha un pH più alto dell'acqua dolce perché ha accumulato alti livelli di sali alcalini. Dopo molte analisi, abbiamo proposto che processi interconnessi simili potrebbero influenzare la salinità e il pH in acqua dolce.

Molte fonti rilasciano nell'ambiente sali alcalini, compreso l'invecchiamento delle superfici impermeabili, fertilizzanti e calce in agricoltura, drenaggio della miniera, ruscellamento per irrigazione e uso invernale del sale stradale. Inizialmente, parti di questi sali alcalini si legano al suolo. Ma quando entrano in contatto con il sodio, ad esempio, sale stradale in eccesso – si verificano reazioni chimiche che rilasciano i sali alcalini, che poi lavano negli ecosistemi di acqua dolce.

Abbiamo chiamato questo processo sindrome di salinizzazione dell'acqua dolce perché stava producendo molteplici effetti sui sali, alcalinità e pH, che sono proprietà chimiche fondamentali dell'acqua.

Diverse cause per regione

Capire questo processo è stato un progetto di squadra che ha richiesto la conoscenza della limnologia (lo studio delle acque interne), geochimica e geografia. Le cause variano da un luogo all'altro, ma i risultati possono essere simili.

Per esempio, i fiumi stanno diventando più salini e alcalini in alcune parti della Carolina del Nord, Florida, Virginia e altri stati che usano poco o nessun sale stradale. Ciò è probabilmente dovuto all'azione degli agenti atmosferici accelerata dall'uomo in luoghi coperti dal calcare (che si dissolve quando viene a contatto con l'acqua piovana acida) e in aree urbanizzate con molte infrastrutture in cemento, così come l'inquinamento salino urbano da acque reflue, addolcitori d'acqua o fertilizzanti.

La nostra ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e ha attinto a enormi quantità di dati di monitoraggio provenienti dagli ecosistemi degli Stati Uniti raccolti principalmente dall'U.S. Geological Survey. Abbiamo analizzato le tendenze a lungo termine nella chimica dei fiumi nell'arco di cinque decenni e confrontato queste tendenze in diversi principali sistemi e regioni fluviali.

Abbiamo anche analizzato le tendenze nei principali estuari, come il fiume Hudson e la baia di Chesapeake, indagare se gli apporti sempre più alcalini dei fiumi potrebbero potenzialmente influenzare la chimica delle acque costiere. I nostri risultati mostrano che i cambiamenti nei sali possono alterare le concentrazioni di inquinanti come l'eccesso di fosforo e nutrienti che sono legati nei sedimenti in questi siti.

Gestire l'inquinamento da sale

La sindrome da salinizzazione dell'acqua dolce sta interessando le forniture di acqua potabile in molte parti degli Stati Uniti. In alcuni casi altera il gusto dell'acqua o minaccia la salute delle persone ipertese.

C'è una crescente preoccupazione che i sali nell'acqua dolce possano corrodere i tubi dell'acqua e rilasciare metalli tossici come il piombo nell'acqua potabile. Possono anche innescare reazioni che mobilitano altri contaminanti e inquinanti dal suolo nei fiumi.

Come hanno dimostrato altri scienziati, le miscele di sali possono essere più tossiche per la vita acquatica di un solo sale da solo. L'Agenzia per la protezione dell'ambiente attualmente non regolamenta i sali come contaminanti primari nell'acqua potabile, e la regolamentazione statale e locale dei rilasci di sale su vaste aree da attività come il trattamento delle strade è scarsa e incoerente.

Riteniamo che vi sia un serio bisogno di regolamenti federali e piani regionali per ridurre l'inquinamento salino nelle acque dolci. Una strategia sarebbe quella di ridurre l'uso di sali stradali calibrando l'applicazione e regolando i tassi di applicazione in base alla temperatura. Inoltre, non tutti i sali sono uguali:potrebbe essere più efficiente utilizzare alcuni sali come antighiaccio a temperature più basse. Finalmente, le soluzioni antigelo organiche utilizzano meno sale rispetto alle versioni convenzionali.

Emergono costantemente nuove forme di inquinamento idrico, ed è importante identificare come le diverse attività umane accelerano i processi geologici in natura. L'acqua dolce rappresenta solo il 3% circa dell'approvvigionamento idrico totale della Terra (il resto è negli oceani), e ci sarà sempre bisogno di una migliore comprensione e gestione di questa preziosa risorsa.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.