Un recente studio condotto dai ricercatori dell'Università del Maryland ha scoperto che i torrenti e i fiumi negli Stati Uniti sono diventati più salati e più alcalini negli ultimi 50 anni, grazie agli antighiaccio, fertilizzanti e altri composti salini che gli esseri umani rilasciano indirettamente nei corsi d'acqua. Il team ha chiamato questo effetto "Sindrome di salinizzazione dell'acqua dolce".

Una nuova ricerca dello stesso gruppo guidato dall'UMD esamina più da vicino il mondo globale, conseguenze regionali e locali della sindrome da salinizzazione dell'acqua dolce. Il gruppo ha scoperto che salato, l'acqua dolce alcalina può rilasciare una varietà di sostanze chimiche, compresi metalli tossici e composti nocivi contenenti azoto, da alvei e suoli in bacini di drenaggio. I risultati suggeriscono inoltre che molte di queste sostanze chimiche viaggiano insieme attraverso i bacini idrografici, formando "cocktail chimici" che possono avere effetti più devastanti sulle forniture di acqua potabile e sugli ecosistemi rispetto ai soli contaminanti individuali.

L'ultimo lavoro del gruppo, che include osservazioni sul campo dal Washington, D.C. e le aree metropolitane di Baltimora, sottolinea la necessità di nuove e più complete strategie di regolamentazione e di gestione dell'inquinamento. Il team di ricerca ha pubblicato i suoi risultati il ​​3 dicembre 2018 sulla rivista Transazioni filosofiche della Royal Society B .

"La linea di fondo delle nostre scoperte è che quando gli umani aggiungono sale ai corsi d'acqua, che il sale rilascia anche molte sostanze chimiche collaterali pericolose, " ha detto Sujay Kaushal, un professore di geologia all'UMD e autore principale dello studio. "È chiaro che le agenzie di regolamentazione devono trovare nuovi modi per affrontare questi "cocktail chimici" rilasciati dall'acqua più salata, piuttosto che esaminare i singoli inquinanti dell'acqua dolce uno per uno".

Salato, è già noto che l'acqua dolce alcalina crea grossi problemi all'approvvigionamento 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.

L'ultimo progetto di ricerca di Kaushal e dei suoi colleghi ha studiato in modo più dettagliato gli impatti dei cocktail chimici creati dall'acqua più salata. Il gruppo ha iniziato valutando i dati precedentemente pubblicati dai fiumi negli Stati Uniti, Europa, Canada, Russia, Cina e Iran, ampliando sostanzialmente i confini geografici del lavoro precedente dei ricercatori. La loro analisi suggerisce che la sindrome da salinizzazione dell'acqua dolce potrebbe essere un fenomeno globale, con il supporto più conclusivo che mostra una tendenza costante di aumento degli ioni di sale sia nei fiumi statunitensi che in quelli europei. Queste tendenze risalgono ad almeno 50 anni, con alcuni dati che risalgono abbastanza indietro per supportare una tendenza di 100 anni.

?"Dato quello che stiamo trovando, Continuo a essere sorpreso dalla portata e dall'entità del recente degrado delle acque superficiali della Terra, ", 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. "La formazione di nuovi cocktail chimici sta causando un deterioramento ben oltre le mie aspettative".

Negli stati innevati del Mid-Atlantic e del New England, il sale stradale applicato alle strade in inverno è una causa primaria della sindrome da salinizzazione dell'acqua dolce. Kaushal e i suoi colleghi hanno approfondito le conseguenze chimiche del sale stradale eseguendo studi sul campo dettagliati in ruscelli situati vicino a Washington, DC e Baltimora.

In una serie di osservazioni, i ricercatori hanno campionato l'acqua dal flusso Paint Branch vicino al campus UMD prima, durante e dopo una tempesta di neve del 2017. Questo aspetto dello studio ha permesso al team di tracciare gli effetti del sale stradale lavato nei torrenti dallo scioglimento della neve.

"Abbiamo pensato che sarebbe stato interessante avere una visione della chimica in un fiume urbano durante una tempesta di neve, " ha detto Kelsey Wood (BS '15, geologia), uno studente laureato in geologia all'UMD e coautore dello studio. "Le concentrazioni di sale durante la tempesta di neve erano sorprendentemente alte, era come se stessimo analizzando l'acqua di mare. Ma non ci aspettavamo un picco corrispondente così alto nei metalli".

Ricerche precedenti hanno dimostrato che l'acqua molto salata può forzare i metalli, in particolare il rame, cadmio, manganese e zinco:fuori dai suoli alvei e nell'acqua dei corsi d'acqua. Nel flusso di Paint Branch, Kaushal e i suoi colleghi hanno notato grandi picchi nel rame, manganese e zinco subito dopo la tempesta di neve. In una serie simile di osservazioni a Washington, Rock Creek di Washington, il team ha osservato notevoli picchi di cadmio, rame e zinco in seguito ad altre tempeste di neve.

In un'altra serie di esperimenti, i ricercatori hanno aggiunto artificialmente sale al torrente Gwynns Falls vicino a Baltimora per simulare ciò che accade durante una tempesta di neve e hanno misurato le concentrazioni di rame nell'acqua prima, durante e dopo l'aggiunta di sale. I dati a valle hanno mostrato un picco istantaneo nel rame rilasciato dal letto del torrente, suggerendo un collegamento diretto tra il contenuto di sale del torrente e il rame nell'acqua.

Le concentrazioni di ioni di sale possono rimanere elevate per mesi dopo una tempesta, Kaushal ha aggiunto. Questo allunga il tempo in cui il sale può estrarre metalli dal suolo, con conseguente dannosi cocktail di metalli e sali trasportati molto a valle.

"Esaminando i dati sulla qualità dell'acqua per diversi mesi in inverno, il sale rimane alto e raramente ha la possibilità di tornare alla linea di base prima che arrivi la prossima tempesta e più sale venga messo sulle strade, " disse Kaushal, che ha anche un appuntamento nel Centro interdisciplinare di scienze del sistema terrestre dell'UMD. "Questo elevato carico di sale non solo libera metalli e altri contaminanti, ma ci sono anche prove che l'impulso salino iniziale rilascia altri ioni di sale dal letto del torrente e dal suolo, come magnesio e potassio, che contribuiscono ulteriormente a mantenere alti i livelli complessivi di sale."

Nel Midwest fortemente agricolo e nelle aree degli stati del Mid-Atlantic, i fertilizzanti agricoli sono una causa significativa della sindrome da salinizzazione dell'acqua dolce. Per approfondire, il team di ricerca ha esaminato i dati sulla qualità dell'acqua provenienti da 26 diversi siti di monitoraggio dell'U.S. Geological Survey (USGS) lungo i fiumi in queste aree.

Queste stazioni USGS hanno raccolto dati ogni 15 minuti sulla salinità, Ioni di pH e nitrato:un sottoprodotto dannoso di fertilizzanti agricoli e altri contaminanti. Queste misurazioni ad alta frequenza hanno fornito al team di ricerca preziose informazioni in tempo reale, con molti dei fiumi che mostrano una connessione chiara e quasi immediata tra l'aumento della salinità e le concentrazioni di nitrati.

"Per me, questo studio evidenzia la necessità di considerare il sale come un contaminante emergente in acqua dolce, " ha detto Shahan Haq (BS '14, Scienze fisiche), uno studente laureato in geologia all'UMD e coautore dello studio. "La capacità del sale di spostare metalli pesanti come il rame dai sedimenti nell'acqua potrebbe avere implicazioni pericolose per la nostra acqua potabile e potrebbe essere tossico per la fauna selvatica. Le nostre osservazioni suggeriscono che alcuni fiumi sono già a rischio, soprattutto qui negli Stati Uniti orientali direttamente in seguito alle applicazioni di sale stradale."