Per ricostituire le acque sotterranee, molti comuni iniettano acqua bonificata in falde acquifere esaurite. L'acqua iniettata è stata depurata mediante trattamento secondario delle acque reflue, e, in alcuni casi, l'acqua è stata trattata attraverso processi terziari e può essere sufficientemente pulita da poter essere bevuta direttamente.

L'acqua originale nella falda acquifera era chimicamente stabile, in equilibrio con le rocce circostanti, e veniva lentamente ricaricata da processi naturali (infiltrazioni d'acqua). Però, quando viene consumata più acqua sotterranea di quella che i processi naturali possono ripristinare, ricarica ingegnerizzata con purificato, è necessaria acqua rigenerata. Sfortunatamente, col tempo, l'acqua recuperata a volte diventa contaminata.

Un gruppo di ricerca della McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis, guidato da Young-Shin Jun, professore di energia, ingegneria ambientale e chimica; e Xuanhao Wu, uno studente di dottorato nel laboratorio di Jun, ha determinato come l'acqua potabile utilizzata per ricaricare una falda acquifera possa essere contaminata da pericolosi livelli di arsenico.

La ricerca è stata pubblicata su Scienze e tecnologie ambientali .

In una ricarica gestita della falda, "tiriamo continuamente giù la falda acquifera, ma non lo riempiamo mai abbastanza, " ha detto Jun.

"La nostra popolazione può crescere rapidamente e il nostro stile di vita diventa più dipendente dall'acqua, ma il processo di ricarica naturale è lento, "ha detto. "Quindi la pratica di gestione dell'acqua ha progettato un modo per iniettare acqua per compensare il nostro consumo e raggiungere la sostenibilità ambientale".

Mantenere le falde acquifere piene è importante per alcuni motivi. Sulle coste, l'acqua salata del mare può riempire una falda acquifera esaurita, creando una situazione disastrosa per l'ecosistema e le colture che la falda acquifera alimenta. E, se la zona esaurita rimane vuota, possono verificarsi inghiottitoi e la terra può abbassarsi. Così, il riempimento delle falde acquifere per fornire acqua potabile è una pratica standard in luoghi dalla California alla Florida.

Ma circa 10 anni fa, quando si lavora sulla ricarica gestita della falda acquifera con l'Agenzia per la protezione dell'ambiente (EPA), Jun ha incontrato una situazione sconcertante.

"Quando abbiamo iniettato l'acqua, è stato bello, " lei disse, "ma quando l'abbiamo ritirato, è stato brutto, contaminato con arsenico. Cosa era sbagliato?"

Si è scoperto che sebbene l'acqua iniettata nella falda acquifera fosse solitamente abbastanza pulita da poter essere bevuta, stava portando qualcosa di nuovo nella falda acquifera:l'ossigeno.

"Iniettando acqua rigenerata, stiamo innescando la dissoluzione ossidativa dei minerali solforati nella falda acquifera, che erano stabili a bassi livelli di ossigeno, " ha detto. In particolare, guardò l'arsenopirite (FeAsS), un minerale che si dissolve in ferro, zolfo e, in modo cruciale, arsenico. Prima che l'arsenico possa raggiungere livelli problematici, però, avviene un'altra reazione.

"Il ferro precipita in ossidi o idrossidi di ferro, " disse Jun. L'arsenico assorbe, o aderisce, agli ossidi o idrossidi di ferro, che sono insolubili, mantenendo l'arsenico fuori dall'acqua.

C'è, però, un altro fattore importante.

La materia organica disciolta (DOM), composti che contengono carbonio, cambia drasticamente la situazione. "Con alti livelli di composti organici, abbiamo scoperto che la reazione di precipitazione è soppressa, " disse Jun. Quando viene soppressa la precipitazione di ossidi o idrossidi di ferro, l'arsenico non si assorbe a sufficienza. Anziché, rimane disponibile in acqua.

Jun è pronto a sottolineare che questo è più di un esercizio sperimentale in esercizio di laboratorio. "Questo non è un potenziale problema futuro, " lei disse, notando che l'uso di acqua riciclata è una pratica reale in questo momento. "Quando si pensa alla bonifica delle falde acquifere, dobbiamo considerare i ruoli della materia organica, " ha detto Jun.

"Dobbiamo prendere in considerazione i DOM nell'acqua iniettata per assicurarci che non inneschino una maggiore mobilitazione di tossine, " Jun ha detto. "I ruoli dei DOM nella ricarica gestita degli acquiferi dovrebbero essere inclusi nei modelli predittivi. Sapere come la chimica dell'acqua altera le reazioni chimiche in una falda acquifera ci consentirà di utilizzare appieno l'acqua, piuttosto che gettarlo come rifiuto.

"Ti prego, tieni presente che c'è un solo tipo di acqua al mondo, " lei disse.

"Tutta l'acqua - acqua potabile, acqua di mare, acque sotterranee, acque reflue, acqua piovana, acqua grigia, e altro ancora:è semplicemente "acqua". Mantenerlo sicuro e sostenibile è il nostro compito costante".