La contaminazione da arsenico naturale (geogenica) delle acque sotterranee è un problema di importanza globale, con presenze degne di nota in gran parte degli acquiferi alluvionali e deltizi del sud e sud-est asiatico. Per affrontare questo problema, negli ultimi due decenni sono stati dedicati enormi sforzi di ricerca per comprendere meglio le fonti e la distribuzione delle acque sotterranee inquinate da arsenico. Ora, un team australiano di scienziati della Flinders University, CSIRO e l'Università dell'Australia occidentale, insieme ai loro colleghi dell'Istituto Federale Svizzero di Scienze e Tecnologie Acquatiche (Eawag), hanno utilizzato la modellazione al computer per integrare gran parte di ciò che è stato appreso nel corso degli anni in simulazioni al computer che imitano le complesse interazioni tra il flusso delle acque sotterranee, trasporto dei soluti e meccanismi di reazione geochimica. Tali modelli sono importanti per analizzare le osservazioni sul campo, per svelare quali processi chimici e fisici giocano un ruolo, e per prevedere il comportamento dell'arsenico all'interno delle falde acquifere, dove e quando potrebbe verificarsi l'inquinamento in futuro. I risultati del loro studio sono stati pubblicati nell'ultimo numero di Geoscienze naturali .

Ricostruire il passato per prevedere il comportamento futuro dell'arsenico

Il team di ricerca ha selezionato un sito altamente inquinato da arsenico vicino ad Hanoi (Vietnam) per sviluppare e testare il proprio modello al computer. In una prima fase hanno usato le minuscole concentrazioni di trizio che erano entrate nel sistema delle acque sotterranee dall'atmosfera durante i tempi dei test delle bombe nucleari, e il suo prodotto di decadimento elio, un gas nobile, ricostruire la velocità e la posizione in cui si sono spostate le acque sotterranee negli ultimi cinque decenni. Una volta che le simulazioni del modello sono state in grado di abbinare le concentrazioni misurate, ulteriore complessità è stata aggiunta al modello per simulare come l'arsenico è stato mobilitato e trasportato nella falda acquifera dell'Olocene.

L'interfaccia fiume-acque sotterranee funge da hotspot di reazione

Nel sito dello studio, i cambiamenti nel flusso delle acque sotterranee si sono verificati negli ultimi 50 anni da quando la città di Hanoi ha notevolmente aumentato l'estrazione di acque sotterranee per soddisfare la sua domanda idrica in costante aumento; questo ha dimostrato di essere il principale fattore scatenante dell'inquinamento da arsenico nella falda acquifera. La modellazione al computer ha permesso ai ricercatori di individuare la fonte dell'arsenico fino ai fanghi fluviali che vengono regolarmente depositati nelle zone a flusso più lento del Red River. La materia organica contenuta in quei fanghi ha alimentato una reazione biogeochimica che ha portato al rilascio di arsenico e al suo trasporto per chilometri nella falda acquifera sottostante il villaggio di Van Phuc, un processo che continua ancora oggi. Utilizzando il loro modello informatico sviluppato in modalità predittiva, i ricercatori sono stati in grado di illustrare l'interazione di quattro fattori chiave sull'evoluzione e la longevità del rilascio di arsenico alle interfacce acqua superficiale/falda freatica, (i) l'abbondanza di materia organica reattiva; (ii) l'abbondanza di ossidi di ferro; (iii) l'entità del flusso delle acque sotterranee; e (iv) tasso di deposito di fango fluviale.