Grondwater op het platteland van Bangladesh bevat 10 tot 100 keer zoveel arseen als veilige consumptieniveaus, maar wordt geconsumeerd als drinkwater uit bronnen en heeft geleid tot gevallen van hartaandoeningen en kanker. Sporen van arseen worden ook geconsumeerd via rijst, een hoofdvoedsel van het dichtbevolkte land.

Professor Charles Harvey en afgestudeerde student Brittany Huhmann, beide van het MIT Department of Civil and Environmental Engineering (CEE), reisde tijdens de groeiseizoenen van 2015 en 2016 naar Bangladesh om te zien hoe vervuild grondwater, afgezet door irrigatie, invloed heeft op de rijstopbrengst.

Arseen is een natuurlijk voorkomend element dat over de hele wereld wordt aangetroffen, maar bepaalde locaties hebben verhoogde arseenconcentraties in het grondwater. Dat is het geval in Bangladesh. Hoewel het drinken van het bedorven water een kritieke kwestie blijft, het met arseen verrijkte water heeft ook een impact op de gewasopbrengsten wanneer het wordt gebruikt voor irrigatie in agrarische omgevingen. Harvey en Huhmann hebben deze studie voortgezet om een ​​breed inzicht te krijgen in de invloed van arseen op de rijstopbrengsten in Bangladesh, en de mogelijke omvang van dit voorval.

"De meeste mensen [op het platteland van Bangladesh] vertrouwen op onbehandeld grondwater voor hun drinkwater. Er is niet veel gecentraliseerde waterbehandeling, vooral op het platteland, " zegt Humann, de hoofdauteur van een recent artikel waarin het onderzoek van het team wordt beschreven. "Dus meestal in de gebieden waar we werkten, elk gezin zou zijn eigen bron hebben waaruit ze drinken, en veel van die putten hebben arseen, helaas, en mensen kunnen het wel of niet weten."

De bevindingen van het onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Dhaka in Bangladesh, Cornell universiteit, en Columbia University, werden onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie .

Rijst is een belangrijk gewas in Bangladesh, en het is de belangrijkste bron van calorieën in het land van ongeveer 160 miljoen mensen. Onafhankelijke boeren verbouwen voornamelijk twee soorten rijst, die worden geoogst volgens een seizoenscyclus. Aman-rijst wordt verbouwd tijdens het moessonseizoen, juni tot half november, en gebruikt de natuurlijke regenval om te groeien in overstroomde velden. Boro rijst, anderzijds, wordt gekweekt tijdens de droge, winter seizoen, en vereist irrigatie. Het water dat wordt gebruikt om de landbouwgrond te irrigeren, komt uit het grondwater via putten, uiteindelijk deponeren verschillende niveaus van arseen in de bodem.

in 2015, Harvey, Huhmann en hun medewerkers begonnen aan een twee jaar durend onderzoek om de impact van arseen op de gewasopbrengst te documenteren. In tegenstelling tot eerdere onderzoeken naar dit probleem, de onderzoekers voerden hun onderzoek in het veld uit in plaats van in een gecontroleerde omgeving, zoals kassen. Ze waren ook verantwoordelijk voor een groot aantal andere factoren door grond van een aantal rijstboerderijen te onderzoeken om een ​​beter begrip te krijgen van de effecten van arseen op de rijstopbrengst in Bangladesh.

"Om echte vooruitgang te boeken bij dit soort moeilijke problemen, je moet echt voor langere tijd in de regio werken, Harvey zegt. "Bretagne heeft het soort onderzoek uitgevoerd dat nodig is:zorgvuldige, gecontroleerde veldexperimenten die grote gebieden en meerdere jaren beslaan."

Om de impact van verontreinigd water op de opbrengst van boro-rijst te bepalen, Harvey, Huhmann, en hun medewerkers werkten samen met 16 lokale rijstboeren om hun velden te evalueren. Door de verschillende locaties konden de onderzoekers rekening houden met verschillende veldomstandigheden en arseenniveaus. Het team selecteerde rijstvelden die werden bestudeerd in het Faridpur-district van Bangladesh vanwege de nabijheid van bronnen waarvan bekend is dat ze hoge arseenconcentraties hebben.

"Veel boeren waren echt geïnteresseerd [in het project]. Ze hadden er niet bij stilgestaan ​​dat arseen hun gewassen zou kunnen aantasten, Huhmann zegt. "Sommigen van hen hadden gehoord over arseen en drinkwater en hoe slecht dat voor hen is, maar de meesten van hen hadden niet nagedacht over arseen en irrigatiewater of welke problemen dat zou kunnen veroorzaken. Ze waren geïnteresseerd om mee te doen omdat ze wilden weten wat er aan de hand was, en we zouden ze meer informatie kunnen geven over hun gewassen, en wat voor soort dingen waren van invloed op hun gewassen."

Bij het bestuderen van verontreiniging in de bodem, het onderzoeksteam keek naar arseenconcentraties met behulp van een röntgenfluorescentiespectrometer op elk van de veldlocaties. Deze metingen gaven inzicht in de arseenopbouw in elk bestudeerd rijstveld, en zorgden ervoor dat ze metingen tussen percelen met hogere en lagere hoeveelheden arseenophoping in de bodem nauwkeurig konden vergelijken.

"We wilden niet alleen naar één veld en één boer kijken, maar op veel velden en veel boeren. We wilden dit ontwerp hebben waar we zowel de controleplots als de interventieplots hadden, zodat we plots kunnen vergelijken die in zoveel mogelijk opzichten op elkaar lijken, behalve hun arseengehalte, " legt Humann uit.

De onderzoekers wogen en registreerden ook de rijstoogst van de verschillende rijstvelden en ontdekten dat de hoeveelheid die de rijstproductie vermindert, afhangt van de hoeveelheid arseen in de bodem.

De onderzoekers konden ook vaststellen dat tussen de 7,4 procent en 26 procent van de jaarlijkse boro-oogstopbrengst verloren ging als gevolg van het arseen in de bodem.

"Het is een vrij breed assortiment, maar dit is de eerste studie die daadwerkelijk werk heeft verricht op een schaal die ons in staat stelt om dit soort schattingen te maken, " zegt Huhmann. "Onze hoop is dat toekomstige studies hierop kunnen voortbouwen en dat we een beter begrip kunnen krijgen van de soorten effecten die arseen heeft op de rijstopbrengst."

Ondertussen, de onderzoekers ontdekten dat het uitgraven en vervangen van de bovenste paar grondlagen door niet-verontreinigde grond de gewasopbrengst tijdelijk verbetert, een veelbelovende indicatie voor mogelijke oplossingen voor het landbouwvraagstuk.

"We ontdekten dat arseen in irrigatiewater significante negatieve effecten heeft op rijstvelden in Bangladesh, "Zegt Huhmann. "Dit is iets waar mensen op moeten letten en moeten nadenken over wat ze eraan kunnen doen."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.