Toen Erin Brockovich in de jaren negentig een groot nutsbedrijf aanklaagde wegens verontreiniging van drinkwater met zeswaardig chroom, een giftig en kankerverwekkend metaal, nationale aandacht ging naar Californië. Nu hebben onderzoekers vastgesteld dat natuurlijke bronnen van het element geografisch belangrijker kunnen zijn als het gaat om het grondwaterbeheer van de staat.

In een onderzoek dat op 27 juni online verscheen in Milieuwetenschap en -technologie , Wetenschappers van Stanford gebruikten een grondwaterdatabase over de gehele staat en een nieuwe manier om bronnen te traceren om bronnen te identificeren die zeswaardig chroom uit de industrie bevatten versus bronnen die verontreinigd zijn door natuurlijk voorkomende bronnen - waarvan sommige ook het gevolg kunnen zijn van menselijke activiteit.

Uit het onderzoek bleek dat natuurlijk voorkomend chroom een ​​groter gebied aantast, meer bronnen en een grotere bevolking in heel Californië dan industriële bronnen, biedt een nieuw perspectief op hoe de grondwatervoorraden van Californië moeten worden beheerd.

"Hoewel de hoogste concentraties chroom in een enkele put duidelijk afkomstig zijn van industriële lekken, het grootste aantal putten en de grootste geografische spreiding zijn allemaal van dit natuurlijk voorkomende chroom, " zei co-auteur Scott Fendorf, de Huffington Family Professor in Earth system science aan de School of Earth, Energie- en milieuwetenschappen (Stanford Earth). "Terwijl we de noodzaak om grondwater te gebruiken en te beheren blijven aandringen, begrijpen hoe deze van nature voorkomende verontreinigingen het water in gevaar kunnen brengen, wordt echt, heel belangrijk."

Goedaardig versus giftig chroom

de goedaardige, natuurlijke vorm van de chemische stof, bekend als driewaardig chroom, is nodig om mensen te helpen glucose af te breken. Het beweegt niet gemakkelijk in het milieu en plakt aan mineralen in bodems en sedimenten - het is wat serpentinietgesteenten in de Coast Range Mountains in Californië hun iconische groene tint geeft.

De giftige vorm, zeswaardig chroom, is zeer oplosbaar en beweegt gemakkelijk in de omgeving. Industrieel gebruik van zeswaardig chroom omvat galvaniseren, staal productie, leerlooierij en houtbehandeling. Drinkwater dat zeswaardig chroom bevat, ook bekend als chroom-6 of Cr(VI), wordt beschouwd als een bedreiging voor de menselijke gezondheid, verhoogt het risico op maag- en darmkanker.

Wetenschappers hebben geprobeerd te begrijpen waardoor de natuurlijke vorm van chroom dat aan rotsen is gebonden, wordt omgezet in een toxine dat in het grondwater kan terechtkomen. Op basis van waar ze de giftige vorm vinden in de Central Valley en andere regio's, de co-auteurs van het onderzoek vermoeden menselijke activiteiten, zoals grondwaterpompen, zou kunnen bijdragen aan die transformatie.

"We moeten beginnen na te denken over de manieren waarop we per ongeluk de slechte vorm van chroom uit het goede kunnen creëren en uiteindelijk onze watervoerende lagen kunnen vervuilen, " zei Fendorf, die ook een senior fellow is bij het Stanford Woods Institute for the Environment. "Het beste wat we kunnen doen, is de processen identificeren die natuurlijke oxidatie versnellen, en probeer vervolgens managementpraktijken te ontwikkelen die ze tot een minimum zullen beperken - als ze zich toch voordoen, het wordt erg duur om mee om te gaan."

Het toxine opsporen

De onderzoekers analyseerden bijna 90, 000 chroomwaarden uit California's Groundwater Ambient Monitoring and Assessment Program (GAMA) database. Ongeveer de helft van deze metingen controleert de openbare drinkwatervoorziening van Californië. Van deze, 15 procent bevatte hogere niveaus van zeswaardig chroom dan de drinkwaternorm van 2014 van 10 delen per miljard.

De wetenschappers bepaalden welke van de 234 andere chemicaliën in de database vaak werden aangetroffen met zeswaardig chroom en gebruikten die informatie om erachter te komen waar natuurlijk voorkomend chroom de grondwaterkwaliteit bedreigt en welke processen verantwoordelijk kunnen zijn. De resultaten onthullen wijdverbreide transformatie van driewaardig chroom in de kust van Californië en Central Valley, en hoge concentraties zeswaardig chroom in de industriële hotspots van de staat, rond Los Angeles en de San Francisco Bay Area.

"We zijn echt gefocust op industriële vervuiling, maar dit document geeft een visuele weergave van alle verschillende processen die verantwoordelijk zijn voor chroom-6-verontreiniging, en het laat zien hoe regionaal deze controles kunnen zijn, " zei hoofdauteur Debra Hausladen, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Lausanne die als Ph.D. student in Aardsysteemwetenschap aan Stanford. "Het is erg belangrijk om deze holistische kijk te hebben bij het ontwikkelen van strategieën voor grondwaterbeheer."

De onderzoekers hopen meer gedetailleerde verspreidingskaarten te maken van waar natuurlijk voorkomende verontreinigingen het grondwater kunnen bedreigen en de paden waardoor ze in het watersysteem van Californië terecht kunnen komen.

"Mensen realiseren zich dat we ons zorgen moeten maken over meer dan alleen traditionele industriële verontreinigingen - we moeten ons realiseren dat bijna elke watervoerende laag natuurlijke verontreinigingen bevat, " zei Fendorf. "De vraag is eenvoudig, 'Blijft de verontreiniging goedaardig in de vaste vorm, of gaat het over in de waterfase?' We moeten ervoor zorgen dat de verontreinigingen in de vaste stoffen blijven en onze watervoorziening niet in gevaar brengen."