Om het grondwater aan te vullen, veel gemeenten injecteren teruggewonnen water in uitgeputte watervoerende lagen. Het geïnjecteerde water is gezuiverd door secundaire afvalwaterzuivering, en, in sommige gevallen, het water is behandeld door middel van tertiaire processen en kan schoon genoeg zijn om direct te drinken.

Het oorspronkelijke water in de aquifer was chemisch stabiel, in evenwicht met de omringende rotsen, en werd langzaam aangevuld door natuurlijke processen (waterinfiltratie). Echter, wanneer meer grondwater wordt verbruikt dan de natuurlijke processen kunnen herstellen, ontworpen opladen met gezuiverd, teruggewonnen water nodig is. Helaas, overuren, het teruggewonnen water raakt soms vervuild.

Een onderzoeksteam van de McKelvey School of Engineering aan de Washington University in St. Louis, geleid door Young-Shin Jun, hoogleraar energie, milieu- en chemische technologie; en Xuanhao Wu, een doctoraatsstudent in het lab van Jun, heeft vastgesteld hoe het drinkwater dat wordt gebruikt om een ​​watervoerende laag aan te vullen, verontreinigd kan raken met gevaarlijke hoeveelheden arseen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Milieuwetenschap en -technologie .

In een beheerde watervoerende laag, "we trekken continu de watervoerende laag aan, maar we vullen het nooit genoeg, ' zei Jun.

"Onze bevolking kan snel groeien en onze levensstijl wordt meer afhankelijk van water, maar het natuurlijke hervulproces is traag, " zei ze. "Dus de praktijk van het waterbeheer heeft een manier ontwikkeld om water te injecteren om ons verbruik te compenseren en ecologische duurzaamheid te bereiken."

Het vol houden van watervoerende lagen is om een ​​aantal redenen belangrijk. Aan de kusten, zout zeewater kan een uitgeputte watervoerende laag vullen, een rampzalige situatie creëren voor het ecosysteem en de gewassen die de watervoerende laag voedt. En, als de lege zone leeg blijft, zinkgaten kunnen optreden en het land kan verzakken. Dus, het bijvullen van aquifers om drinkwater te leveren is een standaardpraktijk in plaatsen van Californië tot Florida.

Maar ongeveer 10 jaar geleden, bij het werken aan beheerde watervoerende lagen met de Environmental Protection Agency (EPA), Jun stuitte op een raadselachtige situatie.

"Toen we het water injecteerden, het was goed, " ze zei, "maar toen we het introkken, het was slecht, besmet met arseen. Wat was er mis?"

Het bleek dat hoewel het water dat in de aquifer werd geïnjecteerd meestal schoon genoeg was om te drinken, het bracht iets nieuws in de watervoerende laag:zuurstof.

"Door teruggewonnen water te injecteren, we veroorzaken oxidatieve oplossing van sulfidemineralen in de watervoerende laag, die stabiel waren bij lage zuurstofniveaus, "zei ze. In het bijzonder, ze keek naar arsenopyriet (FeAsS), een mineraal dat oplost in ijzer, zwavel en, cruciaal, arseen. Voordat het arseen problematische niveaus kan bereiken, echter, er vindt een andere reactie plaats.

"Het ijzer slaat neer in ijzeroxiden of -hydroxiden, " zei Jun. Het arseen adsorbeert, of hecht, aan de ijzeroxiden of -hydroxiden, die onoplosbaar zijn, arseen uit het water houden.

Er is, echter, een andere belangrijke factor.

Opgeloste organische stof (DOM) - verbindingen die koolstof bevatten - verandert de situatie drastisch. "Met een hoog gehalte aan organische verbindingen, we ontdekten dat de neerslagreactie wordt onderdrukt, " zei Jun. Wanneer de precipitatie van ijzeroxiden of -hydroxiden wordt onderdrukt, het arseen adsorbeert niet voldoende. In plaats daarvan, het blijft beschikbaar in het water.

Jun benadrukt snel dat dit meer is dan een experimentele oefening in laboratoriumoefeningen. "Dit is geen potentieel toekomstig probleem, " ze zei, opmerkend dat het gebruik van teruggewonnen water nu de praktijk is. "Als we denken aan waterwinning uit watervoerende lagen, we moeten rekening houden met de rol van organisch materiaal, ' zei Jun.

"We moeten rekening houden met de DOM's in geïnjecteerd water om ervoor te zorgen dat ze niet meer mobilisatie van toxines veroorzaken, Jun zei. "De rol van DOM's bij het aanvullen van beheerde aquifers moet worden opgenomen in de voorspellende modellen. Als we weten hoe de waterchemie de chemische reacties in een watervoerende laag verandert, kunnen we het water volledig benutten. in plaats van het als afval weg te gooien.

"Houd er rekening mee dat er maar één soort water in de wereld is, " ze zei.

"Alle water - drinkwater, zeewater, grondwater, afvalwater, regenwater, grijs water, en meer - is gewoon 'water'. Het veilig en duurzaam houden is ons voortdurende huiswerk."