Meer dan de helft van de wereldbevolking wordt geconfronteerd met een dreigende bedreiging voor de kwaliteit en beschikbaarheid van hun drinkwater, omdat klimaatverandering en verstedelijking naar verwachting zullen leiden tot een toename van organische koolstof in het grondwater, een nieuwe UNSW-studie heeft gevonden.

Het onderzoek, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , onderzocht de grootste wereldwijde dataset van 9404 gepubliceerde en niet-gepubliceerde concentraties van opgeloste organische koolstof (DOC) in grondwater uit watervoerende lagen in 32 landen op zes continenten.

DOC is een natuurlijk voorkomend bestanddeel van grondwater, maar hoe hoger de concentratie, hoe moeilijker en duurder het is om grondwater drinkbaar te maken. In Australië, grondwater wordt veel gebruikt als de belangrijkste bron van drinkwater voor veel steden en dorpen.

Hoofdauteur Dr. Liza McDonough, van het Connected Waters Initiative Research Center bij UNSW, zei dat de studie verhoogde DOC-concentraties voorspelde vanwege verwachte veranderingen in temperatuur en regenval als gevolg van klimaatverandering, evenals toenemende verstedelijking.

"We hebben een stijging van de DOC-concentratie in het grondwater tot 45 procent vastgesteld, grotendeels vanwege de hogere temperaturen in het natste kwartaal van het jaar, bijvoorbeeld, in een aantal zuidoostelijke staten van de Verenigde Staten. We voorspellen dat een stijging van de DOC op deze locaties de waterkosten voor een gezin van vier met 134 dollar per jaar zou kunnen verhogen, ' zei dokter McDonough.

"Andere gebieden, zoals Oost-China, India en delen van Afrika kampen al met ernstige problemen met grondwaterverontreiniging. Deze kunnen verder worden verergerd, vooral in het zuidoosten van China, door grondwater DOC-stijgingen geassocieerd met grote voorspelde temperatuurstijgingen in het natste kwartaal van het jaar tegen 2050.

"Over het algemeen, we verwachten dat verstedelijking de DOC-concentraties in het grondwater tot 19 procent zal verhogen, in vergelijking met agrarisch of natuurlijk landgebruik, waarschijnlijk als gevolg van besmetting, bijvoorbeeld door lekkende septische en rioolstelsels."

Het onderzoek, een samenwerking tussen UNSW, de Australische Organisatie voor Nucleaire Wetenschap en Technologie (ANSTO), Southern Cross-universiteit, Britse geologische dienst, en de Universiteit van Bradford, vond vier belangrijke factoren die bijdragen aan de DOC-niveaus van grondwater:klimaat, landgebruik, anorganische chemie en aquifer leeftijd.

Gezondheidsbedreiging

Dr. McDonough zei verhoogde grondwater DOC, hetzij natuurlijk voorkomend of als gevolg van verontreiniging, vormde ook een bedreiging voor de menselijke gezondheid.

"Grondwater is de grootste bron van zoet water op aarde en levert essentieel drinkwater voor meer dan 50 procent van de wereldbevolking, " ze zei.

"Maar, omdat de meeste gezondheidseffecten veroorzaakt door DOC verband houden met de vorming van bijproducten van chlorering van waterbehandeling en afhankelijk zijn van concentraties van andere chemische waterparameters, de Wereldgezondheidsorganisatie en veel landen, waaronder Australië, reguleren de DOC-concentraties in drinkwater niet rechtstreeks."

Dr. McDonough zei dat hoewel DOC een natuurlijk voorkomend middel is, sleutelelement van het grondwater waarmee het kan worden gecombineerd, en vervoer, potentieel gevaarlijke zware metalen die anders gebonden zijn aan rotsen en sediment waar grondwater voorkomt.

"Dit is een punt van zorg wanneer, bijvoorbeeld, meer dan 100, 000 levenslange kankergevallen in de Verenigde Staten alleen al kunnen worden toegeschreven aan drinkwaterverontreinigingen, " ze zei.

Kosten waterbehandeling stijgen

Dr. McDonough zei dat het belangrijk was om te begrijpen wat de oorzaak was van hoge DOC-concentraties in het grondwater.

"Een toename van de DOC-concentratie in het grondwater heeft invloed op het vermogen en dus de kosten om grondwater drinkbaar te maken, " ze zei.

"Bijvoorbeeld, we voorspelden een stijging van 16 procent van de jaarlijkse huishoudelijke waterkosten in sommige delen van de Verenigde Staten vanwege de stijgende waterbehandelingskosten - vanwege de noodzaak om aanvullende waterbehandelingsmaatregelen te nemen om verhoogde DOC-concentraties te verwijderen.

"De afname van de grondwaterkwaliteit en de substantiële stijging van de waterzuiveringskosten zullen ook de bestaande beperkingen op grondwatervoorraden verergeren, inclusief beschikbaarheid."

Natte versus droge klimaten

Dr. McDonough zei dat de effecten op de DOC-niveaus van het grondwater door klimaatverandering en verstedelijking, hoewel het waarschijnlijk wereldwijd zal voorkomen, verschillen per geografie en klimaat.

"Ons onderzoek wees uit dat in droge klimaten, grondwater DOC-concentraties namen toe met meer regenval omdat microben organische stof beter kunnen afbreken, zoals bladeren, onder warme en steeds nattere omstandigheden, " ze zei.

"Verhoogde temperaturen in droge omgevingen, echter, verlaagde DOC-concentraties in het grondwater omdat wanneer de omstandigheden te warm en te droog zijn, vegetatie en organische stofbronnen zijn beperkt.

"Daarentegen, meer regen in warme en natte omgevingen verminderde DOC-concentraties in het grondwater omdat zware regenval de DOC in het grondwater verdunt."

Waterbehandelingsoplossingen

Dr. McDonough zei dat ze ernaar uitkeek verder onderzoek te doen om de beste waterbehandelingsopties te bepalen voor gebieden waar de DOC-concentraties in het grondwater naar verwachting zullen toenemen.

"Onze volgende stap is om te onderzoeken hoe het karakter van DOC verandert wanneer je verschillende aquifermineralen hebt, omdat sommige soorten organisch materiaal aan bepaalde minerale oppervlakken kunnen kleven en uiteindelijk dit soort organisch materiaal in het water kunnen verminderen, " ze zei.

"Dit zal helpen om richtlijnen te geven over de meest geschikte waterbehandelingsopties in gebieden waar de DOC-concentraties naar verwachting zullen toenemen."