新研究揭示美國地下水鹽度呈上升趨勢

據美國地質調查局（USGS）的研究顯示，美國各地地下水鹽度的增加令人擔憂，這與路面撒鹽和灌溉有關，并通過鐳等元素對水生生物、基礎設施和人類健康構成威脅。三十多年來，美國地質調查局（USGS）的科學家們一直在追蹤美國各地水井中的地下水質量。他們的工作重點是檢測可能對生態系統或人類健康產生負面影響的潛在有害化學物質。

工作人員總共測量了多達500種化學成分，包括主要離子、金屬、殺蟲劑、揮發性有機化合物、化肥和放射性核素。

在這些成分中，鈉、氯離子以及溶解固體的含量顯著增加，所有這些都與鹽度有關。最近，在美國地質學會的“GSA Connects 2023”會議上介紹了這項多年研究中發現的細節和趨勢。

這項研究目前是美國國家水質網絡的一部分，是1992年作為美國國家水質評估項目的一部分開始的工作的延續。美國地質調查局的水文學家布魯斯·林賽說：“最初的目標是評估全國的水質狀況，包括地下水、地表水和生態健康。隨著時間的推移，他們將重點放在了某些可能會產生長期有害影響的成分上。”

美國地質調查局地下水質量十年變化計劃地圖顯示了美國各地地下水中農藥、營養物質、金屬和有機污染物的濃度在十年期間的變化情況。

研究人員對三種不同網絡類型中的水井進行了采樣：住宅區、城市地區和農業區。家用水井或不受環境保護局或當地市政府監管的私人水井代表了中等深度的含水層和飲用水。城市和農業地區的水井較淺，通常深約9～15米。林賽解釋說：“采樣”這些水井的目的是了解最淺水位的狀況和趨勢。可以說，這些淺井是“含水層深處可能發生變化的哨兵”。

研究小組確定了82個水網，每個網絡有20～30口井，并確定了28種需要跟蹤的令人擔憂的成分。每隔10年對水進行采樣，以跟蹤化學濃度的變化。這些成分和采樣結果可以在美國地質調查局的互動地下水地圖上看到，該地圖顯示了十年間的變化。

鹽度增加及其影響

林賽說：“如果我們查看所有82個網絡中的28種成分，溶解固體、氯化物和鈉在統計意義上的增加頻率要高于我們清單上的其他成分。如果你看一下地圖，就會立刻發現其中的規律。特別是在天氣寒冷、路面撒鹽較多的城市周邊地區。我們獲得了路面撒鹽的數據，發現氯化物、鈉和溶解性固體的增加與路面撒鹽率之間存在相關性”。

但另一個地區的鈉、氯離子和溶解固體含量也有所升高，那就是美國的干旱地區，尤其是西南部。這些地區的土壤鹽度本來就很高，但灌溉使問題變得更加復雜。

林賽解釋說：“在干旱地區進行農業灌溉時，會產生大量蒸發。因此，如果灌溉水的鹽度相對較低，但其中很大一部分被蒸發掉，鹽度水平就會變得很高。”

美國地質調查局科學家收集數據

環境和健康影響

鈉、氯離子和溶解性固體含量的上升會導致多種問題，首先是環境問題。許多溪流的水源來自地下水，水中較高濃度的氯會破壞水生生物習慣的自然平衡。林賽說：“含量上升可能需要二三十年的時間才能形成，這意味著如果鹽度來源的管理發生變化，也可能需要這么長時間才能恢復。”

溶解的鹽離子也會給基礎設施帶來問題。隨著地下水鹽度的增加，腐蝕性也會成為一個問題。腐蝕性地下水如果不加處理，會溶解管道中的鉛和其他金屬，以及家庭管道中的其他部件。

最后，林賽和他的同事們還發現了一個與鹽度上升有關的獨特問題，在新澤西州南部的一個含沙含水層中，他們發現低pH值的水和高鹽度的地下水混合在一起，會產生更多的鹽分。