Zanieczyszczenie wód gruntowych Doliny Środkowej
Zanieczyszczone wody gruntowe w Dolinie Centralnej w Kalifornii stanowią coraz większy problem z powodu zanieczyszczenia i nadmiernego zużycia. Problem ten jest potęgowany przez nadmierne zasysanie podziemnych warstw wodonośnych .
Obecnie azotany są najbardziej rozpowszechnionymi zanieczyszczeniami w Dolinie Środkowej ze względu na obfite spływy rolnicze z gospodarstw w dolinie. Problemem jest również stężenie naturalnie występującego arsenu .
Jest to problem zdrowia publicznego, ponieważ wody gruntowe są często głównym źródłem wody w regionie.
Krótkoterminowe rozwiązania mające na celu zmniejszenie zanieczyszczenia i nadmiernego zużycia są często kosztowne i trudne do wdrożenia w odpowiednim czasie.
Tło
W Kalifornii rolnictwo jest przemysłem wartym 47,1 miliarda dolarów, co stanowi 2% gospodarki stanu. W sercu tego przemysłu leży Central Valley, ważny ośrodek rolniczy dla stanu i kraju. Składająca się zarówno z doliny San Joaquin , jak i doliny Sacramento , dolina centralna ma około dwóch trzecich gruntów uprawnych stanu z 7 milionami akrów. Kalifornia jest również wiodącym producentem nabiału w kraju, z 1,8 miliona dojrzałych krów w Dolinie Centralnej, co stanowi 80% kalifornijskich mleczarni. W tym kluczowym regionie rolniczym o wysokiej wydajności, który często cierpi z powodu suszy , głównym problemem była ilość i jakość wody.
Historia
Wody podziemne są pompowane w dolinie od 1850 roku, kiedy to mieszkańcy zaczęli budować pompy, aby uzupełnić braki wód powierzchniowych w okolicy. Na przełomie XIX i XX wieku Kalifornia stała się wiodącym stanem rolniczym dzięki postępowi technologicznemu w zarządzaniu gruntami , nawadnianiu i maszynach. Dolina Centralna miała idealne warunki ekonomiczne i klimatyczne dla wielu upraw i przyciągała bogatych właścicieli ziemskich.
Na początku XX wieku technologia gospodarowania odpadami nie rozwijała się w takim tempie, jak rozwój rolnictwa. To sprawia, że te warstwy wodonośne są niezwykle ważne, ponieważ wody gruntowe dostarczają dużo wody potrzebnej do celów rolniczych i służą jako jedyne źródło wody dla kilku społeczności w całej dolinie.
Jednak odwrotna ilość wody nie jest dostępna do zasilania warstw wodonośnych, aw ostatnich latach obserwuje się wzrost wysychania studni. Ten nadmiar wód gruntowych powoduje liczne problemy dla rolników, a zmiany klimatu tylko je pogarszają . Wody gruntowe zanieczyszczone azotanami pochodzą z 50 lat nieuregulowanego gospodarowania odpadami hodowlanymi, systemami septycznymi i nawozami komercyjnymi. Kalifornijska ustawa o zrównoważonym zarządzaniu wodami podziemnymi z 2014 r. jako pierwsza określiła sposób zarządzania wodami podziemnymi w sposób, który nie zaszkodzi ani nie zagrozi przyszłemu dostępowi do czystych wód podziemnych.
Przed tą ustawą żadne przepisy nie regulowały gospodarki wodami podziemnymi poza federalną ustawą o bezpiecznej wodzie pitnej i ustawą o czystej wodzie . Akty te nie chronią całkowicie mieszkańców Central Valley. Konsekwentne monitorowanie rozpoczęło się dopiero w latach pięćdziesiątych XX wieku, kiedy to w latach osiemdziesiątych przeprowadzono zaledwie 13 000 testów. Obecnie baza danych California Satio Temporal Information on Nitrate in Groundwater (CASTING) pochodzi z ponad 133 329 testów przeprowadzonych w regionie Central Valley. Dzięki postępom w testach i badaniach, Dolina Centralna zwiększyła wysiłki na rzecz zmniejszenia wpływu zanieczyszczenia wody azotanami, które ma drastycznie wzrosnąć w ciągu najbliższych kilku dekad.
Przepisy i normy
Ustalony przez Kalifornijski Departament Zdrowia Publicznego maksymalny poziom zanieczyszczeń dla azotanów, w CCR §63341, wynosi 45 miligramów na litr (mg/l) azotanów w postaci NO3 (co odpowiada 10 mg/l azotanów w postaci azotu lub „N” ); 10 mg/L dla azotanów i azotynów jako N; i 1 mg / l dla azotynów jako N. Studnie publiczne są zobowiązane do corocznego badania wody i przedstawiania wyników Departamentowi Zdrowia, ale studnie prywatne nie są do tego zobowiązane. Chociaż 98% stanu ma dostęp do wody o odpowiednim poziomie azotanów, istnieją dysproporcje dla tych, którzy nie mają dostępu do czystej wody.
Pomimo nowoczesnych danych i metod dotyczących bezpieczeństwa rolnictwa, w latach 2005-2008 92 systemy wodne w Central Valley zostały podłączone do studni zawierających nielegalne poziomy azotanów, co miało wpływ na 1 335 000 mieszkańców tego obszaru. Historycznie rzecz biorąc, programy mające na celu zajęcie się wpływem azotanów na zdrowie publiczne i gospodarkę na społeczności i przemysł kosztują około 1 miliona dolarów każdy, co sprawia, że jest to kosztowny i powolny proces zmian.
Kalifornijska ustawa o zrównoważonym zarządzaniu wodami podziemnymi z 2014 r. była pierwszą tego rodzaju, która określała sposób zarządzania wodami podziemnymi w sposób, który nie zaszkodzi ani nie zagrozi dostępowi przyszłych pokoleń do czystych wód podziemnych. Podpisany przez gubernatora Jerry'ego Browna w 2014 r. ten składający się z trzech ustaw pakiet legislacyjny stworzył ramy dla ochrony wód podziemnych i zarządzania nimi na poziomie lokalnym i stanowym. Tworzy to proces regulacyjny, który upoważnia agencje ds. zrównoważonego rozwoju wód podziemnych (GSA) do przyjęcia planów zrównoważonego rozwoju wód podziemnych (GSP) w celu zarządzania dostawami. Przed tą ustawą przepisy istniały tylko na poziomie federalnym z ustawą o bezpiecznej wodzie pitnej i ustawą o czystej wodzie , które nie chroniły mieszkańców Central Valley. W oparciu o te przepisy farmy i miejsca odwiertów naftowych nie mogą wprowadzać ścieków do ziemi, jeśli mają one wpływ na czystą wodę pitną; jeśli jednak woda nie nadawała się do picia, mogli wrzucać do niej śmiercionośne ścieki, eliminując w ten sposób dostęp mieszkańców do warstwy wodonośnej.
Źródła azotu
Obornik, nawóz i szambo są głównymi źródłami azotanów w wodach gruntowych. Nawozy dodają około 11,5 miliona ton azotu rocznie w Stanach Zjednoczonych. Azot zawarty w nawozie jest następnie uwalniany do atmosfery w postaci amoniaku lub nasycany w glebie i pobierany przez rośliny. Azot w glebie jest przekształcany w azotany, które są główną formą azotu w zanieczyszczeniach wód gruntowych. W Stanach Zjednoczonych 53% azotanów pochodzi z nawozów sztucznych, co jest priorytetem dla kalifornijskich urzędników. Obornik wytwarza około 6,5 miliona ton azotu, który przy niewłaściwym postępowaniu może zanieczyścić glebę i źródła wody. Przyczyny naturalne, takie jak azotany występujące w uprawach, są konsekwentnie minimalnym źródłem.
Delta San Joaquin
Delta San Joaquin rozciąga się na ponad 500 mil. Rzeka służy jako główne źródło wody pitnej w Kalifornii. Znane zanieczyszczenia pochodzą z zasolenia, patogenów, pestycydów, rtęci i różnych metali. Metale wymienione jako zanieczyszczenia to nikiel, aluminium, tytan, kobalt, platyna, chrom, niob, ołów i molibden. Zanieczyszczenia w rzece mogą wpływać na wzrost glonów , powodując wytwarzanie przez nie toksyn, które są szkodliwe zarówno dla życia zwierząt, jak i ludzi. Istnieją również doniesienia o zanieczyszczeniu ołowiem i rtęcią w wyniku działalności człowieka w glebie wokół Delty. Stwierdzono, że te zanieczyszczenia pochodzą z około 1425 r. Delta jest również skażona azotanami z powodu spływu nadmiaru obornika i nawozów w płynących wodach gruntowych.
Wpływ populacji
W kilku badaniach zbadano wpływ azotu na zdrowie człowieka. Głównym odkryciem, które jest spójne we wszystkich badaniach, jest okres ekspozycji. Aby rzeczywiste ryzyko zachorowania na raka było znacząco wyższe, okres ekspozycji musi wynosić co najmniej pięć, aw niektórych przypadkach dziesięć lat. Kobiety, które spożywają wodę z azotanami powyżej 5 mg/l, są bardziej narażone na raka tarczycy . Ten poziom 5 mg/l jest o 5 mg niższy od limitu przyjętego przez władze federalne. Po spożyciu azotan konkuruje z jodem w organizmie o wychwyt przez tarczycę . Kiedy tarczyca pobiera azot zamiast jodu, tarczyca zaczyna tracić swoją funkcję. Tylko pięć lat takiej ekspozycji znacznie zwiększa ryzyko raka tarczycy. Większemu ryzyku zachorowania na raka okrężnicy i odbytnicy towarzyszy również spożywanie wody o zawartości azotanów powyżej 5 mg/l. Ekspozycja przez ponad 10 lat wiąże się ze zwiększonym ryzykiem raka jelita grubego w podatnych populacjach. Te populacje zwykle nie mają dostępu do świeżych owoców i warzyw, a brak witaminy C jest głównym czynnikiem ryzyka. Woda pitna i pokarmowe źródła azotanów i azotynów zwiększają ryzyko raka, gdy związki azotanów reagują z aminami i amidami, tworząc substancje rakotwórcze. Dokładny proces, w jaki to się dzieje, jest nadal badany.