Im trockenen und von Dürre geplagten westlichen Great Basin bedeutet spärliches Oberflächenwasser, dass ländliche Gemeinden oft auf private Grundwasserbrunnen angewiesen sind. Im Gegensatz zu kommunalen Wassersystemen ist die Brunnenwasserqualität in privaten Brunnen nicht reguliert, und eine neue Studie zeigt, dass mehr als 49.000 Brunnennutzer in der gesamten Region dem Risiko ausgesetzt sind, ungesunden Arsenwerten im Trinkwasser ausgesetzt zu sein.
Unter der Leitung von Forschern des DRI und des Krebszentrums der Universität von Hawaii und veröffentlicht am 16. Februar in Umweltwissenschaft und -technologie, verwendete die Studie Daten von Grundwasserbrunnen im westlichen Great Basin, um ein Modell zu erstellen, um die Wahrscheinlichkeit eines erhöhten Arsengehalts im Grundwasser sowie den Standort und die Anzahl der gefährdeten privaten Brunnennutzer vorherzusagen. Laut der Studie weisen das Carson Desert Basin (einschließlich der Stadt Fallon, Nevada), das Carson Valley (Minden und Gardnerville, Nevada) und die Truckee Meadows (Reno) die höchste Population gefährdeter Brunnennutzer auf. Die neue Studie baut auf früheren Untersuchungen auf, die zeigen, dass 22 % von 174 in Nordnevada beprobten Haushaltsbrunnen Arsenwerte aufwiesen, die die EPA-Richtlinien überstiegen.
„Was wir feststellen, ist, dass wir in unserer Region im Vergleich zu den meisten anderen Regionen des Landes eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen erhöhten Arsengehalt haben“, sagte Daniel Saftner, MS, Hydrogeologe am DRI und Hauptautor der Studie. „Und wir sehen, dass geothermische und tektonische Prozesse, die für das Great Basin charakteristisch sind, zu den hohen Konzentrationen von natürlich vorkommendem Arsen im Grundwasser der Region beitragen.“
Die Berge der Region sind auch Hauptquellen für Arsen. „Wenn die arsenreichen Vulkan- und Metasedimentgesteine, die die Berge bilden, erodieren, werden Sedimente in die darunter liegenden Täler transportiert“, sagt Steve Bacon, Ph.D., DRI-Geologe und Co-Autor der Studie. Wasser, das durch den Talboden sickert, trägt dann Arsen in das Grundwasser. Tieferes, älteres Grundwasser und geothermisches Wasser haben tendenziell eine höhere Arsenkonzentration und können entlang von Verwerfungen nach oben wandern und sich mit flachem Grundwasser vermischen.
„Wir wollten wirklich die einzigartigen geologischen Faktoren besser verstehen, die in dieser Studie zu einem hohen Arsengehalt beitragen“, sagt Saftner. „Es ist wichtig für uns, über die Rolle der Umwelt in Bezug auf die menschliche Gesundheit nachzudenken – wo wir leben, kann beeinflussen, wie unsere langfristige Gesundheit aussieht.“
Um das Vorhersagemodell zu trainieren und zu testen, verwendete das Forschungsteam Daten, die im Rahmen des Healthy Nevada Project gesammelt wurden, darunter Wasserproben aus 163 Haushaltsbrunnen, die sich hauptsächlich in der Nähe von Reno, Carson City und Fallon befinden. Diese Daten wurden durch 749 Grundwasserproben ergänzt, die aus dem USGS National Water Information System zusammengestellt wurden. Das Modell verwendet tektonische, geothermische, geologische und hydrologische Variablen, um die Wahrscheinlichkeit erhöhter Arsenwerte in der gesamten Region vorherzusagen.
Obwohl die US EPA eine Arsenkonzentrationsrichtlinie von 10 µg/l für öffentliches Trinkwasser festgelegt hat, haben frühere Untersuchungen eine Reihe von gesundheitlichen Auswirkungen bei einer langfristigen Exposition gegenüber Konzentrationen über 5 µg/l gezeigt. Unter Verwendung dieser Konzentration als Richtwert zeigen das Modell und die Karte, dass ein Großteil des Grundwassers der Region – insbesondere in West- und Zentralnevada – mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 50 % erhöhte Arsenwerte aufweisen wird.
„Gemeindemitglieder können unsere Arsen-Gefahrenkarte verwenden, um zu sehen, welches Risiko an ihrem Standort besteht, was sie motivieren könnte, ihr Brunnenwasser zu testen“, sagt Monica Arienzo, Ph.D., außerordentliche Forschungsprofessorin am DRI und Co-Autorin der Studie. „Wenn sie dann einen hohen Gehalt an Arsen oder anderen Schadstoffen haben, können sie Maßnahmen ergreifen, um ihre Exposition zu reduzieren, wie zum Beispiel die Installation eines Wasseraufbereitungssystems.“
Die Erkenntnisse aus dieser Studie sind möglicherweise für eine Reihe unterschiedlicher Anwendungen nützlich. „Die Ergebnisse können für Wasserversorger oder Wassermanager nützlich sein, die ähnliche flache Grundwasserleiter für ihre Wasserversorgung erschließen“, sagt Saftner, „sowie für Bewässerungsbrunnen, die Wasser aus diesen Grundwasserleitern beziehen.“
Das Forschungsteam plant, sein Modell zu verwenden, um die gesundheitlichen Auswirkungen einer längeren Arsenbelastung genauer zu untersuchen. „Durch das Healthy Nevada Project werden genetische Daten und Gesundheitsakten mit Umweltdaten gepaart, um festzustellen, ob es Zusammenhänge zwischen dem Arsengehalt im Grundwasser einer Gemeinde und bestimmten gesundheitlichen Folgen gibt“, sagte Joe Grzymski, Ph.D., Forschungsprofessor am DRI und Hauptforscher des Projekts.