在沉积物和我们脚下宝贵的地下水周围，潜伏着一种危险的毒素:铀。科学家早就知道这一点，并对此进行了测试。但现在斯坦福大学的研究人员已经确定了导致自然产生的铀从沉积物中渗出并渗入地下水的原因，并提出了一种解决方案，在这种毒素成为问题之前对其进行控制。
加州北部的一个水库——Searsville Lake，在2020年11月完全干涸。一项新的研究确定了导致自然产生的铀从沉积物中渗出并渗入地下水的原因，这对于水资源管理者在全球变暖的情况下规划人口更多、水更少的未来是重要的信息。(图片来源:Nona Chiariello / Jasper Ridge生物保护区)
在一个新的区域模型中，结合了含水层信息和土壤属性来预测地下水质量，研究人员精确地指出了与铀污染相关的因素。这项研究发表在《环境科学》杂志上。技术12月8日指出，钙浓度和土壤碱度是加州中央山谷铀地下水污染的关键决定因素。这一发现对于水资源管理者计划未来在全球变暖的情况下有更多的人口和更少的来自积雪的水的情况尤其重要。
铀与砷和铬一起，是中央山谷中最有害的、自然产生的地下水污染物。这种放射性金属元素如果大量摄入就会产生危险，会造成肾脏损伤并增加患癌症的风险。它在中央谷地的圣华金谷地流行，也在世界各地的半干旱和干旱环境中自然发生。
研究人员将重点放在了中央谷含水层的一些地方，那里的地下水铀浓度已经超过了饮用水标准，即每升含30微克铀。
“每一个含水层都有一种或多种这种自然污染物。“问题是它们是乖乖地留在沉积物中，还是真的进入地下水造成了问题，”合著者Scott Fendorf说，他是地球能源学院赫芬顿家族地球系统科学教授。环境科学(斯坦福地球)。“水资源管理者可以利用我们的发现，在问题显现之前预测解决方案。”
研究的重点是地下水补给的化学影响，这是一个过程的降雨渗入土壤和向下移动到地下蓄水层。随着雨水向下渗透，它的化学变化，因为它与地面环境相互作用。将水抽回也会影响含水层的动态，这会改变系统的化学性质，以及铀等元素在固体(沉积物)和水之间的分配方式。研究人员发现，如果水在运输过程中吸收了更多的钙，并且变得更碱性，就会吸引铀并污染含水层。
“我们的研究表明，影响铀的不仅是含水层的性质，还有粘土含量和土壤pH值等因素，它们都是地下水铀浓度的重要预测指标，”地球系统科学专业的博士生、该研究的主要作者Alandra Lopez说。“它强调了在绘制自然发生的污染物如铀的含水层脆弱性图时，包括土壤属性数据的重要性。”
好消息是:研究人员估计，导致铀从沉积物中流向地下水的因素主要出现在土壤的最上层6英尺内，这意味着一个简单的解决方法可能需要绕过那个区域。
他说:“随着气候变化，含水层对地下水的需求越来越大。如果你打算对含水层进行补给，就要注意让水渗入土壤，因为土壤的钙和碱度通常最高。这些管理方案正在考虑之中。”Fendorf说，他也是斯坦福伍兹环境研究所的高级研究员。
该团队说，他们的方法为水资源管理者提供了一种简单的方法，来预测对地下水铀浓度的大规模影响。
芬多夫说:“我们试图告诉每个人，你需要提前考虑这个问题，因为只有这样你才能处理好这个问题。”“it’是一种前向预测，而不是后见之明的反应——一旦你测量了水中的铀，你的问题就在眼前，而且修复它的成本要高得多。”
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托德地下水公司的地质学家阿登·韦尔斯(Arden Wells)是这项研究的合著者，他在斯坦福大学读研究生时就进行了这项研究。
这项研究由美国国家科学基金——水基金会的研究生研究基金资助，部分由美国能源部、生物与环境研究办公室、地下生物地球化学计划(SBR)资助。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.stanford.edu/2020/12/08/new-study-allows-regional-prediction-uranium-groundwater/