UMD地质学家帮助创建跟踪盐水污染的新方法

许多流入海洋的河流正受到一两次污染的打击，使我们的水资源处于危险之中：干旱和海平面上升正在导致更多的咸水从海洋入侵，而土地利用和其他人类活动的变化正在导致淡水盐碱化加剧。

这种对所谓的“潮汐河流”的威胁——这些河流的流量受海洋潮汐控制——正在威胁数十亿人的安全饮用水。

马里兰大学的一名地质学家是马里兰大学环境科学中心（UMCES）领导的研究小组的成员，该小组致力于解决这一生态和人道主义问题。该项目得到了美国国家科学基金会（U.S. National Science Foundation）的Convergence Accelerator的65万美元资助，该基金资助了旨在解决社会和经济挑战的多学科研究工作。一个由来自全国各地机构的科学家和工程师组成的团队，在该计划的“K轨道：公平水解决方案”的资助下，将致力于开发可以监测潮汐河流盐碱化的工具，并促进淡水供应的循证管理。

“发达国家和发展中国家都在努力应对潮汐河水的盐污染，许多国家依靠数值模型来管理盐度，”项目负责人兼UMCES教授Ming Li说。“这些新工具将适用于全球众多系统。

研究小组成员和UMD地质学教授Sujay Kaushal研究了20多年的盐碱化，他将盐污染描述为人类面临的最大威胁之一。仅在美国，大约70%的饮用水来自地表水，包括潮汐河。

“沿海地区的一些农村居民沿着潮汐河获得地下水，有时这些河流沿岸有饮用水取水口，”Kaushal说，他在UMD的地球系统科学跨学科中心担任联合职务。“例如，费城是我们第五大城市，其饮用水摄入量可能会受到其中一些咸水入侵问题的影响。

潮汐河的水也可用于灌溉农作物和保持发电厂的运行，但盐度的增加使这些用途面临风险。为了更好地了解盐碱化的发生地点和时间，UMCES领导的团队将开发一种新的流域-河口耦合模型，模拟主要盐离子的传输和命运。该项目计划将切萨皮克湾及其潮汐河流作为试点研究地点，将利用水文和河口建模的最新进展。

该研究模型将与人工智能算法配对，以量化淡水资源竞争需求之间的权衡。这种方法还将用于寻找长期规划战略，以帮助社区适应日益增加的盐碱化并保护公众健康。

许多供水商缺乏为这种变化做准备的规划和技术能力，因此该项目将通过与水资源管理者、资源贫乏的农村社区和供水商合作，开发盐度管理工具并制作原型。

萨斯奎哈纳河和波托马克河等潮汐河流的供水中氯化物含量已经很高，影响了公众的饮用水质量。马里兰州的农村社区，如Havre de Grace和Perryville，从萨斯奎哈纳河（Susquehanna River）获得饮用水，该河在长期干旱期间受到高氯化物水平的威胁。取水灌溉的农民也在争夺稀缺的淡水资源。

在波托马克河，在冬季风暴和人类加速风化期间使用道路除冰剂导致人口稠密地区附近的淡水盐碱化，加剧了海洋盐分入侵的问题。Kaushal的研究强调了道路盐的风险，道路盐可以与土壤和基础设施相互作用，产生有害化学物质的混合物。他还记录了大规模的变化，这些变化正在破坏地球的自然“盐循环”，使地球的空气、土壤和淡水更加咸。

为了了解问题的规模并更好地管理盐碱化，研究人员表示需要新的监测工具。Kaushal说，潮汐河流虽然很难研究，但却是开始他们项目的理想场所。

“研究起来很复杂，因为它是潮汐的，所以水向多个方向移动，盐来自多个来源，”Kaushal说。“我们对潮汐河流的了解不如我们以前工作过的地方那么多，所以我期待着与海洋学家合作，将我们对盐碱化问题的了解扩展到潮汐河流和潮汐水域，我对此充满热情。”

本文基于计算机、数学和自然科学学院的 Emily C. Nunez 和马里兰大学环境科学中心的新闻稿。