Redukcja arsenu w wodach gruntowych

Redukcja arsenu w wodach gruntowych

To procesy bakteryjne decydują ostatecznie o tym, czy zawartość arsenu w wodach gruntowych osiąga niebezpieczny poziom, twierdzą naukowcy University of Illinois. Rozwiązaniem problemu skażenia wód arsenem, może być pobudzenie do wzrostu określonych typów bakterii.

Zanieczyszczenie wód arsenem stanowi poważne zagrożenie dla ludzkiego zdrowia. Dla przykładu, w delcie rzeki Ganges, wykrycie arsenu zostało powiązane z poważnymi schorzeniami, włączając nadciśnienie, chorobę sercową i naczyniową oraz różne odmiany raka. Obecne były prowadzone badania w Illinois, gdzie zawartość arsenu w niektórych studniach była bardzo wysoka. „Odkryliśmy istotne powiązania miedzy ilością materiału organicznego rozpuszczonego w wodzie gruntowej a koncentracją siarczanu i arsenu” powiedział Craig Bethke, profesor geologii na Uniwersytecie Illinois.

Naukowcy przeanalizowali 21 studni, na różnych głębokościach warstwy wodonośnej Mahomet, będącej źródłem wody dla centrum regionu Illinos. „Warstwa Mahomet jest pochodzenia lodowcowego i stanowi jednorodnie rozdrobnioną strukturę osadową, (...) w rezultacie arsen wnikający do wód gruntowych jest prawie jednolicie rozprowadzany” powiedział Bethke. Zdumiewające jest jednak to, że koncentracje arsenu w poszczególnych studniach odbiegały znacznie od siebie. „Koncentracja mogła sięgać setek miligramów na litr w jednej studni – co stanowi dawkę mogącą spowodować bardzo poważne schorzenia – podczas gdy w następnej niewiele oddalonej, spadała poniżej granic wykrywalności”

Naukowcy odkryli że koncentracja arsenu jest odwrotnie proporcjonalna do zawartości siarczanu w wodzie. Podobne zjawisko dotyczyło zależności między koncentracją metanu i siarczanu. Stwierdzono że cała warstwa wodonośna jest podzielona na obszary w których, dominują bakterie redukujące siarczan lub bakterie produkujące metan. Mikroorganizmy redukujące siarczany będą je trawić i w rezultacie uzyskane zostaną siarczki, które następnie wejdą w reakcję strąceniową z arsenem. W obszarze objętym działaniem bakterii pozostanie jedynie szczątkowa ilość arsenu. Jeżeli bakteriom redukującym zabraknie pożywki (siarczanów), inicjatywę przejmą bakterie produkujące metan. Jako że nie będą wytwarzane siarczki, nie będzie możliwości wytrącenia arsenu, który będzie się akumulował, osiągając w ostatecznie bardzo duże stężenie. Matthew Kirk, absolwent biorący udział w badaniach sformułował następujące wnioski – „Tam gdzie rezerwa siarczanu jest stosunkowo wysoka proporcjonalnie do ilości materiału organicznego, zachodzące reakcje pozwalają na redukcje arsenu, natomiast gdy mikroorganizmów jest zbyt dużo w stosunku do ilości dostępnej pożywki siarczanowej, następuje kumulacja arsenu”

Jako najbardziej narażone elementy zaopatrzenia w wodę, naukowcy podają studnie prywatne które w zasadzie nie są kontrolowane ani oczyszczane. Wyniki badań sugerują że wody skażone arsenem mogą być aktualnie wykrywane w prosty sposób – co pozwala na redukcje zagrożenia zatrucia w obiektach nie objętych do tej pory kontrolą, ze względu na zbyt wysokie koszty. „W przeciwieństwie do procesu oznaczania ilości arsenu – wymagającego czułej laboratoryjnej aparatury – wykrywanie siarczanów jest znacznie prostsze. Jeżeli wszystkie wody gruntowe zawierające siarczany są bezpieczne, tak jak wynika to z przeprowadzonych badań, to oznaczanie zawartości ty związków stanie się prostą i jednocześnie rzetelną metodą identyfikacji wody pitnej” powiedział Bethke. Natomiast dodawanie siarczanów do naturalnie skażonych wód gruntowych może stać się efektywną metodą oddzielania arsenu. „Bakterie cały czas znajdują się w wodzie, wszystko co trzeba zrobić, to jedynie zastymulować ich wzrost”