Загрязнение подземных вод Центральной долины - Central Valley groundwater pollution

В Калифорния сельское хозяйство - это отрасль с оборотом 47,1 миллиарда долларов, что составляет 2% экономики штата.[1] В основе этой индустрии лежит Центральная долина Калифорнии, жизненно важный сельскохозяйственный центр для штата и страны. Состоит из Долина Сан-Хоакин и Сакраменто Вэлли Центральная долина занимает примерно две трети пахотных земель штата, площадь которых составляет 7 миллионов акров.[2] Калифорния также является ведущей производитель молочных продуктов в стране 1,8 миллиона взрослых коров в Центральной долине составляют 80% молочных заводов Калифорнии.[3][4] Поскольку Центральная долина является важным регионом для производства крупного сельскохозяйственного производства в штате, который часто страдает от засухи, количество и качество воды были главной проблемой.Загрязненные грунтовые воды в Центральной долине Калифорнии - растущая проблема для многих сельских сообществ, расположенных в этом районе.[5] Подземные воды в Центральной долине в настоящее время представляют собой ресурс, который находится под угрозой из-за чрезмерного использования загрязнения, и представляет собой проблему общественного здравоохранения для отраслей и сообществ, которые зависят от них как от основного источника воды.[5] В сочетании с перерасход метро водоносные горизонты загрязнение грунтовых вод становится все более тревожным по мере того, как количество чистых грунтовых вод сокращается.[6] Краткосрочные решения этой растущей проблемы часто являются дорогостоящими и трудными для своевременного осуществления, при этом очищая воду как безопасную для использования. В настоящее время нитраты являются наиболее распространенными из этих загрязнителей в Центральной долине из-за большого количества сельскохозяйственных стоков, поступающих с многочисленных ферм в долине.[7] Концентрация встречающихся в природе мышьяк это тоже проблема.[8]

История

Откачка грунтовых вод происходит в долине с 1850 года, когда жители начали строить насосы, чтобы восполнить недостаток поверхностных вод в этом районе.[7] На рубеже 20-го века Калифорния зарекомендовала себя как ведущий сельскохозяйственный штат благодаря своим технологическим достижениям в землеустройство, орошение и машины. Центральная долина имела идеальные экономические и климатические условия для выращивания разнообразных культур и привлекала богатых землевладельцев для развития своей промышленности в регионе. В начале 1900-х годов технологии для управление отходами не продвигался с такой скоростью, как рост в сельском хозяйстве.[9] Это делает эти водоносные горизонты чрезвычайно важными, поскольку грунтовые воды обеспечивают большую часть воды, необходимой для сельскохозяйственных целей, и служат единственным источником воды для нескольких общин по всей долине.[10]

Однако для подпитки водоносных горизонтов нет обратного количества воды, и в последние годы наблюдается рост пересыхания колодцев. Этот чрезмерный расход грунтовых вод создает многочисленные проблемы для фермеров по всей долине и только усугубляется последствиями изменения климата.[7] Подземные воды, загрязненные нитратами, появились в результате 50-летнего нерегулируемого управления утилизацией отходов животноводства, септическими системами и коммерческими удобрениями. Калифорнийский Закон об устойчивом управлении подземными водами 2014 года был первым в своем роде, в котором определено, как управлять грунтовыми водами таким образом, чтобы не навредить или не поставить под угрозу доступ будущих поколений к чистым грунтовым водам.[7]

До этого закона не существовало никаких правил, регулирующих управление подземными водами, кроме федеральных. Закон о безопасной питьевой воде и Закон о чистой воде. Даже эти действия не полностью защищают жителей Центральной долины. Последовательный мониторинг начался только в 1950-х годах, когда в 1980-х было завершено всего 13 000 тестов. Сегодня база данных Калифорнийской пространственно-временной информации о нитратах в подземных водах (CASTING) основана на более чем 133 329 исследованиях в регионе Центральной долины.[11] Благодаря достижениям в области испытаний и исследований Центральная долина наращивает усилия по уменьшению воздействия загрязнения воды нитратами, которое, как ожидается, резко возрастет в ближайшие пару десятилетий.[12]

Нормы и стандарты

Установленный Министерством здравоохранения Калифорнии максимальный уровень загрязнения нитратами в CCR §63341 составляет 45 миллиграммов на литр (мг / л) для нитратов в виде NO3 (что эквивалентно 10 мг / л для нитратов в виде азота или «N». ); 10 мг / л для нитрата плюс нитрит в виде N; и 1 мг / л для нитрита в виде N. В общественных колодцах требуется проводить ежегодные испытания воды, при которых они представляют свои уровни нитратов в Департамент здравоохранения, однако в частных колодцах это не распространяется. Хотя 98% населения штата имеет доступ к воде с приемлемым уровнем нитратов, существуют различия в том, кто не имеет доступа к чистой воде.[13]

Несмотря на современные данные и методы обеспечения безопасности сельского хозяйства, в период с 2005 по 2008 год 92 системы водоснабжения в Центральной долине были пристроены к колодцам, содержащим незаконные уровни нитратов, от чего пострадали 1 355 000 жителей этого района.[13] Исторически сложилось так, что программы по снижению воздействия нитратов на общественное здоровье и экономику на сообщества и промышленность обходятся в 1 миллион долларов каждая, что делает этот процесс дорогостоящим и медленным.[14]

Калифорнийский Закон об устойчивом управлении подземными водами 2014 года был первым в своем роде, в котором определено, как управлять грунтовыми водами таким образом, чтобы не навредить и не поставить под угрозу доступ будущих поколений к чистым грунтовым водам.[6] Подписанный губернатором Джерри Брауном в 2014 году, этот законодательный пакет из трех законопроектов создает основу для сохранения подземных вод и управления ими на местном и государственном уровне. Это создает регулирующий процесс, обязывающий агентства по устойчивости подземных вод (GSA) принимать планы устойчивого развития подземных вод (GSP) для управления поставками. До этого закона правила были только на федеральном уровне с Закон о безопасной питьевой воде и Закон о чистой воде, и не смог защитить жителей Центральной долины. Согласно этим законам, фермы и места бурения нефтяных скважин не могут сбрасывать сточные воды в землю, если они влияют на чистую питьевую воду; однако, если вода была непригодна для питья, эти источники могли сбрасывать в воду смертоносные отходы, тем самым лишая жителей доступа к водоносному горизонту.[11]

Источники азота

Навоз, удобрение, септические и естественные причины являются основными источниками нитраты в грунтовых водах. В зависимости от района Центральной долины навоз и удобрения являются крупнейшими источниками нитратов. Ежегодно в Соединенных Штатах к удобрениям добавляют около 11,5 миллионов тонн азота. Азот удобрения затем выбрасывается в атмосферу в виде аммиак газ или остаток насыщается почвой и поглощается растениями. Азот в почве преобразуется в нитраты, которые являются основной формой азота для загрязнения грунтовых вод. В США 53% нитратов получают из удобрений, что делает это приоритетным для калифорнийских чиновников. Навоз производит около 6,5 миллионов тонн азота, который при неправильном обращении может загрязнить почву и источники воды. Естественные причины, такие как нитраты, встречающиеся в сельскохозяйственных культурах, всегда являются минимальным источником.[15]

Воздействие на население

Было проведено несколько исследований воздействия азота на здоровье человека. Главный вывод, который подтверждается всеми исследованиями, - это период воздействия. Для того чтобы реальный риск рака был значительно выше, период воздействия должен составлять не менее 5, а в некоторых случаях 10 лет. Это кажется значительным, однако, учитывая возражения правительства, 10 лет не кажутся такими уж большими сроками. Женщины, употребляющие воду с содержанием нитратов более 5 мг / л, подвергаются более высокому риску рак щитовидной железы.[16] Здесь важно понимать, что эти 5 мг / л на 5 мг ниже федерально принятого предела. При потреблении нитрат будет конкурировать с йод в теле, в котором человек занят щитовидная железа. Когда щитовидная железа поглощает азот вместо йода, она начинает терять функцию. Это воздействие происходит всего за 5 лет до того, как риск рака щитовидной железы значительно возрастет. Люди подвергаются более высокому риску рака толстой и прямой кишки, когда они потребляют воду с высоким (выше 5 мг / л) уровнем нитратов. Воздействие в течение 10+ лет связано с повышенным риском рака толстой кишки среди уязвимых групп населения. (,[17]). Эти группы населения обычно представляют собой сообщества, у которых нет доступа к свежим фруктам и овощам, поскольку недостаток витамина С является основным фактором риска. Питьевая вода и пищевые источники нитратов и нитритов вызывают повышенный риск рака из-за того, что нитратные соединения вступают в реакцию с аминами и амидами с образованием канцерогенов. Также существует повышенный риск неходжкинской лимфомы. Одно конкретное исследование показало, что длительное воздействие повышенных уровней нитратов в питьевой воде может способствовать риску развития НХЛ. Точный процесс того, как это происходит, все еще исследуется.[18]

Рекомендации

  1. ^ Законы Калифорнии, касающиеся животноводства, 1919 г. Подготовлено Библиотекой штата Калифорния для Департамента сельского хозяйства штата, Отдел животноводства.. Сакраменто: Государственная типография Калифорнии. 1919 г. Дои:10.5962 / bhl.title.19454.
  2. ^ "Калифорнийское сельское хозяйство". Калифорнийское сельское хозяйство. 50 (1): 2 января 1996 г. Дои:10.3733 / ca.v050n01p2. ISSN  0008-0845.
  3. ^ ИДАИККАДАР, Н.М. (1979), «Сельскохозяйственное производство - животноводство и продукты животноводства», Статистика сельского хозяйства, Elsevier, стр.53–68, Дои:10.1016 / b978-0-08-023388-8.50012-4, ISBN  9780080233888
  4. ^ Шреста, Анил; Ло, Вэй (2017-09-26). «Анализ нитратного загрязнения подземных вод в Центральной долине: сравнение геодетекторного метода, анализа главных компонентов и географически взвешенной регрессии». Международный журнал геоинформации ISPRS. 6 (10): 297. Bibcode:2017IJGI .... 6..297S. Дои:10.3390 / ijgi6100297. ISSN  2220-9964.
  5. ^ а б Хартер, Томас (июль 2015 г.). «Сельскохозяйственные регионы Калифорнии готовятся к активному управлению использованием и защитой подземных вод». Калифорнийское сельское хозяйство. 69 (3): 193–201. Дои:10.3733 / ca.e.v069n03p193. ISSN  0008-0845.
  6. ^ а б Т, Хартер (01.07.2015). «Сельскохозяйственные регионы Калифорнии готовятся к активному управлению использованием и защитой подземных вод». Калифорнийское сельское хозяйство. 69 (3): 193–201. Дои:10.3733 / ca.E.v069n03p193. ISSN  0008-0845.
  7. ^ а б c d «Источники нитратов подземных вод и загрязнение в Центральной долине». Калифорнийский водный блог. 2017-09-18. Получено 2018-05-10.
  8. ^ Александр, Куртис (5 июня 2018 г.). «Перекачка подземных вод Центральной долины имеет побочный эффект: слишком много мышьяка». Газеты Херста. San Francisco Chronicle. Получено 21 октября 2019.
  9. ^ Олмстед, Алан; Род, Пол В. (2018-07-16), «Сельское хозяйство в американской экономической истории», Оксфордский справочник американской экономической истории, т. 1, Oxford University Press, стр. 158–182, Дои:10.1093 / oxfordhb / 9780190882617.013.8, ISBN  9780190882617
  10. ^ «Подземные воды в Калифорнии - Калифорнийский институт государственной политики». Калифорнийский институт государственной политики. Получено 2018-05-10.
  11. ^ а б Нельсон, Тимоти; Чоу, Хайди; Зикалала, Пруденция; Лунд, Джей; Хуэй, Руи; Медельин – Асуара, Хосуэ (23 марта 2016 г.). «Влияние прекращения овердрафта подземных вод на экономику и водоснабжение в Центральной долине Калифорнии». Наука об устье и водоразделе Сан-Франциско. 14 (1). Дои:10.15447 / sfews.2016v14iss1art7. ISSN  1546-2366.
  12. ^ Айхеле, Стивен С. (2004). «Мышьяк, нитраты и хлориды в подземных водах, округ Окленд, Мичиган». Информационный бюллетень. Дои:10.3133 / fs20043120. ISSN  2327-6932.
  13. ^ а б Балаш, Каролина; Морелло-Фрош, Рэйчел; Хаббард, Алан; Рэй, Иша (сентябрь 2011 г.). «Социальное неравенство в питьевой воде, загрязненной нитратами, в долине Сан-Хоакин в Калифорнии». Перспективы гигиены окружающей среды. 119 (9): 1272–1278. Дои:10.1289 / ehp.1002878. ISSN  0091-6765. ЧВК  3230390. PMID  21642046.
  14. ^ Шихи, Роберт Д. (2006). «Мошенничество с просроченными чеками: сколько потерял ваш город?». Дои:10.1037 / e559052006-004. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  15. ^ «Неточечные и точечные источники азота в крупных водоразделах США». 1994. Дои:10.3133 / wri944001. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  16. ^ Уорд, Мэри Х .; Kilfoy, Briseis A .; Вейер, Питер Дж .; Андерсон, Кристин Э .; Фолсом, Аарон Р .; Cerhan, Джеймс Р. (май 2010 г.). «Потребление нитратов и риск рака щитовидной железы и заболеваний щитовидной железы». Эпидемиология. 21 (3): 389–395. Дои:10.1097 / EDE.0b013e3181d6201d. ISSN  1044-3983. ЧВК  2879161. PMID  20335813.
  17. ^ De Roos, Anneclaire J .; Уорд, Мэри Х .; Линч, Чарльз Ф .; Кантор, Кеннет П. (ноябрь 2003 г.). «Нитраты в системах водоснабжения и риск рака толстой и прямой кишки». Эпидемиология. 14 (6): 640–649. Дои:10.1097 / 01.ede.0000091605.01334.d3. ISSN  1044-3983. PMID  14569178. S2CID  37319996.
  18. ^ Ward, M. H .; Mark, S.D .; Cantor, K. P .; Weisenburger, D. D .; Корреа-Вилласеньор, А .; Зам, С. Х. (сентябрь 1996 г.). «Нитраты питьевой воды и риск неходжкинской лимфомы». Эпидемиология. 7 (5): 465–471. Дои:10.1097/00001648-199609000-00003. ISSN  1044-3983. PMID  8862975. S2CID  42375910.