Загрязнение подземных вод Центральной долины

Загрязненные грунтовые воды в Центральной долине Калифорнии представляют собой растущую проблему из-за загрязнения и чрезмерного использования. ^{[ 1 ]} Эта проблема усугубляется чрезмерным использованием подземных водоносных горизонтов . ^{[ 1 ]}

нитраты являются наиболее распространенными загрязнителями в Центральной долине из-за обильных сельскохозяйственных стоков с ферм. ^{[ 2 ]} Концентрация мышьяка природного происхождения также является проблемой. ^{[ 3 ]} Это проблема общественного здравоохранения, поскольку грунтовые воды часто являются основным источником воды в регионе. ^{[ 1 ]}

Краткосрочные решения по сокращению загрязнения и чрезмерного использования часто являются дорогостоящими и их трудно реализовать своевременно. ^{[ нужна ссылка ]}

Фон

В центре этой отрасли лежит Центральная долина, жизненно важный сельскохозяйственный центр штата и страны. Центральная долина , состоящая из долины Сан-Хоакин и долины Сакраменто , занимает примерно две трети пахотных земель штата площадью 7 миллионов акров. ^{[ 4 ]} Калифорния также является ведущим производителем молочной продукции в стране: 1,8 миллиона взрослых коров в Центральной долине обеспечивают 80% молочных ферм Калифорнии. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Количество и качество воды являются основной проблемой в этом важном высокопроизводительном сельскохозяйственном регионе, который часто страдает от засухи .

История

Грунтовые воды в долине откачиваются с 1850 года, когда жители начали строить насосы, чтобы восполнить нехватку поверхностных вод в этом районе. ^{[ 2 ]} На рубеже 20-го века Калифорния стала ведущим производителем сельскохозяйственной продукции благодаря своим технологическим достижениям в области землеустройства , ирригации и машиностроения. Центральная долина имела идеальные экономические и климатические условия для выращивания многих культур и привлекала богатых землевладельцев.

Водоносные горизонты имеют решающее значение, поскольку грунтовые воды поставляют большую часть воды, необходимой для сельскохозяйственных целей, и служат единственным источником воды для нескольких общин по всей долине. ^{[ 7 ]} Однако взаимные осадки не всегда доступны для пополнения водоносных горизонтов , и в последние годы наблюдается увеличение количества пересыхающих колодцев. Этот избыток грунтовых вод создает многочисленные проблемы для фермеров и только усугубляется изменением климата . ^{[ 2 ]} В начале 1900-х годов технологии управления отходами развивались не такими темпами, как развитие сельского хозяйства . ^{[ 8 ]} Проблемы загрязнения подземных вод нитратами возникли из-за 50 лет нерегулируемого управления удалением отходов животноводства, септическими системами и коммерческими удобрениями. Калифорнийский закон об устойчивом управлении подземными водами 2014 года первым определил, как управлять подземными водами таким образом, чтобы не наносить вреда и не ставить под угрозу будущий доступ к чистым подземным водам. ^{[ 2 ]}

До этого закона никакие правила не регулировали управление подземными водами, кроме федерального Закона о безопасной питьевой воде и Закона о чистой воде . Эти действия не полностью защищают жителей Центральной долины. Последовательный мониторинг начался только в 1950-х годах: в 1980-х годах было проведено всего 13 000 тестов по сравнению с более чем 133 329 тестами в регионе Центральной долины, проведенными Калифорнийской базой данных пространственно-временной информации о нитратах в подземных водах (CASTING). ^{[ 9 ]} Благодаря достижениям в области испытаний и исследований организации и жители Центральной долины активизировали усилия по снижению воздействия загрязнения воды нитратами, которое, как ожидается, резко увеличится в ближайшие пару десятилетий. ^{[ 10 ]}

Правила и стандарты

Установлено Департаментом общественного здравоохранения Калифорнии , ^{[ когда? ]} максимальный уровень загрязнения нитратами, согласно CCR §63341, составляет 45 миллиграммов на литр (мг/л) для нитрата в виде NO3 (что эквивалентно 10 мг/л для нитрата в виде азота или «N»); 10 мг/л для нитратов плюс нитрит в виде N; и 1 мг/л для нитрита в виде N. Общественные колодцы обязаны ежегодно проверять воду и представлять результаты в Министерство здравоохранения, но частные колодцы не обязаны этого делать. Документально подтверждено, что 98% населения штата имеет доступ к питьевой воде, хотя некоторые исследования отмечают, что существует неравенство в доступе. ^{[ 11 ]}

Несмотря на современные данные и методы обеспечения сельскохозяйственной безопасности, в период с 2005 по 2008 год 92 системы водоснабжения в Центральной долине были подключены к колодцам, содержащим незаконные уровни нитратов, что отразилось на 1 335 000 жителей этого района. ^{[ 11 ]} Исторически сложилось так, что программы по выявлению и устранению воздействия нитратов на сообщества и отрасли обходились примерно в 1 миллион долларов каждая. ^{[ 12 ]}

Калифорнийский Закон об устойчивом управлении подземными водами 2014 года был первым в своем роде, определяющим, как управлять подземными водами таким образом, чтобы не наносить вреда и не ставить под угрозу доступ будущих поколений к чистым подземным водам. ^{[ 1 ]} Этот законодательный пакет из трех законопроектов, подписанный губернатором Джерри Брауном в 2014 году, создал основу для сохранения и управления подземными водами на местном уровне и уровне штата. Это создает нормативный процесс, обязывающий Агентства по устойчивому развитию подземных вод (GSA) принимать Планы устойчивого развития подземных вод (GSP) для управления поставками. До этого закона правила существовали только на федеральном уровне, включая Закон о безопасной питьевой воде и Закон о чистой воде , которые не смогли защитить жителей Центральной долины. Согласно этим законам, фермы и нефтяные буровые площадки не могли сбрасывать отходы в землю, если это повредило чистую питьевую воду; ^{[ нужна ссылка ]} однако, если вода была непригодна для питья, потребители и предприятия могли свободно сбрасывать отходы в воду, ограничивая доступ к питьевой воде из-за дальнейшего загрязнения источников, которые уже считаются непригодными для питья. ^{[ 9 ]}

Источники азота

Навоз, удобрения и септические отходы являются основными источниками нитратов в грунтовых водах. Навоз производит около 6,5 миллионов тонн азота, который при неправильном обращении или использовании неправильных методов дренажа может загрязнять почву и источники воды. ^{[ нужна ссылка ]} Почвенные соединения на основе азота, вырабатываемые такими культурами, как бобовые, неизменно являются минимальным источником. ^{[ 13 ]} Удобрения добавляют примерно 11,5 миллионов тонн азота ежегодно в Соединенных Штатах. Азот в удобрениях преобразуется в нитраты, которые являются основной формой азота в сточных водах. Азот из удобрений также может выбрасываться в атмосферу в виде газообразного аммиака , обычно называемого парниковым газом . В США 53% нитратов происходят из удобрений, что делает этот вопрос приоритетом для калифорнийских чиновников. ^{[ нужна ссылка ]}

Воздействие на население

В нескольких исследованиях изучалось влияние отходов на основе азота, таких как нитраты, на здоровье человека. Некоторые исследования показывают, что воздействие таких отходов коррелирует с повышенным риском развития рака. Период воздействия является определяющим фактором повышенного риска, что подтверждается во всех исследованиях. ^{[ нужна ссылка ]} В тех случаях, когда заболеваемость раком оказывалась значительно выше, период воздействия составлял не менее пяти лет, а в некоторых случаях - до десяти лет.

Женщины, которые потребляют воду с содержанием нитратов более 5 мг/л, подвергаются более высокому риску рака щитовидной железы . ^{[ 14 ]} Этот уровень 5 мг/л на 5 мг ниже установленного на федеральном уровне предела. При потреблении нитраты конкурируют с йодом в организме за поглощение щитовидной железой . Когда щитовидная железа потребляет азот вместо йода, она начинает терять свою функцию. ^{[ нужна ссылка ]} Всего лишь пять лет такого воздействия значительно увеличивают риск рака щитовидной железы. Более высокий риск рака толстой и прямой кишки также сопровождает потребление воды с уровнем нитратов выше 5 мг/л. Воздействие в течение 10+ лет связано с повышенным риском рака толстой кишки в восприимчивых группах населения. ^{[ 15 ]} Затронутое население также может не иметь доступа к свежим фруктам и овощам, а недостаток витамина С является основным фактором риска развития колоректального рака.

Предполагается, что питьевая вода и употребление пищевых источников нитратов/нитритов вызывают повышенный риск рака, когда нитратные соединения реагируют с аминами и амидами, образуя канцерогены. Точный процесс того, как это происходит, все еще исследуется. ^{[ 16 ]}

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Хартер, Томас (июль 2015 г.). «Аграрные регионы Калифорнии готовятся к активному управлению использованием и защитой подземных вод» . Калифорнийское сельское хозяйство . 69 (3): 193–201. doi : 10.3733/ca.e.v069n03p193 . ISSN 0008-0845 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Источники и загрязнение подземных нитратов в Центральной долине» . Калифорнийский водный блог . 18 сентября 2017 г. Проверено 10 мая 2018 г.
^ Александр, Куртис (5 июня 2018 г.). «Перекачка грунтовых вод Центральной долины имеет побочный эффект: слишком много мышьяка» . Хроники Сан-Франциско . Газеты Херста . Проверено 21 октября 2019 г.
^ «Калифорнийское сельское хозяйство» . Калифорнийское сельское хозяйство . 50 (1): 2 января 1996 г. doi : 10.3733/ca.v050n01p2 . ISSN 0008-0845 .
^ Идайккадар, Нью-Мексико (1979), «Сельскохозяйственное производство – домашний скот и продукты животноводства» , Сельскохозяйственная статистика , Elsevier, стр. 53–68 , doi : 10.1016/b978-0-08-023388-8.50012-4 , ISBN 9780080233888
^ Шреста, Анил; Ло, Вэй (26 сентября 2017 г.). «Анализ загрязнения нитратами подземных вод в Центральной долине: сравнение метода геодетектора, анализа главных компонентов и географически взвешенной регрессии» . Международный геоинформационный журнал ISPRS . 6 (10): 297. Бибкод : 2017IJGI....6..297S . дои : 10.3390/ijgi6100297 . ISSN 2220-9964 .
^ «Подземные воды в Калифорнии - Калифорнийский институт государственной политики» . Калифорнийский институт государственной политики . Проверено 10 мая 2018 г.
^ Олмстед, Алан; Род, Пол В. (16 июля 2018 г.), «Сельское хозяйство в американской экономической истории», Оксфордский справочник по американской экономической истории, том. 1 , Oxford University Press, стр. 158–182, doi : 10.1093/oxfordhb/9780190882617.013.8 , ISBN 9780190882617
^ Перейти обратно: ^а ^б Нельсон, Тимоти; Чоу, Хайди; Зикалала, Прудентия; Лунд, Джей; Хуэй, Руи; Медельин-Асуара, Хосуэ (23 марта 2016 г.). «Экономические и водные последствия прекращения овердрафта грунтовых вод в центральной долине Калифорнии» . Устье Сан-Франциско и наука о водоразделах . 14 (1). doi : 10.15447/sfews.2016v14iss1art7 . ISSN 1546-2366 .
^ Айхеле, Стивен С. (2004). «Мышьяк, нитраты и хлориды в грунтовых водах, округ Окленд, штат Мичиган». Информационный бюллетень . дои : 10.3133/fs20043120 . ISSN 2327-6932 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Балаж, Каролина; Морелло-Фрош, Рэйчел; Хаббард, Алан; Рэй, Иша (сентябрь 2011 г.). «Социальное неравенство в загрязненной нитратами питьевой воде в долине Сан-Хоакин в Калифорнии» . Перспективы гигиены окружающей среды . 119 (9): 1272–1278. дои : 10.1289/ehp.1002878 . ISSN 0091-6765 . ПМК 3230390 . ПМИД 21642046 .
^ Шихи, Роберт Д. (2006). «Мошенничество с просроченными чеками: сколько потерял ваш город?». дои : 10.1037/e559052006-004 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ «Неточечные и точечные источники азота в основных водоразделах США» . 1994. дои : 10.3133/wri944001 . hdl : 2346/64037 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Уорд, Мэри Х.; Килфой, Брисеида А.; Вейер, Питер Дж.; Андерсон, Кристин Э.; Фолсом, Аарон Р.; Серхан, 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 . ПМЦ 2879161 . ПМИД 20335813 .
^ Де Роос, Аннеклер Дж.; 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 . ПМИД 14569178 . S2CID 37319996 .
^ Уорд, Миннесота; Марк, SD; Кантор, КП; Вайзенбургер, Д.Д.; Корреа-Вильясеньор, А.; Зам, С.Х. (сентябрь 1996 г.). «Питьевая вода нитратов и риск неходжкинской лимфомы» . Эпидемиология . 7 (5): 465–471. дои : 10.1097/00001648-199609000-00003 . ISSN 1044-3983 . ПМИД 8862975 . S2CID 42375910 .

[:1-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Хартер, Томас (июль 2015 г.). «Аграрные регионы Калифорнии готовятся к активному управлению использованием и защитой подземных вод» . Калифорнийское сельское хозяйство . 69 (3): 193–201. doi : 10.3733/ca.e.v069n03p193 . ISSN 0008-0845 .

[:0-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Источники и загрязнение подземных нитратов в Центральной долине» . Калифорнийский водный блог . 18 сентября 2017 г. Проверено 10 мая 2018 г.

[3] Александр, Куртис (5 июня 2018 г.). «Перекачка грунтовых вод Центральной долины имеет побочный эффект: слишком много мышьяка» . Хроники Сан-Франциско . Газеты Херста . Проверено 21 октября 2019 г.

[4] «Калифорнийское сельское хозяйство» . Калифорнийское сельское хозяйство . 50 (1): 2 января 1996 г. doi : 10.3733/ca.v050n01p2 . ISSN 0008-0845 .

[5] Идайккадар, Нью-Мексико (1979), «Сельскохозяйственное производство – домашний скот и продукты животноводства» , Сельскохозяйственная статистика , Elsevier, стр. 53–68 , doi : 10.1016/b978-0-08-023388-8.50012-4 , ISBN 9780080233888

[6] Шреста, Анил; Ло, Вэй (26 сентября 2017 г.). «Анализ загрязнения нитратами подземных вод в Центральной долине: сравнение метода геодетектора, анализа главных компонентов и географически взвешенной регрессии» . Международный геоинформационный журнал ISPRS . 6 (10): 297. Бибкод : 2017IJGI....6..297S . дои : 10.3390/ijgi6100297 . ISSN 2220-9964 .

[7] «Подземные воды в Калифорнии - Калифорнийский институт государственной политики» . Калифорнийский институт государственной политики . Проверено 10 мая 2018 г.

[8] Олмстед, Алан; Род, Пол В. (16 июля 2018 г.), «Сельское хозяйство в американской экономической истории», Оксфордский справочник по американской экономической истории, том. 1 , Oxford University Press, стр. 158–182, doi : 10.1093/oxfordhb/9780190882617.013.8 , ISBN 9780190882617

[:3-9] Перейти обратно: ^а ^б Нельсон, Тимоти; Чоу, Хайди; Зикалала, Прудентия; Лунд, Джей; Хуэй, Руи; Медельин-Асуара, Хосуэ (23 марта 2016 г.). «Экономические и водные последствия прекращения овердрафта грунтовых вод в центральной долине Калифорнии» . Устье Сан-Франциско и наука о водоразделах . 14 (1). doi : 10.15447/sfews.2016v14iss1art7 . ISSN 1546-2366 .

[10] Айхеле, Стивен С. (2004). «Мышьяк, нитраты и хлориды в грунтовых водах, округ Окленд, штат Мичиган». Информационный бюллетень . дои : 10.3133/fs20043120 . ISSN 2327-6932 .

[Balazs_1272–1278-11] Перейти обратно: ^а ^б Балаж, Каролина; Морелло-Фрош, Рэйчел; Хаббард, Алан; Рэй, Иша (сентябрь 2011 г.). «Социальное неравенство в загрязненной нитратами питьевой воде в долине Сан-Хоакин в Калифорнии» . Перспективы гигиены окружающей среды . 119 (9): 1272–1278. дои : 10.1289/ehp.1002878 . ISSN 0091-6765 . ПМК 3230390 . ПМИД 21642046 .

[12] Шихи, Роберт Д. (2006). «Мошенничество с просроченными чеками: сколько потерял ваш город?». дои : 10.1037/e559052006-004 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[13] «Неточечные и точечные источники азота в основных водоразделах США» . 1994. дои : 10.3133/wri944001 . hdl : 2346/64037 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[14] Уорд, Мэри Х.; Килфой, Брисеида А.; Вейер, Питер Дж.; Андерсон, Кристин Э.; Фолсом, Аарон Р.; Серхан, 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 . ПМЦ 2879161 . ПМИД 20335813 .

[15] Де Роос, Аннеклер Дж.; 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 . ПМИД 14569178 . S2CID 37319996 .

[16] Уорд, Миннесота; Марк, SD; Кантор, КП; Вайзенбургер, Д.Д.; Корреа-Вильясеньор, А.; Зам, С.Х. (сентябрь 1996 г.). «Питьевая вода нитратов и риск неходжкинской лимфомы» . Эпидемиология . 7 (5): 465–471. дои : 10.1097/00001648-199609000-00003 . ISSN 1044-3983 . ПМИД 8862975 . S2CID 42375910 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]