Por décadas, o bombeamento intensivo de água subterrânea fez com que o solo abaixo do vale de San Joaquin, na Califórnia, afundasse, infraestruturas prejudiciais. Agora pesquisa publicada na revista Nature Communications sugere que, à medida que o bombeamento faz o solo afundar, também desencadeia uma ameaça invisível à saúde humana e à produção de alimentos:permite que o arsênico se mova para os aquíferos subterrâneos que fornecem água potável para 1 milhão de pessoas e irrigação para plantações em algumas das terras agrícolas mais ricas do país.

O grupo descobriu que medições derivadas de satélite de afundamento de solo podem prever as concentrações de arsênico nas águas subterrâneas. Esta técnica pode ser um sistema de alerta precoce para prevenir níveis perigosos de contaminação por arsênio em aquíferos com certas características em todo o mundo.

"O arsênico nas águas subterrâneas tem sido um problema há muito tempo, "disse o autor principal Ryan Smith, um candidato a doutorado em geofísica na School of Earth, Energia e Ciências Ambientais (Stanford Earth). Está naturalmente presente na crosta terrestre e é uma preocupação frequente no manejo das águas subterrâneas por causa de sua onipresença e ligações com doenças cardíacas, diabetes, câncer e outras doenças. "Mas a ideia de que a extração excessiva para irrigação poderia aumentar as concentrações de arsênio é nova, "Smith disse.

Mais importante, o grupo encontrou indícios de que aqüíferos contaminados como resultado do bombeamento excessivo podem se recuperar se as retiradas cessarem. As áreas que mostraram afundamento mais lento em comparação com 15 anos antes também tinham níveis mais baixos de arsênico. "A água subterrânea deve ter sido amplamente revertida, "disse o co-autor do estudo Scott Fendorf, professor de ciência do sistema terrestre e membro sênior do Stanford Woods Institute for the Environment.

Liberando arsênico do barro

A equipe de pesquisa analisou dados de arsênico para centenas de poços em dois períodos de seca diferentes, juntamente com estimativas de subsidência de terra em nível centimétrico, ou afundando, capturado por satélites. Eles descobriram que, quando a terra na bacia de Tulare, no vale de San Joaquin, afunda mais de 7 centímetros por ano, o risco de encontrar níveis perigosos de arsênio nas águas subterrâneas, tanto quanto triplica.

Os aquíferos na bacia de Tulare são constituídos por zonas de areia e cascalho separadas por finas camadas de argila. A argila funciona como uma esponja, segurando firme à água, bem como ao arsênico absorvido de sedimentos de rios antigos. Ao contrário das camadas de areia e cascalho, essas argilas contêm relativamente pouco oxigênio, que cria condições para o arsênico estar em uma forma que se dissolva facilmente na água.

Quando o bombeamento retira muita água das áreas de areia e cascalho, o aqüífero se comprime e a terra afunda. "Areias e cascalhos que estavam sendo separados pela pressão da água agora estão começando a apertar a esponja, "Fendorf explicou. Água rica em arsênico então começa a vazar e se misturar com a água do aqüífero principal.

Quando o bombeamento da água diminui o suficiente para colocar os freios na subsidência - e aliviar a pressão sobre o arsênico preso - a água limpa escorrendo dos riachos, a chuva e o escoamento natural na superfície podem limpar gradualmente o sistema.

Contudo, co-autora do estudo Rosemary Knight, professor de geofísica e corpo docente afiliado do Woods Institute, adverte contra apostar muito em uma recuperação previsível de overpumping. "Quanto tempo leva para se recuperar vai ser altamente variável e dependente de muitos fatores, " ela disse.

Os pesquisadores disseram que a extração excessiva em outros aquíferos poderia produzir os mesmos problemas de contaminação vistos no Vale de San Joaquin se eles tivessem três atributos:camadas alternadas de argila e areia; uma fonte de arsênico; e conteúdo de oxigênio relativamente baixo, que é comum em aqüíferos localizados abaixo de argilas espessas.

A ameaça pode ser mais ampla do que se pensava. Apenas nos últimos anos os cientistas descobriram que aqüíferos bem aerados, considerados amplamente imunes aos problemas de arsênio, podem de fato ser misturados com argilas que têm os baixos níveis de oxigênio necessários para que o arsênico se mova para a maior parte das águas subterrâneas. "Estamos apenas começando a reconhecer que isso é um perigo, "disse Fendorf.

Percepções de satélite

A revelação de que o sensoriamento remoto pode disparar um alarme antes que a contaminação ameace a saúde humana oferece esperança para um melhor monitoramento da água. "Em vez de ter que perfurar poços e levar amostras de água para o laboratório, temos um satélite obtendo os dados de que precisamos, "disse Knight.

Embora os dados do poço sejam importantes para validar e calibrar os dados do satélite, ela explicou, o monitoramento no solo nunca pode corresponder à amplitude e velocidade do sensoriamento remoto. "Você nunca está experimentando um poço com frequência suficiente para pegar aquele arsênico no momento em que ele está no poço, "disse Knight." Então, que fantástico ter este sistema de alerta precoce de sensoriamento remoto para permitir que as pessoas percebam que estão se aproximando de um ponto crítico em termos de qualidade da água. "

O estudo se baseia em pesquisas conduzidas em 2013 por Laura Erban, em seguida, um estudante de doutorado trabalhando no Delta do Mekong, no Vietnã. "Foi aí que começamos a dizer, 'Oh não, '"disse Fendorf, quem é o co-autor desse artigo.

Como no vale de San Joaquin, as áreas do Delta do Mekong, onde a terra estava afundando mais, mostraram maiores concentrações de arsênico. "Agora temos dois sites em regiões geográficas totalmente diferentes, onde os mesmos mecanismos parecem estar operando, "disse Fendorf." Isso envia um gatilho que precisamos pensar sobre como gerenciar a água subterrânea e ter certeza de que não estamos superdotando os aqüíferos. "