Qual a idade da sua água? Pode parecer uma pergunta peculiar a princípio, mas há implicações reais em quanto tempo uma gota de água passou no subsolo. Pesquisas sugerem que o ciclo da água está se acelerando em alguns lugares como resultado do empreendimento humano.
Cientistas da UC Santa Barbara descobriram que águas subterrâneas relativamente jovens tendem a atingir profundidades mais profundas em sistemas de aquíferos fortemente bombeados, potencialmente trazendo poluentes da superfície com ela. O estudo, liderado pela recente pós-doutoranda Melissa Thaw, aparece em Nature Communications .

“Geralmente pensamos que as águas subterrâneas profundas estão seguras dos contaminantes encontrados mais perto da superfície da Terra”, disse Thaw. “No entanto, o bombeamento intensivo de águas subterrâneas está puxando as águas subterrâneas recentemente reabastecidas para profundidades mais profundas, potencialmente puxando contaminantes também”.

A água subterrânea leva tempo para se mover no mundo subterrâneo, fluindo entre as partículas do solo e através de fendas na rocha. As gotas de chuva de hoje podem não ser a água do poço de amanhã; na verdade, eles podem nem ser a água do poço da próxima década. “Metade ou mais de toda a água subterrânea armazenada no planeta é chuva e neve que caíram há mais de 12.000 anos”, disse Scott Jasechko, professor associado da Bren School of Environmental Science &Management da UC Santa Barbara. Intuitivamente, quanto mais fundo você olha, mais velha a água geralmente é.

Thaw e o pós-doutorando Merhawi GebreEgziabher GebreMichael trabalharam com o autor sênior Jasechko e Jobel Villafañe-Pagán, um estudante de graduação da Universidade de Porto Rico, Mayagüez, que se juntou à equipe por meio do programa Geosciences Education &Mentorship Support. Juntos, os autores procuraram determinar como o bombeamento afeta o movimento das águas subterrâneas. Para isso, eles alavancaram um conjunto de dados de concentrações de uma forma rara de hidrogênio, conhecida como trítio, em 15.000 poços subterrâneos nos Estados Unidos contíguos.

Os cientistas usam o trítio para rastrear as águas subterrâneas desde a década de 1960. Essa variedade radioativa, ou isótopo, de hidrogênio ocorre naturalmente na Terra, principalmente em baixas concentrações na estratosfera, onde é produzida por colisões de partículas de alta energia. O trítio pode substituir as versões mais comuns de hidrogênio em moléculas de água (H₂ O), tornando o composto levemente radioativo.

A concentração de trítio aumentou drasticamente no século 20 devido aos testes nucleares de meados da década de 1950 até o Tratado de Proibição Parcial de Testes Nucleares em 1963. Portanto, houve um pulso de hidrogênio radioativo introduzido no mundo em meados de 1900. Grande parte dela choveu, com parte dela se infiltrando no solo para se tornar água subterrânea. Os cientistas podem usar as concentrações de trítio para identificar as águas subterrâneas recentes, que eles definem como a água que se infiltrou na terra depois de 1953.

Os autores agruparam poços próximos em 74 sistemas aquíferos. Isso permitiu que eles analisassem os níveis de trítio das águas subterrâneas em diferentes profundidades em cada sistema. Eles usaram essas medidas para calcular a proporção de cada amostra que era da precipitação moderna. Seu ponto de corte para águas subterrâneas "antigas" foi qualquer amostra composta por menos de 25% de águas subterrâneas modernas.

Os cientistas então analisaram como essa métrica variava em diferentes profundidades dentro de cada sistema aquífero. Sem surpresa, a porcentagem de água subterrânea moderna tendeu a ser mais alta perto da superfície e diminuir em profundidade. Mas onde essa transição ocorreu variou em diferentes áreas.

A equipe agora tinha uma ideia de quão profunda era a água subterrânea moderna através dos sistemas que estavam estudando, mas ainda precisava de algo para compará-la. A geologia subterrânea é confusa e afeta a rapidez com que as águas subterrâneas podem viajar. Por exemplo, a água leva mais tempo para afundar em camadas menos permeáveis, como a argila.

Assim, os autores usaram a geologia local para caracterizar o movimento das águas subterrâneas. “Para cada uma das diferentes áreas de estudo, estimamos o quão profundo você precisa ir até atingir uma camada espessa de baixa permeabilidade”, disse Jasechko. Em algumas áreas, pode estar a poucos metros abaixo da superfície, enquanto em outras pode estar a centenas de metros.

“A análise dos isótopos ambientais, juntamente com a análise das profundidades das unidades confinantes, nos permitiu entender o impacto do bombeamento excessivo no fluxo descendente”, disse o coautor GebreEgziabher GebreMichael.

Finalmente, os autores puderam testar suas hipóteses usando estatísticas para explicar essa variabilidade geológica. Eles descobriram que há uma correlação entre o bombeamento de águas subterrâneas e a profundidade que as águas subterrâneas jovens atingem, mesmo depois de considerar a geologia de uma área.

A situação é um pouco como beber uma raspadinha por um canudo. Você pega o material de baixo (água velha) primeiro e isso atrai o material de cima (água nova) para substituí-lo. Exceto neste exemplo, a raspadinha é reabastecida periodicamente a partir do topo. Os cientistas chamam esse fenômeno de "downwelling induzido pelo bombeamento".

"Sabíamos que o afloramento induzido pelo bombeamento poderia ser algo que poderia ocorrer em teoria", disse Jasechko. "Mas mostrar que algo teoricamente pode acontecer versus mostrar que algo pode realmente estar acontecendo, com dados do mundo real, são duas coisas muito diferentes."

Estudos anteriores descobriram downwelling induzido por bombeamento em escalas locais; por exemplo, na Indonésia e no Vale Central da Califórnia. No entanto, este é o primeiro a revelar o fenômeno em grande escala. E as implicações não são simplesmente acadêmicas.

A água subterrânea transporta compostos dissolvidos, chamados solutos. Alguns deles são prejudiciais, como os nitratos do escoamento agrícola. Esses contaminantes da superfície são filtrados e decompostos ao longo dos anos à medida que a água percola pela terra. Como resultado, poços mais profundos extraem águas subterrâneas mais antigas com menores concentrações desses contaminantes. Ao puxar as águas subterrâneas jovens mais rapidamente, estamos potencialmente movendo esses poluentes da superfície para as profundezas exploradas por municípios e comunidades rurais, observam os autores.

“O movimento de água jovem para aquíferos profundos pode afetar a qualidade das águas subterrâneas”, disse o coautor Villafañe-Pagán. "É essencial continuar estudando os aquíferos subterrâneos e os efeitos humanos sobre os recursos hídricos."

Pesquisas do sudeste da Ásia sugerem que mesmo solutos benignos podem representar um risco à saúde. Eles podem desencadear reações químicas, mobilizando contaminantes que de outra forma seriam trancados em compostos que não se dissolvem na água. Por exemplo, sob as condições certas, o carbono orgânico dissolvido pode fazer com que minerais contendo arsênico liberem seu arsênico nas águas subterrâneas, aumentando potencialmente as concentrações dessa toxina na água extraída de poços próximos.

Infelizmente, os recursos hídricos subterrâneos também estão ameaçados por baixo. Em muitos lugares com bombeamento intenso, a salinidade em profundidade é um problema crescente, assim como a propagação descendente de poluentes de superfície. Em 2018, Jasechko e seus colegas publicaram um estudo em Environmental Research Letters detalhando como o bombeamento estava baixando os níveis das águas subterrâneas a profundidades onde elas começam a se tornar salgadas. "A janela de boas águas subterrâneas pode estar diminuindo tanto de cima quanto potencialmente de baixo", disse ele.

Os autores acreditam que seus resultados refletem tendências em outras regiões também. “Nossa análise de dezenas de sistemas aquíferos nos EUA captura uma ampla gama de variabilidades nas condições naturais e atividades humanas”, disse Jasechko. Ainda assim, ele pretende estender parte dessa pesquisa globalmente. Ele planeja examinar os perfis de trítio em outros grandes sistemas aquíferos ao redor do mundo, especialmente aqueles onde as taxas de captação de água subterrânea são altas. + Explorar mais

Concorrência pela redução das águas subterrâneas