Использование грунтовых вод поставило 200 миллионов людей перед угрозой отравления мышьяком

От 94 до 220 миллионов человек, 85-90 процентов которых проживает в Южной Азии, подвергаются угрозе попадания мышьяка в организм из-за организации водоснабжения: они используют глубоко залегающие грунтовые воды для получения питьевой воды и полива сельскохозяйственных культур. Ученые составили мировую карту распространения мышьяка в грунтовых водах и оценили риски его потребления людьми, результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Мышьяк — крайне токсичный химический элемент, попадание которого в человеческий организм может привести к заболеваниям кожи, сердечно-сосудистой и нервной систем, а также способствовать развитию рака. Всемирная организация здравоохранения установила рекомендуемую концентрацию мышьяка в питьевой воде на уровне не более 10 миллиграммов на литр. Основной угрозой является использование грунтовых вод: мышьяк накапливается в водоносных горизонтах, где восстановительные условия способствуют его высвобождению из железосодержащих минералов.

Во многих засушливых регионах мира подземная толща — это главный источник пресной воды для питья и полива сельскохозяйственных культур, и местное население подвергается риску отравления мышьяком через рис и питьевую воду. Глобальная оценка риска отравления мышьяком из грунтовых вод до сих пор не была проведена ввиду затруднений с получением данных об использовании водных ресурсов и ведении сельского хозяйства развивающимися странами, а также недостаточно тщательного экологического мониторинга химического состава грунтовых вод в таких регионах.
Ученые под руководством Джоэла Подгорски (Joel Podgorski) и Майкла Берга (Michael Berg) из Швейцарского федерального института водных наук и технологий создали первую мировую карту распространения мышьяка в грунтовых водах (с глубиной залегания ниже 100 метров от поверхности). Для ее разработки они обобщили данные из почти 80 исследований содержания мышьяка в водоносных горизонтах, которые включали 200 тысяч анализов воды и около 55 тысяч точек опробования на территориях Буркина-Фасо, Аргентины, Мексики, Китая, Южной и Юго-Восточной Азии, США и Дельты Красной реки во Вьетнаме, а также осадочных бассейнов по всему миру.

Точки, в которых загрязнение грунтовых вод мышьяком было измерено инструментальными методами

Чтобы определить ранее неизвестные области загрязнения мышьяком, авторы исследования провели математическое моделирования, используя 52 предикторные переменные: почвенные свойства (гранулометрический состав, органическое вещество, pH), геологические и климатические (количество осадков, фактическое и потенциальное суммарное испарение, а также температуру воздуха) показатели, а также топографический индекс влажности.

Карта вероятности обнаружения концентраций мышьяка в грунтовой воде выше рекомендуемого уровня (10 миллиграммов на литр)

Joel Podgorski and Michael Berg / Science, 2020

Однако, загрязнение глубоко залегающих грунтовых вод мышьяком еще не означает повышенные риски для здоровья людей — ведь они могут и не использовать эту воду в хозяйстве. Поэтому авторы исследования провели оценку рисков отравления людей мышьяком, используя информацию, изложенную в базе данных по продовольствию и сельскому хозяйству ООН AQUASTAT.

Площадь загрязненных мышьяком грунтовых вод и процент населения, который подвержен риску употребления такой воды

Итоговая оценка риска мышьяка указала, что от 94 до 220 миллионов человек по всему миру (из которых от 85 до 90 процентов проживает в Южной Азии) подвергаются угрозе попадания мышьяка в организм из-за организации водоснабжения. Ученые также отметили, что при интенсификации сельского хозяйства в развивающихся странах и использовании грунтовых вод для орошения число таких людей продолжит расти.

Важнейшим шагом навстречу продовольственной безопасности может стать модернизация ирригационных систем: недавнее исследование показало, что она способна прокормить дополнительно 800 миллионов человек