Ein Team von Hydrogeologen der University of Massachusetts Amherst hat in Zusammenarbeit mit Umweltorganisationen ein Modell entwickelt, das den Eintritt von Salzwasser vorhersagt und die Hauptquellen von Salzkontamination im Gebiet von Plymouth identifiziert.
Das Team baute eine Salinitätsdatenbank auf, indem es verfügbare Daten aus Grundwasserbrunnen und Oberflächenwasser verwendete, um die aktuellen Standorte und wahrscheinlichen Quellen erhöhter Wassersalinität zu verstehen.
Sie erweiterten ein bestehendes hydrogeologisches Modell der United States Geological Survey (USGS), um den Küstenbereich einzuschließen, und führten Modellrechnungen durch, die zukünftige Szenarien von Niederschlag, Meeresspiegelanstieg, Grundwassernutzung und Veränderungen des Wassers, das ins Grundwasser zurückgeführt wird, berücksichtigten.
Unter einem Szenario mit starkem Meeresspiegelanstieg wird bis zum Jahr 2100 eine Zunahme der Salinität im Grundwasser von Plymouth um bis zu 17.000 Milligramm pro Liter erwartet, und die Mischungszone von Salz- und Süßwasser wird um bis zu 200 Meter ins Landesinnere wandern.
Überraschenderweise wurden die höchsten Salinitätswerte derzeit im Binnenland und entlang der Straßen gefunden, was darauf hinweist, dass Streusalz eine bedeutende Quelle für erhöhte Salinität ist.
Das ins Grundwasser zurückgeführte Wasser von Kläranlagen hilft, das Eindringen von Salzwasser zu begrenzen, wobei etwa 66% des gepumpten Wassers ins Grundwasser zurückfließen.
Die Ergebnisse der Studie haben Auswirkungen auf den Erhalt der Süßwasserversorgung in anderen Gemeinden, da die entwickelten Methoden angewendet werden können, um die Anfälligkeit für Salzwassereintritt in ähnlichen Regionen zu bewerten.
Um sich auf die Zukunft vorzubereiten, empfehlen die Forscher, detailliertere Analysen der hydrogeografischen Gegebenheiten der Region durchzuführen, ein Frühwarnsystem zur Überwachung gefährdeter Standorte zu entwickeln, neue Brunnen in niedrigriskanten Bereichen zu schaffen und Praktiken zu überdenken, die zur Verschmutzung mit Salzwasser beitragen, z.B. das Salzen der Straßen im Winter.
Einführung
In einem Bemühen, die Salzwassereindringung und -kontamination in der Gegend von Plymouth zu verstehen und vorherzusagen, arbeitete ein Team von Hydrogeologen der University of Massachusetts Amherst unter der Leitung von Professor David Boutt mit Umweltorganisationen zusammen. Durch die Entwicklung eines umfassenden Modells und die Analyse vorhandener Daten zielt das Team darauf ab, die Hauptquellen von Salzkontamination zu identifizieren und wertvolle Erkenntnisse für die Erhaltung von Süßwasserreserven in anderen Gemeinden mit ähnlichen Herausforderungen zu liefern.
Aufbau der Salinitätsdatenbank
Die Hydrogeologen bauten eine Salinitätsdatenbank auf, in der vorhandene Daten aus Grundwasserbrunnen und Oberflächenwasser in der Gegend von Plymouth verwendet wurden. Mit dieser Datenbank konnten sie Einblicke in die aktuellen Standorte und wahrscheinlichen Quellen erhöhter Wassersalinität gewinnen. Durch die Analyse der Daten konnte das Team Bereiche von Interesse und potenzielle Beiträger zur Salzwassereindringung identifizieren.
Das erweiterte hydrogeologische Modell
Das Team erweiterte ein vorhandenes hydrogeologisches Modell des U.S. Geological Survey, um den Offshore-Bereich einzubeziehen. Durch die Berücksichtigung sowohl der Dynamik des Grundwassers als auch des Oberflächenwassers wird das Modell umfassender und genauer. Die Hydrogeologen führten mehrere Modellläufe durch, wobei sie zukünftige Szenarien wie Veränderungen der Niederschlagsmuster, den Anstieg des Meeresspiegels, den Grundwasserverbrauch und die Auswirkungen der Veränderung des zurückgeführten Wassers auf das Grundwasser berücksichtigten.
Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs
Unter einem Szenario mit hohem Meeresspiegelanstieg wird prognostiziert, dass der Grundwasserleiter in Plymouth bis zum Jahr 2100 einen signifikanten Anstieg der Salinität erleben wird. Das Modell sagt eine Zunahme von bis zu 17.000 Milligramm pro Liter voraus. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Mischungszone von Salz- und Süßwasser um bis zu 200 Meter ins Landesinnere wandert. Diese Veränderungen haben erhebliche Auswirkungen auf die Verfügbarkeit und Qualität der Süßwasserressourcen in der Region.
Quellen erhöhter Salinität
Die Studie zeigt, dass die höchsten Salinitätswerte derzeit im Landesinneren und entlang der Straßen in Plymouth zu finden sind. Diese Erkenntnis legt nahe, dass Streusalz, das im Winter zur Enteisung verwendet wird, eine bedeutende Quelle für erhöhte Salinität ist. Das Vorhandensein von Salzwassereindringung im Landesinneren deutet darauf hin, dass weitere Untersuchungen zu den Auswirkungen von Straßensalz auf die Grundwasserqualität erforderlich sind.
Die Rolle der Kleinkläranlagen
Die Studie hebt auch die Rolle von Kleinkläranlagen bei der Begrenzung der Salzwassereindringung hervor. Es wurde festgestellt, dass etwa 66% des abgepumpten Wassers aus Kleinkläranlagen in Plymouth dem Grundwasser wieder zugeführt werden. Diese Wassersickerung hilft, die Auswirkungen der Salzwassereindringung zu verdünnen und trägt zur Erhaltung von Süßwasserreserven in der Region bei. Das Verständnis der Bedeutung von Kleinkläranlagen für die Verwaltung der Salinitätsniveaus ist für die zukünftige Planung und Entwicklung von großer Bedeutung.
Auswirkungen und Empfehlungen
Die Ergebnisse dieser Studie haben weitreichende Auswirkungen auf die Erhaltung von Süßwasser in anderen Gemeinden, die ähnlichen Herausforderungen gegenüberstehen. Die von den Hydrogeologen entwickelten Methoden können angewendet werden, um die Anfälligkeit für Salzwassereindringung in anderen Regionen zu bewerten. Basierend auf ihrer Forschung gibt das Team Empfehlungen für die Vorbereitung auf die Zukunft und die Minderung von Salzwasserkontamination:
1. Durchführung von detaillierten hydrogeografischen Analysen
Um die Hydrogeologie der Region besser zu verstehen, wird empfohlen, detailliertere Analysen durchzuführen. Dadurch kann ein tiefergehendes Verständnis der Faktoren gewonnen werden, die zur Salzwassereindringung beitragen, und gezielte Minderungsstrategien können entwickelt werden.
2. Ein Frühwarnsystem entwickeln
Ein Frühwarnsystem kann dazu beitragen, gefährdete Standorte zu überwachen und rechtzeitig Informationen über Veränderungen der Salinitätsniveaus bereitzustellen. Dadurch können Maßnahmen ergriffen werden, um die Auswirkungen von Salzwassereindringung und -kontamination zu mindern.
3. Neue Brunnen in gering risikobehafteten Gebieten entwickeln
Durch die Identifizierung von Gebieten mit geringem Risiko und die Entwicklung neuer Brunnen an diesen Standorten kann eine nachhaltige Versorgung mit Süßwasser sichergestellt werden. Durch eine strategische Platzierung von Brunnen fern von Gebieten, die anfällig für Salzwasserkontamination sind, kann das Risiko zukünftiger Wasserknappheit minimiert werden.
4. Überdenken der Straßensalzpraktiken
Die Studie hebt den signifikanten Beitrag von Streusalz zu erhöhten Salinitätsniveaus hervor. Eine Neubewertung und Anpassung der Straßensalzpraktiken im Winter kann die Salzwasserkontamination möglicherweise reduzieren. Dieser Schritt kann zur Erhaltung der Grundwasserqualität und zur langfristigen Nachhaltigkeit der Süßwasserressourcen beitragen.
Zusammenfassend werfen die hydrogeologischen Untersuchungen in Plymouth Licht auf die komplexen Dynamiken der Salzwassereindringung und -kontamination. Durch die Nutzung eines umfassenden Modells und die Analyse der verfügbaren Daten liefert die Studie Einblicke in aktuelle und zukünftige Salinitätsniveaus, identifiziert Quellen erhöhter Salinität und betont die Rolle von Kleinkläranlagen bei der Bewältigung der Salzwassereindringung. Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf andere Gemeinden, die ähnlichen Herausforderungen gegenüberstehen, und die empfohlenen Maßnahmen bieten wertvolle Leitlinien für zukünftige Planungs- und Minderungsbemühungen.
