Новые данные показывают, что вода из глубоких колодцев может стать токсичной

Фото из открытых источников

Вода на дне 240-метровой скважины под Даккой находится там с тех пор, как закончился ледниковый период. Бурение на такую глубину – это и есть главная цель: чем дальше от поверхности, тем дальше от того, что может ее загрязнить. Никто не проверял возраст того, чем питались подземные микробы. Оказалось, что этот показатель сильно отличается от возраста воды.

Эколог Брайан Дж. Майо из Барнард-колледжа возглавил группу, которая отбирала пробы из глубоких колодцев за пределами Дакки, в районе Араихазар в Бангладеш. Цель была проста: выяснить, чем питаются микробы, живущие глубоко под землей. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Earth & Environment.

Эти глубокие слои образовались более 12 000 лет назад, в эпоху плейстоцена. Глина, находящаяся над ними, также имеет древнее происхождение. Если откачать воду из этих глубин, то можно пить воду, которая была изолирована от поверхности на протяжении тысячелетий.

Секрет заключался в определении возраста углерода внутри самих микробов. РНК постоянно обновляется, поэтому содержащийся в ней углерод отражает то, чем микроб питался в последнее время, а не то, что находилось в древних отложениях поблизости.

Для получения достаточного количества РНК на сегодняшний день потребовалось примерно 5300 галлонов воды на образец. Многодневная фильтрация. Тщательная экстракция. Анализ в национальной лаборатории США. Немногие группы пытались сделать это на глубоких слоях грунтовых вод.

Осадочные породы, покрывающие глубокий водоносный горизонт, датируются примерно 39 300 годами. Глина, покрывающая его, имеет возраст более 12 000 лет. Если бы микробы питались окружающими их осадочными породами, их РНК выглядела бы столь же древней.

Нет, это не так. РНК из трех глубоких скважин показала возраст примерно от 5200 до 6300 лет. На тысячи лет моложе, чем породы, в которых она находилась. Растворенный в воде органический углерод оказался еще моложе, его возраст варьировался от 280 до примерно 10 800 лет в 13 скважинах, из которых команда взяла пробы. Некоторые из его частиц имели следы, близкие к современным.

Уровень грунтовых вод в Дакке сейчас находится на глубине более около 80 метров ниже поверхности, что является результатом десятилетий муниципальной откачки воды для города с населением 23 миллиона человек. Сейчас понижение уровня воды распространяется примерно на 19 километров на восток, вглубь сельской местности Араихазара. Как утверждают исследователи, это притяжение затягивает мелководье — и содержащийся в нем углерод — вниз через глинистые слои, которые изначально не должны были пропускать воду.

В предыдущей работе той же группы было описано, как откачка воды в мегаполисах создает быстрые пути через глинистые слои, которые должны блокировать нисходящий поток, минуя их естественную защиту.

Метан в глубинах океана рассказывал свою версию той же истории. В одном из образцов был обнаружен радиоуглеродный след, относящийся к эпохе ядерных испытаний — с 1960-х по 1980-е годы. Атмосферный углерод, сохранившийся с давних времен, теперь находится на глубине сотен метров под землей.

Моделирование показывает, что микроорганизмы получают не менее 62–95 процентов углерода из молодой воды, поступающей сверху, а не из древних отложений.

«Данные показывают, что переносимый углерод составляет значительную долю микробной РНК», — написали Майо и его соавторы. Иными словами, углерод из глин — это не главная тема.

Подземные реактивные углеродные соединения — это не мелочь. Это топливо. Микроорганизмы, по-видимому, используют его таким образом, что это позволяет высвобождать мышьяк, заключенный в богатых железом отложениях, и мышьяк по-прежнему отравляет более 100 миллионов человек во всем мире, употребляющих неочищенную грунтовую воду.

На протяжении десятилетий считалось, что глубокие скважины в Бангладеш обходят эту проблему стороной, поскольку поверхностные микроорганизмы поглощают реактивный углерод, прежде чем он сможет проникнуть на глубину. Предполагалось, что бурение мимо этих микроорганизмов позволит очистить глубинные воды.

В отдельном исследовании недавно было показано, что сами глинистые слои могут выделять мышьяк при откачке. Новые данные по РНК добавляют второй путь: молодой углерод поступает вместе с водой, возможно, питая микроорганизмы после попадания в воду.

Интенсивная откачка воды — явление не уникальное для Дакки. Центральная долина Калифорнии, дельта Меконга, некоторые районы северной Индии — везде, где муниципальный спрос снижает уровень грунтовых вод, может действовать аналогичный механизм притяжения.

Анализ 2018 года связал содержание мышьяка в глубоководных водоносных горизонтах Калифорнии с аналогичной динамикой чрезмерной откачки. Насколько широко применимы результаты, полученные в Бангладеш, в других местах, пока неизвестно, но этот механизм теперь рассматривается для регионов, которые долгое время полагались на глубину как на буфер безопасности.

Команда исследователей показала, что по меньшей мере в одной глубоководной скважине с интенсивной откачкой микробы поедали молодой, подвижный углерод, поступающий сверху. Глубина не так сильно изолирована, как предполагают данные скважин.

Для людей, пьющих воду из этих колодцев, вопрос заключается в том, не превратит ли этот молодой углерод, достигающий глубоких слоев, постепенно безопасную воду в небезопасную.

Коммунальные предприятия в дельтовых регионах могут отслеживать это. Бурильщики и регулирующие органы имеют основания переосмыслить, что на самом деле означает «достаточная глубина» и как долго сохраняется эта защита.