Nước nhân tạo có thành phần hóa học khác biệt

Dân số tăng nhanh, sản lượng lương thực và ảnh hưởng của thay đổi khí hậu đã đặt thêm áp lực lên nguồn cung cấp nước tự nhiên của Trái Đất. Nước nhân tạo - được chế tạo bằng cách khử muối trong nước biển và nước lợ bằng kĩ thuật khử muối thẩm thấu ngược - sẽ trở thành nguồn tài nguyên ngày càng quan trọng cho hàng triệu người, đặc biệt những người sống ở vùng đất khô cằn như Trung Đông, Tây Mỹ, Bắc Phi và Trung Á.

Nhưng sự xuất hiện của nước tạo ra sự sống sẽ đem lại thay đổi cho môi trường.

Avner Vengosh, giáo sư khoa học đất và biển tại trường Môi trường Nicholas thuộc đại học Duke, cho biết: “Nước được khử muối qua quá trình thẩm thấu ngược có chứa một thành phần đặc biệt mà khi nó hòa vào hệ thống nước tự nhiên cũng như lớp ngậm nước có thể đem lại thay đổi về mặt hóa học và sinh thái”.

Một nghiên cứu mới của Vengosh và các đồng nghiệp tại Pháp và Israel cung cấp công cụ để phát hiện và theo dấu nước nhân tạo khi nó hòa vào nguồn cung cấp nước tự nhiên rồi theo thời gian thay thế nước tự nhiên hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình khử muối.

Nghiên cứu, được công bố tháng này trên tạp chí Environmental Science and Technology, lần đầu tiên trình bày chi tiết địa hóa học chất đồng vị - hay gọi là dấu tay hóa học – của các nguyên tố bo, lithi, stronti, oxi và hydro có trong nước biển và nước lợ đã được khử muối bằng quá trình thẩm thấu ngược.

Vengosh cho biết, việc nhận biết những chỉ dấu địa hóa học và đồng vị đặc biệt này đem đến cho các nhà khoa học cũng như các nhà quản lý chất lượng nước một công cụ mới nhằm theo dõi sự có mặt, phân bố của nước ngọt nhân tạo trong đất, bề mặt nước và nước ngầm.

Ông giải thích: “Chúng tôi nghiên cứu thành phần hóa học của nước tạo ra ở một số địa điểm khử muối lớn nhất thế giới và đã phát hiện ra rằng thành phần của nước đã khử muối hoàn toàn khác với nước tự nhiên. Khi nước bị rò rỉ vào môi trường vì cơ sở hạ tầng yếu kém hoặc tham gia vào môi trường một cách trực tiếp thông qua việc tưới tiêu, chúng tôi vẫn có thể sử dụng hệ thống theo dõi này để tìm về nguồn gốc của nước”.

Ông nói tiếp: “Nó giống như một thám tử lấy dấu vân tay ở hiện trường một vụ án rồi so sánh chúng với đối tượng khả nghi”.

Khả năng tìm được nguồn khử muối của nước qua chỉ dấu chất đồng vị và địa hóa học cho phép chính phủ cũng như ngành cung cấp nước tập trung vào vấn đề thiệt hại nguồn nước nhằm chỉnh sửa một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn. Thêm vào đó, vì có thể tái chế nước thải khử muối qua môi trường kiêm tái sử dụng với vai trò nguồn cung cấp nước uống – quy trình đã được sử dụng ở phía Nam California – công cụ mới này cho phép những người có thẩm quyền theo dõi phân bố của nước khử muối trong hệ thống của họ, nhằm kiểm tra hiệu quả của quy trình xử lý nước.

Vengosh cho biết: “Điều này rất có lợi cho những vùng thiếu nước như Califonia hay Trung Đông. Ở những nơi này nguồn nước tự nhiên đang giảm dần, nước tái chế đang trở thành nguồn nước tối ưu nhất. Vì sự phức tạp và tính đa dạng của các nguồn nước nhân tạo được sử dụng để thay thế nguồn tự nhiên ở những vùng này, các kiểm tra thông thường, ví dụ như kiểm tra độ mặn của nước, không thể đem lại giải pháp khả thi nào”.

Công suất chế tạo nước ngọt qua việc khử muối toàn cầu dự kiến sẽ tăng gấp đôi vào năm 2015. Ở một số vùng, nguồn nước tự nhiên cạn kiệt đang là vấn đề khó giải quyết. Ở Califonia, khu vực vừa gánh chịu một trong những đợt hạn hán tồi tệ nhất trong thập kỷ vừa qua, việc xây dựng nhà cửa cũng như các hình thức phát triển khác đang chậm lại hoặc dừng hẳn vì theo luật lệ của bang, việc đảm bảo cung cấp nước trong 20 năm là một điều kiện để có thể xây dựng một tòa nhà. Việc tăng cường sử dụng nước ngọt khử muối có thể giúp giải quyết vấn đề này.

Vengosh là nhà địa hóa học được biết đến trên toàn thế giới trong lĩnh vực thành phần cấu tạo hóa học và chất đồng vị của chất gây ô nhiễm nguồn nước. Nghiên cứu của ông mở đầu cho sự phát triển của các phương pháp mới, chính xác hơn trong việc tìm kiếm chất gây ô nhiễm trong nguồn nước trên phạm vi toàn cầu, từ bề mặt cũng như nguồn nước ngầm chứa nhiều nguyên tố Bo ở Trung Đông đến nguồn nước ngầm nhiễm Radon ở vùng núi phía Tây Bắc Carolina.

Đồng tác giả của cuộc nghiên cứu mới bao gồm Wolfram Kloppmann, Catherine Guerrot và Romain Millot thuộc Bureau de Recherches Geologiques et Minieres tại Pháp, và Irena Pankratov thuộc Ủy Ban nước sạch quốc gia tại Israel.