Previsione dell’intrusione di acqua salata nelle falde acquifere utilizzando Plymouth, Massachusetts come caso di prova

“Ormai da molti anni lavoro con i cittadini interessati nell’angolo sud-orientale del Massachusetts”, afferma Boutt, “e nel 2021, la Pine Barrens Alliance, un gruppo ambientalista interessato a preservare il carattere ambientale unico dell’area, mi ha contattato con un’idea per un progetto che aiuti a valutare come le comunità lungo la costa potrebbero prepararsi al meglio al cambiamento climatico.”

Boutt e i suoi colleghi, tra cui il neolaureato e assistente di ricerca dell’UMass Alexander Kirshen, gli studenti universitari Rachel King e Carly Lombardo, lo studente laureato Daniel Corkran e il ricercatore post-dottorato Brendan Moran, hanno colto al volo l’opportunità di applicare la loro ricerca accademica a un problema urgente e reale. a casa.

Plymouth si trova sulla cima di una falda acquifera d’acqua dolce, l’unica fonte d’acqua della città. Poiché Plymouth si estende fino al bordo dell’oceano, è estremamente suscettibile all’innalzamento del livello del mare. Per il loro studio, Boutt, Kirshen e colleghi hanno sbirciato sottoterra per vedere cosa stava succedendo.

Le acque sotterranee che scorrono sotto la superficie terrestre e l’acqua dell’oceano che scorre anch’essa nel sottosuolo si spingono l’una contro l’altra e raggiungono uno stato di equilibrio. Un pozzo affondato sul lato dell’acqua dolce scorrerà con acqua dolce, ma uno che trivella nel punto d’incontro salmastro tra dolce e salato verrà fuori salato. Con l’innalzamento degli oceani, l’acqua salata sotterranea si spinge sempre più verso l’interno e i pozzi che hanno fornito acqua pura per generazioni possono improvvisamente diventare salati.

Sebbene la teoria possa sembrare abbastanza intuitiva, in realtà mappare, per non parlare della previsione, dei flussi e delle interazioni sia dell’acqua dolce che di quella salata è un compito enormemente complesso.

Per iniziare, il team ha costruito un database sulla salinità che ha raccolto tutti i dati disponibili dai pozzi di falda freatica e dalle acque superficiali, come stagni e ruscelli, nell’area di Plymouth e ne ha misurato la salinità. Ciò ha fornito loro una comprensione di base delle posizioni attuali e delle probabili fonti di elevata salinità dell’acqua.

Successivamente, Boutt e Kirshen hanno adottato un modello idrogeologico esistente dell’US Geological Survey, che si concentrava solo sulla metà terrestre dell’equazione idrogeologica, estendendo la sua portata a cinque chilometri al largo. Il modello include stagni, ruscelli, ricarica terrestre – ovvero il tasso e la quantità di precipitazioni che penetrano nella falda acquifera – così come i vari pozzi che attingono dalla falda acquifera e le acque reflue che vengono restituite alla falda acquifera tramite re-infiltrazione o sistemi settici.

Infine, hanno condotto una serie di modelli che hanno preso in considerazione vari scenari in termini di precipitazioni future, innalzamento del livello del mare, utilizzo delle acque sotterranee e cambiamenti nell’acqua restituita alla falda acquifera.

“Abbiamo scoperto che, nello scenario di un elevato innalzamento del livello del mare, le aree della falda acquifera aumenteranno in salinità fino a 17.000 milligrammi per litro entro il 2100”, afferma Kirshen, “e la zona di mescolamento tra l’oceano e l’acqua dolce migrerà verso l’interno fino a 200 metri.” Mentre alcuni stagni potrebbero vedere un aumento significativo dell’elevazione dell’acqua, fino a 1,8 metri, la maggior parte degli stagni non vedrebbe aumentare la propria salinità da questa fonte di salinizzazione.

Il team ha anche appreso che l’acqua restituita alla falda acquifera dai sistemi settici svolge un ruolo importante nel contribuire a limitare l’intrusione di acqua salata. “Circa il 66% dell’acqua che viene pompata fuori dalla falda acquifera finisce per ritornarvi”, afferma Kirshen.

Forse la sorpresa più grande è che i livelli più alti di salinità oggi non si trovano vicino alla costa, ma nell’entroterra, e soprattutto attorno alle strade. “Questo mi ha sorpreso”, dice Boutt, “e sembra che il sale stradale sia una delle principali fonti di elevata salinità oggi.”

“Nella collaborazione con UMass Amherst, abbiamo sempre pensato oltre i confini municipali di Plymouth”, afferma Frank Mand, vicepresidente di SEMPBA. “Condividiamo una falda acquifera e una base geologica con oltre 30 comunità nella nostra ecoregione. Quindi, anche se le notizie per Plymouth sono buone, cosa ancora più importante, ora disponiamo di una base scientifica – e di nuovi metodi per valutare la suscettibilità all’intrusione di acqua salata – che sono trasferibili a quelle altre comunità e contribuiranno a informare la pianificazione di Plymouth e di altre comunità per gli anni a venire.”

“Non guardavamo alla scienza per aiutarci a riprenderci dai nostri errori”, aggiunge Mand. “Stavamo cercando di evitare problemi in futuro. Questo, di per sé, era un obiettivo degno.”

Per prepararsi al futuro, Boutt e Kirshen raccomandano ulteriori analisi più dettagliate dell’idrogeografia della regione, la creazione di un sistema di allerta precoce per monitorare i siti più vulnerabili all’intrusione di acqua salata, lo sviluppo di nuovi pozzi nelle aree a minor rischio di contaminazione da sale e riconsiderazione delle pratiche, come la salatura delle strade in inverno, che attualmente sono responsabili della maggior parte della contaminazione da acqua salata nella zona.