Нуждата ни от вода черпи древни подземни кладенци. Колко дълго могат да издържат?

(ovbelov/iStock/Getty Images)

Общности, които разчитат на река Колорадо, са изправени пред водна криза. Езерото Мийд, най-големият резервоар на реката, е спаднало до невиждани нива, откакто е създадено от изграждането на язовира Хувър преди около век.

Аризона и Невада са изправени пред първите си задължителни спирания на водата , докато водата е изпускани от други водоеми за поддържане на работата на водноелектрическите централи на река Колорадо.

Ако дори могъщият Колорадо и неговите резервоари не са имунизирани срещу горещината и сушата, влошени от изменението на климата , откъде Западът ще вземе вода?

Има един скрит отговор: под земята.

Тъй като повишаващите се температури и сушата пресушават реките и топят планинските ледници, хората все повече зависят от водата под краката си. В момента се доставят ресурси от подземни води питейна вода за почти половината от световното население и приблизително 40 процента от водата, използвана за напояване в световен мащаб .

Това, което много хора не осъзнават, е колко стара – и колко уязвима – е голяма част от тази вода.

Повечето вода, съхранявана под земята, е била там от десетилетия и голяма част от нея е престояла стотици, хиляди или дори милиони години. По-старите подземни води са склонни да се намират дълбоко под земята, където са по-малко се влияе от повърхностните условия като суша и замърсяване.

Тъй като по-плитките кладенци пресъхват под натиска на градското развитие, нарастването на населението и изменението на климата, старите подземни води стават все по-важни.

Питейна древна подземна вода

Ако отхапете парче хляб, което е на 1000 години, вероятно ще забележите.

Водата, която е била под земята в продължение на хиляда години, също може да има различен вкус. Той извлича естествени химикали от околната скала, променяйки съдържанието на минерали.

Някои естествени замърсители свързани с възрастта на подземните водикато повишаващ настроението литий – може да има положителен ефект. Други замърсители, като желязо и манган, могат да бъдат обезпокоителни.

Понякога има и по-стари подземни води твърде солено за пиене без скъпо лечение. Този проблем може да бъде по-лош близо до бреговете: прекомерното изпомпване създава пространство, което може да извлече морска вода във водоносни хоризонти и да замърси питейните запаси.

Древните подпочвени води могат да отнемат хиляди години, за да се възстановят естествено.

И както видя Калифорния по време на сушата през 2011-2017 г., естествените подземни складови пространства се компресират, докато се изпразват, така че не могат да се напълнят до предишния им капацитет . Това уплътняване на свой ред кара земята отгоре да се напука, огъва и потъва.

И все пак хората днес са пробиване на по-дълбоки кладенци на Запад тъй като сушите изчерпват повърхностните води и фермите разчитат в по-голяма степен на подпочвените води.

Какво означава водата да е „стара“?

Нека си представим дъждовна буря над централна Калифорния преди 15 000 години. Докато бурята се вихри над това, което сега е Сан Франциско, по-голямата част от дъжда пада в Тихия океан, където в крайна сметка ще се изпари обратно в атмосферата.

Въпреки това, малко дъжд пада и в реки и езера и над суха земя. Докато този дъжд се просмуква през слоеве почва, той навлиза в бавно стичащи се „потоци“ на подземни води.

Някои от тези пътеки водят все по-дълбоко и по-дълбоко, където водата се събира в пукнатини в скалната основа на стотици метри под земята.

Водата, събрана в тези подземни резервати, е в известен смисъл откъсната от активния воден цикъл - поне във времеви мащаби, свързани с човешкия живот.

В безводната Централна долина на Калифорния, голяма част от достъпната древна вода е била изпомпва се от земята, предимно за земеделие. Когато времевата скала на естественото попълване би била от порядъка на хилядолетия, селскостопанско просмукване е частично запълнил някои водоносни хоризонти с по-нови – твърде често замърсена – вода.

Всъщност места като Фресно сега активно запълват водоносните хоризонти с чиста вода (като пречистена отпадъчна вода или дъждовна вода) в процес, известен като управлявано презареждане на водоносен хоризонт .'

През 2014 г., по средата на най-голямата суша в съвременната памет, Калифорния стана последният западен щат да приемем закон изискващи местни планове за устойчивост на подземните води. Подпочвените води може да са устойчиви на топлинни вълни и изменение на климата, но ако ги използвате всички, имате проблеми.

Един отговор на търсенето на вода? Пробийте по-дълбоко. И все пак този отговор не е устойчиво .

Първо, това е скъпо: Големите селскостопански компании и фирмите за добив на литий обикновено са от типа инвеститори, които могат да си позволят да пробиват достатъчно дълбоко, докато малките селски общности не могат .

Второ, след като изпомпвате древна подпочвена вода, водоносните хоризонти се нуждаят от време, за да се напълнят отново. Потоците могат да бъдат нарушени, запушвайки естественото водоснабдяване на извори, влажни зони и реки. Междувременно промяната в налягането под земята може да дестабилизира земята, което води до потъване на земята и дори водещи до земетресения .

Трето е замърсяването: докато дълбоките, богати на минерали древни подпочвени води често са по-чисти и по-безопасни за пиене от по-младите, по-плитки подземни води, прекомерното изпомпване може да промени това.

Тъй като регионите с недостиг на вода разчитат в по-голяма степен на дълбоки подпочвени води, прекомерното изпомпване понижава нивото на подпочвените води и изтегля замърсената съвременна вода, която може да се смеси с по-старата вода. Това смесване води до влошаване на качеството на водата , което води до търсене на все по-дълбоки кладенци.

Четене на историята на климата в древните подземни води

Има и други причини да се грижим за древните подземни води. Подобно на действителните вкаменелости, изключително старите „фосилни подземни води“ могат да ни научат за миналото.

Представете си нашата праисторическа дъждовна буря отново: преди 15 000 години климатът е бил доста различен от днешния. Химикалите, разтворени в древните подпочвени води, се откриват днес, отваряйки прозорци към един минал свят. Някои разтворени химикали действат като часовници, казвайки на учените възрастта на подземните води.

Например знаем колко бързо се разпадат разтворените въглерод-14 и криптон-18, така че можем да ги измерим, за да изчислим кога водата за последен път е взаимодействала с въздуха.

По-младите подпочвени води, изчезнали под земята след 50-те години на миналия век, имат уникален, създаден от човека химически подпис: високи нива на тритий от тестване на атомна бомба.

Други разтворени химикали се държат като малки термометри.

Благородни газове като аргон и ксенон, например, се разтварят повече в студена вода, отколкото в топла вода, по точно известна температурна крива. След като подземните води са изолирани от въздуха, разтворените благородни газове не правят много. В резултат на това те запазват информация за условията на околната среда по времето, когато водата за първи път е проникнала в подземието.

Концентрациите на благородни газове в изкопаеми подземни води са предоставили някои от нашите най-надеждни оценки за температура на сушата през последния ледников период .

Подобни констатации дават представа за съвременния климат, включително колко чувствителна е средната температура на Земята към въглеродния диоксид в атмосферата. Тези методи поддържат a скорошно проучване които откриват 3,4 градуса по Целзий затопляне при всяко удвояване на въглеродния диоксид.

Миналото и бъдещето на подземните води

Хората в някои региони, като Нова Англия, пият древна подземна вода от години с малка опасност от изчерпване на използваемите запаси. Редовните валежи и разнообразните водни източници – включително повърхностни води в езера, реки и снежна покривка – осигуряват алтернативи на подземните води и също така запълват водоносните хоризонти с нова вода.

Ако водоносните хоризонти могат да се справят с търсенето, водата може да се използва устойчиво .

На запад обаче, повече от един век на неконтролирано и прекомерно използване на вода означава, че някои от местата, които са най-зависими от подпочвените води – сухи региони, уязвими на суша – са пропиляли древните водни ресурси, които някога са съществували под земята.

Известен прецедент за този проблем е в Големите равнини. Там древната вода на водоносния хоризонт Огалала доставя питейна вода и напояване на милиони хора и ферми от Южна Дакота до Тексас. Ако хората изпомпват този водоносен хоризонт до сухо, ще отнеме хиляди години, за да се напълни отново по естествен път .

Това е жизненоважен буфер срещу суша, но същевременно напояване и водно-интензивно земеделие намаляват водните си нива с неустойчиви темпове .

Със затоплянето на планетата древните подземни води стават все по-важни – независимо дали текат от кухненския ви кран, напояват хранителни култури или предлагат предупреждения за миналото на Земята, които могат да ни помогнат да се подготвим за несигурно бъдеще.

Мариса Грунес , екологичен сътрудник, Харвардски университет ; Алън Зелцер , асистент по морска химия и геохимия, Океанографски институт Уудс Хоул ; и Кевин М. Бефъс , асистент по хидрогеология, Университет на Арканзас .

Тази статия е препубликувана от Разговорът под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.