Naša potreba vody sa týka starých podzemných studní. Ako dlho môžu trvať?

(ovbelov/iStock/Getty Images)

Komunity, ktoré sa spoliehajú na rieku Colorado, čelia vodnej kríze. Lake Mead, najväčšia vodná nádrž rieky, klesla na úroveň, ktorú sme nevideli, odkedy bola vytvorená výstavbou priehrady Hoover Dam zhruba pred storočím.

Sú to Arizona a Nevada čelia vôbec prvému povinnému obmedzeniu vody , kým je voda uvoľnené z iných nádrží udržať vodné elektrárne na rieke Colorado v prevádzke.

Ak ani mocné Colorado a jeho nádrže nie sú imúnne voči horúčave a suchu, ktoré sa zhoršuje zmena podnebia , kde zoberie západ vodu?

Je tu jedna skrytá odpoveď: pod zemou.

Keďže stúpajúce teploty a sucho vysychajú rieky a roztápajú horské ľadovce, ľudia sú čoraz viac závislí na vode pod nohami. V súčasnosti zásobujú zdroje podzemnej vody pitnej vody pre takmer polovicu svetovej populácie a približne 40 percent vody používanej na zavlažovanie na celom svete .

Mnoho ľudí si neuvedomuje, aká stará – a aká zraniteľná – veľká časť tejto vody je.

Väčšina vody uloženej pod zemou tam bola desiatky rokov a veľká časť z nej ležala stovky, tisíce alebo dokonca milióny rokov. Staršie podzemné vody majú tendenciu sa zdržiavať hlboko pod zemou, kde sú menej ľahko ovplyvnené povrchovými podmienkami ako je sucho a znečistenie.

Keďže plytšie studne vysychajú pod tlakom rozvoja miest, populačného rastu a klimatických zmien, stará podzemná voda je čoraz dôležitejšia.

Pitie starovekej podzemnej vody

Keby ste zahryzli do kúska chleba starého 1000 rokov, pravdepodobne by ste si to všimli.

Aj voda, ktorá je pod zemou tisíc rokov, môže chutiť inak. Vylúhuje prírodné chemikálie z okolitej horniny, čím sa mení jej obsah minerálov.

Niektoré prírodné kontaminanty spojené s vekom podzemných vôdako lítium zvyšujúce náladu - môže mať pozitívne účinky. Iné kontaminanty, ako je železo a mangán, môžu byť problematické.

Staršie podzemné vody sú tiež niekedy príliš slané na pitie bez drahej liečby. Tento problém môže byť horší v blízkosti pobrežia: Prečerpávanie vytvára priestor, ktorý môže nasávať morskú vodu do vodonosných vrstiev a kontaminovať zásoby pitia.

Starovekej podzemnej vode môže trvať tisíce rokov, kým sa prirodzene obnoví.

A ako Kalifornia videla počas sucha v rokoch 2011-2017, prirodzené podzemné skladovacie priestory sa pri vyprázdňovaní stláčajú, takže nie je možné doplniť do predchádzajúcej kapacity . Toto zhutnenie zase spôsobí, že pôda nad ňou praskne, vybočí a potopí sa.

Napriek tomu sú dnes ľudia vŕtanie hlbších vrtov na západe keďže suchá vyčerpávajú povrchovú vodu a farmy sa viac spoliehajú na podzemnú vodu.

Čo znamená, že voda je „stará“?

Predstavme si búrku nad centrálnou Kaliforniou pred 15 000 rokmi. Keď sa búrka prevalí na územie dnešného San Francisca, väčšina dažďa spadne do Tichého oceánu, kde sa nakoniec vyparí späť do atmosféry.

Trochu dažďa však padá aj do riek a jazier a na suchú zem. Keď dážď presakuje vrstvami pôdy, pomaly sa dostáva do „prúdok“ podzemnej vody.

Niektoré z týchto ciest vedú stále hlbšie a hlbšie, kde sa voda zhromažďuje v štrbinách v skalnom podloží stovky metrov pod zemou.

Voda zhromaždená v týchto podzemných zásobách je v istom zmysle odrezaná od aktívneho vodného cyklu – aspoň v časových intervaloch relevantných pre ľudský život.

V kalifornskom suchom Central Valley, veľká časť prístupnej starovekej vody bola odčerpané zeme, väčšinou pre poľnohospodárstvo. Tam, kde by časový plán prirodzeného doplňovania bol rádovo tisícročia, poľnohospodárske priesaky čiastočne doplnila niektoré vodonosné vrstvy novšími – príliš často znečistená – voda.

V skutočnosti miesta ako Fresno teraz aktívne dopĺňajú vodonosné vrstvy čistou vodou (ako je upravená odpadová voda alebo dažďová voda) v procese známom ako „ riadené dobíjanie vodonosnej vrstvy .'

V roku 2014, uprostred najhoršieho sucha v modernej pamäti, sa Kalifornia stala posledným západným štátom prijať zákon vyžadujúce miestne plány udržateľnosti podzemných vôd. Podzemná voda môže byť odolná voči vlnám horúčav a klimatickým zmenám, no ak to všetko využijete, máte problém.

Jedna odpoveď na dopyt po vode? Vŕtajte hlbšie. No predsa tá odpoveď nie je udržateľný .

Po prvé, je to drahé: Veľké poľnohospodárske spoločnosti a firmy na ťažbu lítia majú tendenciu byť tým typom investorov, ktorí si môžu dovoliť vŕtať dostatočne hlboko. malé vidiecke komunity nemôžu .

Po druhé, akonáhle budete čerpať starú podzemnú vodu, vodonosné vrstvy potrebujú čas na doplnenie. Môže dôjsť k prerušeniu tokov, čo spôsobí zablokovanie prirodzeného prívodu vody do prameňov, mokradí a riek. Medzitým môže zmena tlaku pod zemou destabilizovať zem, spôsobiť potopenie pôdy a dokonca čo vedie k zemetraseniam .

Tretia je kontaminácia: Zatiaľ čo hlboká, na minerály bohatá staroveká podzemná voda je často čistejšia a bezpečnejšia na pitie ako mladšia, plytšia podzemná voda, prečerpávanie to môže zmeniť.

Keďže regióny s nedostatkom vody sa viac spoliehajú na hlbokú podzemnú vodu, prečerpávanie znižuje hladinu podzemnej vody a odčerpáva znečistenú modernú vodu, ktorá sa môže miešať so staršou vodou. Toto miešanie spôsobuje zhoršenie kvality vody , čo vedie k dopytu po stále hlbších vrtoch.

Čítanie histórie klímy v starovekých podzemných vodách

Existujú aj iné dôvody, prečo sa starať o starú podzemnú vodu. Rovnako ako skutočné fosílie, aj extrémne stará „fosílna podzemná voda“ nás môže poučiť o minulosti.

Predstavte si našu prehistorickú búrku znova: pred 15 000 rokmi bolo podnebie úplne iné ako dnes. Chemikálie, ktoré sa rozpustili v starovekých podzemných vodách, sú dnes zistiteľné a otvárajú okná do minulého sveta. Niektoré rozpustené chemikálie fungujú ako hodiny, ktoré vedcom hovoria o veku podzemnej vody.

Napríklad vieme, ako rýchlo sa rozpadá rozpustený uhlík-14 a kryptón-18, takže ich môžeme zmerať a vypočítať, kedy voda naposledy interagovala so vzduchom.

Mladšia podzemná voda, ktorá zmizla v podzemí po 50. rokoch minulého storočia, má jedinečný, človekom vytvorený chemický podpis: vysoké hladiny trícia z testovania atómových bômb.

Ostatné rozpustené chemikálie sa správajú ako malé teplomery.

Napríklad vzácne plyny ako argón a xenón sa rozpúšťajú viac v studenej vode ako v teplej vode, pozdĺž presne známej teplotnej krivky. Akonáhle je podzemná voda izolovaná od vzduchu, rozpustené vzácne plyny toho veľa nenarobia. Vďaka tomu si zachovávajú informácie o podmienkach prostredia v čase, keď voda prvýkrát prenikla do podpovrchu.

Koncentrácie vzácnych plynov vo fosílnych podzemných vodách poskytli niektoré z našich najspoľahlivejších odhadov teplota na súši počas poslednej doby ľadovej .

Takéto zistenia poskytujú pohľad na moderné podnebie, vrátane toho, aká citlivá je priemerná teplota Zeme na oxid uhličitý v atmosfére. Tieto metódy podporujú a nedávna štúdia zistilo oteplenie o 3,4 stupňa Celzia pri každom zdvojnásobení oxidu uhličitého.

Minulosť a budúcnosť podzemných vôd

Ľudia v niektorých regiónoch, napríklad v Novom Anglicku, už roky pijú starú podzemnú vodu s malým nebezpečenstvom vyčerpania použiteľných zásob. Pravidelné zrážky a rôzne zdroje vody – vrátane povrchovej vody v jazerách, riekach a snehových nádielkoch – poskytujú alternatívy k podzemnej vode a tiež dopĺňajú vodonosné vrstvy novou vodou.

Ak vodonosné vrstvy dokážu držať krok s dopytom, voda možno používať udržateľne .

Na západe však viac ako storočie neriadeného a nadmerného využívania vody znamená, že niektoré z miest najviac závislých od podzemnej vody – suché regióny náchylné na sucho – premrhali staré vodné zdroje, ktoré kedysi existovali pod zemou.

Slávny precedens pre tento problém je na Veľkých pláňach. Staroveká voda z Ogallala Aquifer zásobuje pitnou vodou a zavlažovaním milióny ľudí a fariem od Južnej Dakoty po Texas. Ak by ľudia túto vodonosnú vrstvu vysušili, prirodzené doplnenie by trvalo tisíce rokov .

Je to životne dôležitý nárazník proti suchu, ale zavlažovanie a poľnohospodárstvo náročné na vodu znižujú hladinu vody neudržateľným tempom .

Ako sa planéta otepľuje, starodávna podzemná voda je čoraz dôležitejšia – či už tečie z vášho kuchynského kohútika, zavlažuje potravinárske plodiny alebo ponúka varovania o minulosti Zeme, ktoré nám môžu pomôcť pripraviť sa na neistú budúcnosť.

Marissa Grunesová , Environmental Fellow, Harvardská univerzita ; Alan Seltzer , vedecký pracovník v námornej chémii a geochémii, Oceánografický inštitút Woods Hole ; a Kevin M. Befus , odborný asistent hydrogeológie, University of Arkansas .

Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.