Изтощаването на запасите от подпочвена вода: кризи с питейната вода, земетресения и потъване на градове

Само 0,023% от масата на Земята се пада на водата, а 97,5% от нея е солена. Запасите от прясна вода не са големи и почти 70% от тях се намират в ледовете на Арктика и Антарктида, които в момента активно се топят и прясната вода се превръща в солена. Най-значителните запаси на прясна вода се намират под земята. В много райони, особено там, където запасите от вода на повърхността са недостатъчни, подпочвените води са единствения източник за удовлетворяване на битовите, промишлените и селскостопански нужди за питейна и техническа вода. На дадения момент човечеството черпи под земята 3,5 пъти повече вода, отколкото тя успява да се образува там. Какви могат да бъдат последствията от твърде активното изпомпване на подземните водоносни хоризонти?

Изпомпването на подземните води протича много бързо. Наскоро учени от Университета в Аризона пресметнаха, че през ХХ век само САЩ са загубили 800 куб.км вода. Този обем ще стигне да се покрият щатите Монтана, Айдахо, Уайоминг, Невада , Юта, Колорадо, Аризона и Ню-Мексико, а също така голяма част от Калифорния. За същото време водните хоризонти са се попълнили приблизително с 220 куб. км подпочвени води.

В Индия ситуацията е още по-лоша. В северната част на страната подземните води се изпомпват 54 пъти по-бързо, отколкото се попълват. При това в повечето региони на Земята зависимостта от подпочвените води е много голяма. Например, пак в Индия, изпомпваната подпочвена вода, е 85% от цялото потребление на прясна вода. В Европа този показател е 75%.

Рано или късно подпочвените води ще свършат. Кога това ще се случи, геолозите не могат да кажат. Надеждата е, че запасите от подпочвени води по естествен начин ще се попълват за сметка на дъждовете и снеговалежите. Водата ще се просмуква в почвата и ще попада на водоносните хоризонти. Но голямо количество от дъждовната вода се изпарява и попада в атмосферата преди да се окаже под земята. За ускоряване на този процес важна роля играе строителството на пътища, улици, сгради и бетонни съоръжения.

Последствия от изпомпването на подпочвените води

Активното изтощаване на водоносните хоризонти нанася вреда, както на околната среда, така и на хората, които използват подпочвените води. Когато запасите се попълват по-бавно, отколкото водата се изпомпва, рано или късно на фермерите тя няма да им стига за поливане на полетата, а някои региони ще изпитват остра нужда от питейна вода. Ако проблемът се разрасне, то това може да доведе до сериозни хуманитарни и икономически последствия. Но това не е единственото последствие. Ето и някои други:

Потъването на водоносните хоризонти

При потъването на водоносния хоризонт, нивото на подземните води, където те могат да бъдат открити и изпомпени, слиза по-дълбоко в земята. При увеличаване на дълбочината на водните сондажи разходите за изпомпване се увеличават. Освен това в резултат на това потъване на подземните води, техния обем може да намалее.

Намаляване на нивото на реките и езерата

Нивото на подземните води пряко е свързано с нивото на водата в реките и езерата, разположени в района на подземния източник на вода. Значителна част от водата в повърхностните водоеми постъпва от подземните източници.

Изпомпването на подземните води може да измени начина на попадане на вода от подземния хоризонт в наземния водоем. В резултат на това протича постепенно пресъхване на реките и езерата, което води до погубването на крайбрежната растителност и промяна на средата за живот на обитаващите там диви животни. В цитираното по-горе изследване на учените от Аризонския университет, те са преметнали, че изпомпването на подземните води за последните 100 години е довело до намаляване на потока вода в реките на САЩ с 50%.

Влошаване качеството на водата

Не всички подземни води са от прясна вода. Водата на не голяма дълбочина и във водните хоризонти под моретата и океаните е солена. В естествени условия границата между пресните и солените водоносни хоризонти е достатъчно стабилна. Но при условията на активно изпомпване на пресните запаси от вода, потъването на хоризонта може да доведе до разрушаването на тази граница.

Освен това, подпочвените води са подложени на химически замърсявания – бензин, нефт, соли за обработка на пътищата и всякакви други химически вещества проникват във водоносните хоризонти през почвата заедно с дъждовната вода и я правят непригодна за поливане и пиене.

Бензин, дизелово гориво, масла и други продукти от преработването на нефт често се съхраняват в специални металически резервоари под земята. Например, всяка бензиностанция има резервоари за бензин и дизелово гориво. Металът е подложен на активна корозия и понякога в резервоарите се получават пукнатини и съответно изтичане. Попадането на такива замърсители в подпочвените води може да доведе до сериозни последствия.

Друг потенциален замърсител са депата за отпадъци. За намаляване риска от възможна екологична вреда, тези обекти трябва имат отдолу защитна повърхност от бетон. Но ако такъв слой отсъства (например при незаконните депа за отпадъци) или е изпълнен некачествено, то в подпочвените води могат да попаднат опасни химически вещества, които да замърсят сериозно подпочвените води.

Потъване на земната повърхност

Намаляването на обема на подпочвените води води до потъване на земната повърхност. В някои райони, където темповете на изпомпване са особено високи, почвата под жилищните и административни сгради , обектите на инфраструктурата започват да потъват, понякога с десетки сантиметра годишно. Това води до разрушаване на пътища, проблеми с водо- и електроснабдяването и напукване и разрушаване на сгради.

През 50-те години на миналия век комуналните служби и фермерите около Токио активно са използвали тамошните подпочвени води . След десетилетие това е довело то това, че почвата под града започнала да потъва. През 1968 година скоростта на този процес е достигнала до 24 см. годишно. В същата година обемът на изпомпената подпочвена вода достигнал своя максимум – 1,5 милиона куб. м. на ден. В отговор на започналата кризисна ситуация, властите в Токио приели закон, ограничаващ изпомпването. В резултат на това, потъването значително намаляло и през 2000 година стигнало до под 1 см. годишно.

Намаляването на обема на изпомпваната вода изисква алтернативни източници на прясна вода. В някои региони те отсъстват , като например, в долината Сан-Хоакин в Калифорния. Долината е разположена на площ от 25,9 хиляди квадратни километра и почти цялата е заета от селскостопански площи. Заради активното използване на подпочвените води от местните фермери, потъването на някои части от долината достига до 60 см. годишно.

Почвата потъва с големи темпове и под столицата на Индонезия Джакарта. Там пропадането е средно с 17 сантиметра годишно, а в някои райони и до 25 см. Ситуацията се усложнява от това, че градът се намира почти на нивото на океана, а по-нататъшното потъване, съчетано с повишаване нивото на океана заради измененията на климата, заплашва с постепенно наводняване на пътищата, електростанциите и жилищните сгради. В резултат на това повече от 10 милиона човека могат да останат без покрив. По тази причина правителството на страната прие решение за срочно преместване на столицата.

В Испания последствията от изпомпването на подпочвените води вече доведе и до човешки жертви. През май 2011 година, в околностите на популярния сред туристите град Лорка в югозападната част на страната, станало земетресение с магнитуд 5,1. В резултат на него загинали десет човека, а стотици получили наранявания. Околностите на Лорка са един от най-сеизмичните райони на страната, а заради строителството на голямо количество артезиански кладенци и активното изпомпване на подпочвените води, потъването там е с най-високите темпове в Европа – до 10 см. годишно. В резултат на използването на подпочвената вода за поливане на околните селскостопански площи, нивото на подпочвените води слязло с 250 м. надолу в земята.

Учените смятат, че именно това е станало причина за земетресението, тъй като то е станало на необичайно малка дълбочина – около 3 км. Слизането на нивото на водоносния хоризонт е увеличил напрежението между два пласта от земни породи, движещи се успоредно един на друг в противоположни посоки. По този начин съществуващото напрежение е достигнало до критично ниво, което предизвикало земетресението. Тези предположения се потвърдили от компютърно моделиране, описващо процесите протичащи под земната повърхност.