הצורך שלנו במים הוא ניפוח בארות תת-קרקעיות עתיקות. כמה זמן הם יכולים להחזיק מעמד?

(ovbelov/iStock/Getty Images)

קהילות המסתמכות על נהר הקולורדו מתמודדות עם משבר מים. אגם מיד, המאגר הגדול ביותר של הנהר, ירד לרמות שלא נראו מאז שנוצר על ידי בניית סכר הובר לפני כמאה שנה.

אריזונה ונבאדה כן מתמודדים עם קיצוץ המים הראשון שלהם אי פעם , בזמן שהמים נמצאים משוחררים ממאגרים אחרים כדי לשמור על תחנות כוח המים של נהר הקולורדו פועלות.

אם אפילו קולורדו האדירה ומאגריה אינם חסינים מפני החום והבצורת שהחריפו שינוי אקלים , מאיפה המערב ישיג את מימיו?



יש תשובה אחת נסתרת: מתחת לאדמה.

עם עליית הטמפרטורות והבצורת מייבשים נהרות וממיסים קרחונים הרים, אנשים תלויים יותר ויותר במים שמתחת לרגליהם. משאבי מי תהום מספקים כיום שתייה של כמעט מחצית מאוכלוסיית העולם ו בערך 40 אחוז מהמים המשמשים להשקיה ברחבי העולם .

מה שאנשים רבים לא מבינים הוא כמה עתיקים - וכמה פגיעים - חלק גדול מהמים האלה.

רוב המים שנאגרו מתחת לאדמה היו שם כבר עשרות שנים, וחלק ניכר מהם ישב במשך מאות, אלפי או אפילו מיליוני שנים. מי תהום ישנים יותר נוטים לשכון עמוק מתחת לאדמה, היכן שהם נמצאים מושפע פחות בקלות מתנאי פני השטח כמו בצורת וזיהום.

כאשר בארות רדודות יותר מתייבשות תחת לחץ של פיתוח עירוני, גידול אוכלוסיה ושינויי אקלים, מי התהום הישנים הופכים חשובים יותר ויותר.

שתיית מי תהום עתיקים

אם הייתם נוגסים בחתיכת לחם בת 1,000 שנה, בטח תשימו לב.

גם מים שנמצאים מתחת לאדמה כבר אלף שנים יכולים לטעום שונה. הוא מטיף כימיקלים טבעיים מהסלע שמסביב, משנה את תכולת המינרלים שלו.

כמה מזהמים טבעיים קשור לעידן מי התהוםכמו ליתיום משפר מצב רוח - יכול להיות השפעות חיוביות. מזהמים אחרים, כמו ברזל ומנגן, יכולים להיות מטרידים.

מי תהום ישנים גם לפעמים מלוח מדי לשתות ללא טיפול יקר. בעיה זו עלולה להיות גרועה יותר ליד החופים: שאיבת יתר יוצרת מרחב שיכול למשוך מי ים לאקוויפרים ולזהם את אספקת השתייה.

מי תהום עתיקים יכולים לקחת אלפי שנים להתחדש באופן טבעי.

וכפי שראתה קליפורניה במהלך הבצורת שלה 2011-2017, חללי אחסון תת קרקעיים טבעיים נדחסים כשהם מתרוקנים, כך שהם לא יכולים למלא מחדש את היכולת הקודמת שלהם . דחיסה זו בתורה גורמת לאדמה מעל להיסדק, להסתגר ולשקוע.

אבל אנשים היום כן קידוח בארות עמוקות יותר במערב ככל שהבצורת מדלדלת מים עיליים וחוות נשענות יותר על מי תהום.

מה המשמעות של מים 'ישנים'?

בואו נדמיין סופת גשם מעל מרכז קליפורניה לפני 15,000 שנה. כשהסערה מתגלגלת על מה שעכשיו סן פרנסיסקו, רוב הגשם יורד לאוקיינוס ​​השקט, שם הוא יתנדף בסופו של דבר בחזרה לאטמוספירה.

עם זאת, מעט גשם יורד גם לתוך נהרות ואגמים ומעל יבשה. כשהגשם הזה מחלחל מבעד לשכבות אדמה, הוא נכנס לאיטם ל'נתיבי זרימה' של מים תת קרקעיים.

חלק מהשבילים הללו מובילים עמוק יותר ויותר, שם נאספים מים בסדקים בתוך הסלע מאות מטרים מתחת לאדמה.

המים הנאספים בשמורות התת-קרקעיות הללו מנותקים במובן מסוים ממחזור המים הפעיל - לפחות בלוחות זמנים הרלוונטיים לחיי אדם.

בסנטרל ואלי הצחיח של קליפורניה, הרבה מהמים העתיקים הנגישים היה נשאב החוצה של כדור הארץ, בעיקר לחקלאות. היכן שלוח הזמנים של ההתחדשות הטבעית יהיה בסדר גודל של אלפי שנים, חלחול חקלאי מילא מחדש חלקית של אקוויפרים חדשים יותר - מזוהמים לעתים קרובות מדי - מים.

למעשה, מקומות כמו פרסנו ממלאים כעת באופן פעיל אקוויפרים במים נקיים (כגון שפכים מטופלים או מי סערה) בתהליך המכונה ' טעינת אקוויפר מנוהלת .'

ב-2014, באמצע הבצורת הקשה ביותר בזיכרון המודרני, קליפורניה הפכה למדינה המערבית האחרונה להעביר חוק הדורשים תוכניות קיימות של מי תהום מקומיות. מי התהום אולי עמידים בפני גלי חום ושינויי אקלים, אבל אם אתה משתמש בכולם, אתה בבעיה.

תגובה אחת לביקוש למים? לקדוח עמוק יותר. ובכל זאת התשובה הזו אינו בר קיימא .

ראשית, זה יקר: חברות חקלאיות גדולות וחברות כריית ליתיום נוטות להיות מסוג המשקיעים שיכולים להרשות לעצמם לקדוח מספיק עמוק, בעוד קהילות כפריות קטנות לא יכולות .

שנית, ברגע שאתה שואב מי תהום עתיקים, אקוויפרים צריכים זמן להתמלא מחדש. נתיבי זרימה עלולים להשתבש, ולחנק את אספקת המים הטבעית למעיינות, אדמות ביצות ונהרות. בינתיים, השינוי בלחץ מתחת לאדמה יכול לערער את יציבות כדור הארץ, גורם לאדמה לשקוע ואפילו מוביל לרעידות אדמה .

שלישית היא זיהום: בעוד שמי תהום עתיקים עמוקים ועשירים במינרלים הם לרוב נקיים ובטוחים יותר לשתייה מאשר מי תהום צעירים ורדודים יותר, שאיבת יתר יכולה לשנות זאת.

מכיוון שאזורים עם רצועות מים מסתמכים ביתר שאת על מי תהום עמוקים, שאיבת יתר מורידה את שולחן המים ושואבת מים מודרניים מזוהמים שיכולים להתערבב עם המים הישנים. הערבוב הזה גורם לאיכות המים להידרדר , מה שמוביל לביקוש לבארות עמוקות יותר ויותר.

קריאת היסטוריית האקלים במי תהום עתיקים

ישנן סיבות אחרות לדאוג למי תהום עתיקים. כמו מאובנים ממשיים, 'מי תהום מאובנים' ישנים ביותר יכולים ללמד אותנו על העבר.

דמיינו שוב את סופת הגשם הפרהיסטורית שלנו: לפני 15,000 שנה, האקלים היה שונה לגמרי מהיום. כימיקלים שהומסו במי תהום עתיקים ניתנים לזיהוי היום, ופותחים חלונות לעולם עבר. כימיקלים מומסים מסוימים פועלים כשעונים, ומספרים למדענים על גיל מי התהום.

לדוגמה, אנו יודעים באיזו מהירות מתפרקים פחמן-14 וקריפטון-18, כך שנוכל למדוד אותם כדי לחשב מתי פעם אחרונה המים התקשרו עם האוויר.

למי תהום צעירים יותר שנעלמו מתחת לאדמה לאחר שנות ה-50 יש חתימה כימית ייחודית מעשה ידי אדם: רמות גבוהות של טריטיום מבדיקות פצצות אטום.

כימיקלים מומסים אחרים מתנהגים כמו מדי חום זעירים.

גזים אצילים כמו ארגון וקסנון, למשל, מתמוססים יותר במים קרים מאשר במים חמים, לאורך עקומת טמפרטורה ידועה במדויק. ברגע שמי התהום מבודדים מהאוויר, גזים אצילים מומסים לא עושים הרבה. כתוצאה מכך, הם משמרים מידע על תנאי הסביבה בזמן שהמים חלחלו לראשונה אל תת הקרקע.

ריכוזי הגזים האצילים במי תהום מאובנים סיפקו כמה מההערכות האמינות ביותר שלנו לגבי טמפרטורה ביבשה בתקופת הקרח האחרונה .

ממצאים כאלה מספקים תובנה לגבי האקלים המודרני, כולל עד כמה הטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ רגישה לפחמן דו חמצני באטמוספרה. שיטות אלו תומכות בא מחקר אחרון שמצא 3.4 מעלות צלזיוס של התחממות עם כל הכפלה של פחמן דו חמצני.

העבר והעתיד של מי התהום

אנשים באזורים מסוימים, כמו ניו אינגלנד, שותים מי תהום עתיקים במשך שנים עם סכנה מועטה של ​​מיצוי אספקה ​​שמישה. גשמים רגילים ומקורות מים מגוונים - כולל מים עיליים באגמים, נהרות ואריזת שלג - מספקים חלופות למי התהום וגם ממלאים את האקוויפרים במים חדשים.

אם אקוויפרים יכולים לעמוד בביקוש, המים יכול לשמש בר קיימא .

עם זאת, במערב, למעלה ממאה שנים של שימוש בלתי מנוהל ומוגזם במים פירושו שכמה מהמקומות התלויים ביותר במי תהום - אזורים צחיחים הפגיעים לבצורת - בזבזו את משאבי המים העתיקים שהיו בעבר מתחת לאדמה.

תקדים מפורסם לבעיה זו נמצא במישורים הגדולים. שם, המים העתיקים של אקוויפר אוגלאלה מספקים מי שתייה והשקיה למיליוני אנשים וחוות מדרום דקוטה ועד טקסס. אם אנשים היו שואבים את האקוויפר הזה יבש, זה ייקח אלפי שנים למילוי טבעי .

זהו חיץ חיוני נגד בצורת, אך עם זאת השקיה וחקלאות עתירת מים מורידים את מפלס המים שלה בשיעורים לא קיימא .

ככל שכדור הארץ מתחמם, מי התהום העתיקים הופכים חשובים יותר ויותר - בין אם זורמים מברז המטבח שלך, השקיית גידולי מזון או אזהרות לגבי העבר של כדור הארץ שיכולים לעזור לנו להתכונן לעתיד לא ברור.

מריסה גרונס , עמית לאיכות הסביבה, אוניברסיטת הרוורד ; אלן סלצר , עוזר מדען בכימיה ימית וגיאוכימיה, מכון האוקיאנוגרפי של Woods Hole ; ו קווין מ' בפוס , פרופסור עוזר להידרגיאולוגיה, אוניברסיטת ארקנסו .

מאמר זה פורסם מחדש מ השיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.