Den voksende efterspørgsel efter dybere brønde udnytter gamle vandreserver

Samfund, der er afhængige af Colorado-floden, står over for en vandkrise. Lake Mead, flodens største reservoir, er faldet til niveauer, der ikke er set, siden den blev skabt ved opførelsen af ​​Hoover Dam for omkring et århundrede siden. Arizona og Nevada står over for deres første obligatoriske vandnedskæringer nogensinde, mens der frigives vand fra andre reservoirer for at holde Colorado Rivers vandkraftværker kørende.

Hvis selv det mægtige Colorado og dets reservoirer ikke er immune over for varmen og tørken, der forværres af klimaændringer, hvor vil Vesten få sit vand?

Der er ét skjult svar:under jorden.

Mens stigende temperaturer og tørke udtørrer floder og smelter bjerggletsjere, mennesker er i stigende grad afhængige af vandet under deres fødder. Grundvandsressourcer leverer i øjeblikket drikkevand til næsten halvdelen af ​​verdens befolkning og omkring 40 % af vandet, der bruges til kunstvanding globalt.

Hvad mange mennesker ikke er klar over, er hvor gammelt - og hvor sårbart - meget af det vand er.

Det meste vand, der er lagret under jorden, har været der i årtier, og meget af det har siddet i hundredvis, tusinder eller endda millioner af år. Ældre grundvand har en tendens til at opholde sig dybt under jorden, hvor den mindre let påvirkes af overfladeforhold som tørke og forurening.

Efterhånden som lavvandede brønde tørrer ud under presset fra byudvikling, befolkningstilvækst og klimaændringer, gammelt grundvand bliver stadig vigtigere.

At drikke gammelt grundvand

Hvis du bider i et stykke brød, der var 1, 000 år gammel, du vil sikkert bemærke.

Vand, der har været under jorden i tusind år, kan smage anderledes, også. Det udvasker naturlige kemikalier fra den omgivende sten, ændring af mineralindholdet. Nogle naturlige forurenende stoffer forbundet med grundvandets alder - som humørforstærkende lithium - kan have positive effekter. Andre forurenende stoffer, som jern og mangan, kan være besværligt.

Ældre grundvand er også nogle gange for salt til at drikke uden dyr behandling. Dette problem kan være værre nær kysterne:Overpumpning skaber plads, der kan trække havvand ind i grundvandsmagasiner og forurene drikkevarer.

Gammelt grundvand kan tage tusinder af år at genopbygge naturligt. Og, som Californien så under sin tørke i 2011-2017, naturlige underjordiske lagerrum komprimeres, når de tømmes, så de ikke kan fylde op til deres tidligere kapacitet. Denne komprimering får igen jorden ovenover til at revne, spænde og vask.

Alligevel borer folk i dag dybere brønde i Vesten, da tørke udtømmer overfladevand og gårde er mere afhængige af grundvand.

Hvad betyder det, at vand er 'gammelt'?

Lad os forestille os en regnstorm over det centrale Californien 15, 000 år siden. Mens stormen ruller over det, der nu hedder San Francisco, det meste af regnen falder i Stillehavet, hvor det til sidst vil fordampe tilbage til atmosfæren. Imidlertid, noget regn falder også i floder og søer og over tørt land. Mens den regn siver gennem lag af jord, den kommer ind i langsomt rislende "strømningsstier" af underjordisk vand.

Nogle af disse veje fører dybere og dybere, hvor vandet samler sig i sprækker i grundfjeldet hundreder af meter under jorden. Vandet samlet i disse underjordiske reserver er på en måde afskåret fra det aktive vandkredsløb - i det mindste på tidsskalaer, der er relevante for menneskeliv.

I Californiens tørre Central Valley, meget af det tilgængelige gamle vand er blevet pumpet ud af jorden, mest til landbruget. Hvor den naturlige genopfyldningstidsskala ville være i størrelsesordenen årtusinder, landbrugsnedsivning har delvist genopfyldt nogle grundvandsmagasiner med nyere - alt for ofte forurenet - vand. Faktisk, steder som Fresno genopfylder nu aktivt akviferer med rent vand (såsom behandlet spildevand eller regnvand) i en proces kendt som "managed aquifer recharge."

I 2014, midtvejs gennem deres værste tørke i moderne hukommelse, Californien blev den sidste vestlige stat til at vedtage en lov, der kræver lokale bæredygtighedsplaner for grundvand. Grundvand kan være modstandsdygtigt over for hedebølger og klimaændringer, men hvis du bruger det hele, du er i problemer.

Et svar på vandbehovet? Bor dybere. Men det svar er ikke holdbart.

Først, det er dyrt:Store landbrugsvirksomheder og lithiumminevirksomheder har tendens til at være den slags investorer, der har råd til at bore dybt nok, mens små landdistrikter ikke kan.

Sekund, når du pumper gammelt grundvand, vandførende lag skal have tid til at blive genopfyldt. Strømningsveje kan blive forstyrret, kvælning af en naturlig vandforsyning til kilder, vådområder og floder. I mellemtiden, ændringen i tryk under jorden kan destabilisere jorden, få land til at synke og endda føre til jordskælv.

For det tredje er forurening:Mens dyb, mineralrigt gammelt grundvand er ofte renere og sikrere at drikke end yngre, lavere grundvand, overpumpning kan ændre det. I takt med at områder, der er bundet af vand, er mere afhængige af dybt grundvand, overpumpning sænker vandspejlet og trækker forurenet moderne vand ned, der kan blandes med det ældre vand. Denne blanding får vandkvaliteten til at forringes, fører til efterspørgsel efter stadigt dybere brønde.

Læsning af klimahistorie i gammelt grundvand

Der er andre grunde til at bekymre sig om gammelt grundvand. Ligesom faktiske fossiler, ekstremt gammelt "fossilt grundvand" kan lære os om fortiden.

Forestil dig vores forhistoriske regnvejr igen:15, For 000 år siden, klimaet var helt anderledes end i dag. Kemikalier, der er opløst i gammelt grundvand, kan spores i dag, åbne vinduer ind i en tidligere verden. Visse opløste kemikalier fungerer som ure, fortæller forskerne grundvandets alder. For eksempel, vi ved, hvor hurtigt opløst kulstof-14 og krypton-18 henfalder, så vi kan måle dem for at beregne, hvornår vandet sidst interagerede med luft.

Yngre grundvand, der forsvandt under jorden efter 1950'erne, har en unik, menneskeskabt kemisk signatur:høje niveauer af tritium fra atombombetest.

Andre opløste kemikalier opfører sig som små termometre. Ædelgasser som argon og xenon, for eksempel, opløses mere i koldt vand end i varmt vand, langs en præcis kendt temperaturkurve. Når grundvandet er isoleret fra luften, opløste ædelgasser gør ikke meget. Som resultat, de bevarer information om miljøforhold på det tidspunkt, hvor vandet første gang sivede ned i undergrunden.

Koncentrationerne af ædelgasser i fossilt grundvand har givet nogle af vores mest pålidelige skøn over temperaturen på land under den sidste istid. Sådanne fund giver indsigt i moderne klimaer, herunder hvor følsom Jordens gennemsnitstemperatur er over for kuldioxid i atmosfæren. Disse metoder understøtter en nylig undersøgelse, der fandt en opvarmning på 3,4 grader Celsius med hver fordobling af kuldioxid.

Grundvandets fortid og fremtid

Folk i nogle regioner, ligesom New England, har drukket gammelt grundvand i årevis med ringe fare for at udtømme brugbare forsyninger. Regelmæssig nedbør og varierede vandkilder – herunder overfladevand i søer, floder og snepakning – giv alternativer til grundvandet og fyld også vandførende lag med nyt vand. Hvis vandførende lag kan følge med efterspørgslen, vandet kan bruges bæredygtigt.

Ude mod vest, selvom, over et århundrede med ukontrolleret og ublu vandforbrug betyder, at nogle af de steder, der er mest afhængige af grundvand – tørre regioner, der er sårbare over for tørke – har spildt de gamle vandressourcer, der engang eksisterede under jorden.

En berømt præcedens for dette problem er i Great Plains. Der, det gamle vand i Ogallala-akviferen leverer drikkevand og kunstvanding til millioner af mennesker og gårde fra South Dakota til Texas. Hvis folk skulle pumpe denne akvifer tør, det ville tage tusinder af år at genopfylde naturligt. Det er en vital buffer mod tørke, alligevel sænker kunstvanding og vandintensivt landbrug sine vandstande med uholdbare hastigheder.

Mens planeten opvarmes, Gammelt grundvand bliver stadig vigtigere - uanset om det strømmer fra din køkkenhane, kunstvanding af fødevareafgrøder, eller tilbyde advarsler om Jordens fortid, der kan hjælpe os med at forberede os på en usikker fremtid.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.