Голод и засуха: Проблемы с питьевой водой назревают в США и по всему миру

По мере того, как прогноз засухи на западе США становится все более мрачным, внимание вновь обращается к грунтовым водам - буквально, воде, хранящейся в земле. Это самый распространенный и надежный источник пресной воды на Земле, но он не безграничен.

Скважины, которые люди бурят для доступа к подземным водам, обеспечивают почти половину воды, используемой для орошаемого земледелия в США, и снабжают питьевой водой более 100 миллионов американцев. К сожалению, повсеместная откачка воды приводит к снижению уровня грунтовых вод в некоторых районах, включая большую часть долины Сан-Хоакин в Калифорнии и Высокие равнины Канзаса.

В ходе недавнего исследования ученые составили карту расположения и глубины колодцев в 40 странах мира и обнаружили, что миллионы колодцев могут пересохнуть, если уровень грунтовых вод снизится всего на несколько метров. Хотя в разных странах существуют разные решения, мы считаем, что самым важным для защиты колодцев от истощения является рациональное использование подземных вод - особенно в таких странах, как США, которые используют большое их количество.

В каких странах сегодня используется больше всего подземных вод

Люди копали колодцы для получения воды на протяжении тысячелетий. В качестве примера можно привести колодцы возрастом 7 400 лет в Чешской Республике и Германии, 8 000-летние колодцы в восточном Средиземноморье и 10 000-летние колодцы на Кипре. Сегодня колодцы обеспечивают 40% воды, используемой для орошения во всем мире, и снабжают миллиарды людей питьевой водой.

Грунтовые воды текут через крошечные пространства в отложениях и подстилающих их коренных породах. В некоторых местах, называемых зонами разгрузки, подземные воды поднимаются на поверхность, попадая в озера, реки и ручьи. В других местах, называемых зонами пополнения, вода просачивается глубоко в землю либо в результате выпадения осадков, либо в результате утечки из рек, озер и ручьев.

Последствия снижения уровня грунтовых вод

Снижение уровня грунтовых вод может иметь множество нежелательных последствий. Поверхность земли опускается по мере уплотнения подземных слоев глины. Проникновение морской воды может загрязнить запасы подземных вод и сделать их слишком солеными для использования без энергоемкой очистки. Речная вода может просачиваться в подземные водоносные горизонты, в результате чего на поверхности остается меньше воды.

Истощение подземных вод также может привести к пересыханию колодцев, когда верхний слой грунтовых вод - так называемый уровень грунтовых вод - опускается так далеко, что глубины колодца не хватает, чтобы до него добраться, в результате чего колодец остается буквально сухим и высоким. Однако до недавнего времени было мало что известно о том, насколько уязвимы колодцы во всем мире к истощению из-за снижения уровня грунтовых вод.

Глобальной базы данных по колодцам не существует, поэтому за шесть лет мы собрали 134 уникальные базы данных по строительству колодцев в 40 разных странах. В общей сложности мы проанализировали почти 39 миллионов записей о строительстве колодцев, включая местоположение каждого колодца, причину его строительства и его глубину.

Новые результаты показывают, что колодцы жизненно важны для жизнеобеспечения людей, а учет глубины колодцев помог нам увидеть, насколько колодцы уязвимы к пересыханию.

Миллионы скважин под угрозой

Новый анализ позволил сделать два основных вывода. Во-первых, до 20% скважин по всему миру находятся не более чем на 16 футов (5 метров) ниже уровня грунтовых вод. Это означает, что эти скважины пересохнут, если уровень грунтовых вод снизится всего на несколько футов.

Во-вторых, ученые обнаружили, что в некоторых местах, где уровень грунтовых вод снижается, новые скважины копаются не намного глубже, чем старые. В некоторых районах, например, в восточной части Нью-Мексико, новые скважины бурятся не глубже старых, потому что более глубокие слои породы непроницаемы и содержат соленую воду. В этих районах вероятность того, что новые скважины пересохнут, по крайней мере, такая же, как и у старых скважин.

Подводные скважины пересыхают в США

В некоторых местах, включая западные районы США, скважины уже выходят из строя. В предыдущих исследованиях мы подсчитали, что на западе США пересыхает 1 из 30 колодцев, а в некоторых районах южной части Центральной долины Калифорнии - 1 из 5.

В Центральной долине и юго-восточной Аризоне вода в колодцах уже заканчивается. За пределами Юго-Запада колодцы пересыхают в таких разных штатах, как Мэн, Иллинойс и Орегон.

Что делать, если колодец иссяк

Как домашние хозяйства могут приспособиться к ситуации, когда колодец иссякает? Вот пять стратегий, каждая из которых имеет свои недостатки.

- Выкопать новый, более глубокий колодец. Этот вариант возможен только в том случае, если пресные грунтовые воды залегают на большой глубине. Во многих водоносных горизонтах более глубокие грунтовые воды, как правило, более соленые, чем мелкие, поэтому глубокое бурение - это не более чем временное решение. А поскольку новые скважины стоят дорого, такой подход благоприятствует более состоятельным пользователям подземных вод и вызывает вопросы справедливости.

- Продать участок. Этот вариант часто рассматривается, если строительство новой скважины не по карману. Бурение новой бытовой скважины на юго-западе США может стоить десятки тысяч долларов. Но продать недвижимость, не имеющую доступа к надежному и удобному водоснабжению, может быть непросто.

- Отвод или доставка воды из альтернативных источников, таких как близлежащие реки или озера. Этот подход возможен только в том случае, если поверхностные водные ресурсы еще не зарезервированы для других пользователей или находятся слишком далеко. Даже если близлежащие поверхностные воды доступны, очистить их качество, чтобы сделать их безопасными для питья, может быть сложнее, чем очистить воду из колодца.

- Сократите потребление воды, чтобы замедлить или остановить снижение уровня грунтовых вод. Это может означать переход на менее водоемкие культуры или внедрение ирригационных систем, снижающих потери воды. Такие подходы могут снизить прибыль фермеров или потребовать предварительных инвестиций в новые технологии.

- Ограничить или отказаться от деятельности, требующей большого количества воды, например, от ирригации. Эта стратегия может быть сложной, если орошаемые земли дают более высокие урожаи, чем неорошаемые. Последние исследования показывают, что некоторые земли в центральной части США не подходят для орошаемого земледелия.

Приемы защиты колодцев от истощения

Домашние хозяйства и общины могут предпринять активные шаги для защиты колодцев от истощения. Например, один из нас тесно сотрудничает с Ребеккой Нельсон из Мельбурнской юридической школы в Австралии, чтобы составить карту разрешений на забор подземных вод - процесс получения разрешения на забор подземных вод - по всему западу США.

Государственные и местные органы могут распределять разрешения на забор подземных вод таким образом, чтобы помочь стабилизировать падающий уровень подземных вод в долгосрочной перспективе, или таким образом, чтобы определить приоритеты определенных водопользователей. Принятие и обеспечение соблюдения политики, направленной на ограничение истощения подземных вод, может помочь защитить колодцы от истощения. Хотя ограничить использование такого важного ресурса, как вода, может быть трудно, мы считаем, что в большинстве случаев простое углубление бурения не является устойчивым путем развития.