Мировые ресурсы подземных вод все быстрее истощаются: уровни резко падают во всем мире, — ученые

27.01.2024

Глобальное исследование показывает, что мировые ресурсы подземных вод истощаются: уровни резко падают во всем мире, и в 21 веке это снижение ускорилось. Тем не менее, все еще есть основания для надежды, пишет ETH Zurich (Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе).

Используя данные измерений из более чем 170 тыс. скважин для мониторинга подземных вод и 1700 систем подземных вод за последние 40 лет, исследователи показали, что глобальные запасы подземных вод сокращаются все более быстрыми темпами.

В засушливых регионах мира, таких как Калифорния, Средиземноморье и Иран, где сельское хозяйство выкачивает воду из-под земли, запасы подземных вод сокращаются особенно быстро.

Сокращение запасов подземных вод ускорилось с 2000 года.

Однако есть также хорошие примеры, когда водоносные горизонты были пополнены и регенерированы с помощью соответствующей политики и других мер.

В начале ноября «Нью-Йорк Таймс» опубликовал материал «Америка расходует свои подземные воды так, словно завтрашнего дня не будет». Журналисты известного СМИ опубликовали расследование о состоянии запасов подземных вод в Соединенных Штатах. Они пришли к выводу, что Соединенные Штаты откачивают слишком много грунтовых вод.

Но США — не единичный случай. «Остальной мир также разбазаривает подземные воды так, как будто завтрашнего дня не будет», — сказал старший научный сотрудник департамента науки об экологических системах в ETH Zurich Хансьерг Сейболд.

Научные доказательства быстрого истощения водных ресурсов

Вместе с исследователями из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) он подтвердил тревожные выводы журналистов. Не только в Северной Америке откачивается слишком много подземных вод, но и в других частях света, где поселились люди.

В результате беспрецедентных кропотливых усилий исследователи собрали и проанализировали данные из более чем 170 тыс. скважин для мониторинга подземных вод и 1700 систем подземных вод за последние 40 лет.

Эти данные измерений показывают, что за последние десятилетия люди значительно расширили добычу подземных вод во всем мире. Уровень воды в большинстве грунтовых водоносных слоев горных пород, известных как водоносные горизонты, резко снизился почти повсеместно в мире с 1980 года. И с 2000 года это сокращение запасов подземных вод ускорилось. Последствия наиболее выражены в водоносных горизонтах в засушливых регионах мира, включая Калифорнию и Высокогорные равнины в США, наряду с Испанией, Ираном и Австралией.

«Мы не были удивлены резким падением уровня грунтовых вод во всем мире, но мы были шокированы тем, насколько ускорились темпы за последние два десятилетия», — говорит Сейболд.

Одной из причин ускоренного снижения уровня грунтовых вод в засушливых регионах Сейболд называет то, что люди интенсивно используют эти районы для сельского хозяйства и выкачивают (слишком) много грунтовых вод на поверхность для орошения сельскохозяйственных культур, например, в Центральной долине Калифорнии.

У мира есть проблема: на всех обитаемых континентах запасы подземных вод, уровень которых снизился в разной степени, отмечены зонами от светло- до темно-красного цвета. (Иллюстрации: Скотт Ясечко, Калифорнийский университет в Беркли)

Выращивание продуктов питания и изменение климата усугубляют проблему

Более того, население мира растет, а это означает, что необходимо производить больше продовольствия, например, в засушливых регионах Ирана. Это одна из стран, где запасы подземных вод сократились больше всего.

Но изменение климата также усугубляет кризис с грунтовыми водами: в последние десятилетия в некоторых районах стало суше и жарче, а это означает, что сельскохозяйственные культуры нуждаются в более интенсивном орошении. Там, где изменение климата приводит к уменьшению количества осадков, ресурсы подземных вод восстанавливаются медленнее, если восстанавливаются вообще.

Проливные дожди, которые в некоторых местах происходят чаще в результате изменения климата, также не приносят никакой пользы. Если вода поступает в огромных количествах, почва часто не может ее поглотить. Вместо этого вода стекает с поверхности, не просачиваясь в грунтовые воды. Эта проблема особенно остро стоит в местах с высоким уровнем уплотнения грунта, таких как крупные города.

Тенденцию можно обратить вспять

Исследование также показывает хорошие новости, говорит соавтор исследования Дебра Перроне. «Водоносные горизонты в некоторых районах восстановились в местах, где произошли изменения в политике или где доступны альтернативные источники воды для прямого использования или для пополнения водоносного горизонта».

Орошение грунтовыми водами с помощью электрического насоса на юго-западе Бангладеш. (Фотография: Ахмед Зиаур Рахман)

Одним из положительных примеров является Женевский водоносный горизонт, который обеспечивает питьевой водой около 700 тыс. человек в кантоне Женева и соседнем французском департаменте Верхняя Савойя. В период с 1960 по 1970 год его уровень резко снизился, потому что и Швейцария, и Франция откачивали воду несогласованным образом. Некоторые скважины даже пересохли, и их пришлось закрыть.

Чтобы сохранить общий водный ресурс, политики и власти обеих стран договорились искусственно пополнять водоносный горизонт водой из реки Арве. Сначала предполагалось стабилизировать уровень грунтовых вод, а затем повысить его – и вмешательство увенчалось успехом. «Хотя уровень воды в этом водоносном горизонте, возможно, и не вернулся к своему первоначальному уровню, этот пример показывает, что уровень грунтовых вод не всегда должен снижаться только в одну сторону», — говорит Сейболд.

Другие страны тоже реагируют

Властям также пришлось принять меры в других странах: в Испании был построен крупный трубопровод для транспортировки воды из Пиренеев в центральную Испанию, где она питает водоносный горизонт Лос-Ареналес. В Аризоне вода отводится из реки Колорадо в другие водоемы для пополнения запасов подземных вод, хотя это иногда приводит к пересыханию дельты реки Колорадо.

Баринд в Бангладеш, район, где инновационные меры успешно восстанавливают запасы подземных вод.
// Ричард Тейлор

«Такие примеры — луч надежды. После сильного истощения водоносным горизонтам в полупустынях и пустынях могут потребоваться сотни лет для восстановления, потому что просто не хватает осадков, чтобы быстро пополнить эти водоносные горизонты», — говорит исследователь UCSB и ведущий автор Скотт Ясечко. Тем не менее, он и его коллеги настоятельно призывают к принятию дополнительных мер по борьбе с истощением запасов подземных вод.

На побережьях существует дополнительная опасность: если уровень грунтовых вод упадет ниже определенного уровня, морская вода может проникнуть в водоносный горизонт. Это засоляет колодцы, в результате чего закачиваемая вода становится непригодной ни для питья, ни для орошения полей; деревья, корни которых достигают потока грунтовых вод, погибают. На восточном побережье США уже существуют обширные леса-призраки, в которых нет ни одного живого дерева.

«Вот почему мы не можем отодвинуть проблему на второй план», — говорит Сейболд. «Мир должен принять срочные меры».

Что такое водоносный горизонт?

Водоносный горизонт — это массив пористой породы или отложений, песка и гравия, который насыщен грунтовыми водами. Вода поступает в водоносный горизонт, когда осадки (или речная вода) просачиваются в почву или слой гравия. Затем вода может перемещаться по водоносному горизонту и снова выходить через родники и колодцы. Технически термин «водоносный горизонт» имеет несколько иное значение в немецком языке, хотя в наши дни это слово обычно используется так же, как и в английском.