آب های زیرزمینی

آب های زیرزمینی از کجا می آیند و به کجا می روند؟

آب وارد آبخوان می شود (به این فرآیند شارژ مجدد می گوییم آب پس از حرکت به سمت پایین از سطح زمین به یک سفره آب اضافه می شود. شارژ مجدد شامل بارندگی، بارش برف یا آب از رودخانه ها یا دریاچه های نشتی است.) از خیساندن برف یا باران در خاک، یا از آب رودخانه هایی که از بستر رودخانه ها خارج می شود. همانطور که آب شارژ به سمت پایین به داخل زمین حرکت می کند، ابتدا باید در منطقه ای از مواد غیراشباع حرکت کند، یعنی موادی که کاملاً خیس نیستند (شکل 1). در نهایت، آب به سفره آب (منطقه اشباع) می رسد، جایی که منافذ و شکاف ها (معمولاً بین سنگ ها، ماسه یا شن) با آب پر می شوند. مرز بین ناحیه غیراشباع و بالای آبخوان را سطح آب می گویند.
مرز بین کف ناحیه غیراشباع و بالای یک آبخوان نامحدود است. ارتفاع سطح ایستابی بسته به میزان شارژ، میزان انتزاع و فشار اتمسفر می تواند تغییر کند. سطح آب بسته به فصل و اینکه آب و هوا مرطوب تر یا خشک تر است می تواند بالا و پایین شود. وقتی آب وارد زمین شد و تبدیل به آب زیرزمینی شد، برای همیشه آنجا نمی ماند. آب می تواند از زمین به رودخانه ها، دریاچه ها یا دریا سرازیر شود. هنگامی که آب های زیرزمینی به خشکی تخلیه می شود، چشمه ای تشکیل می شود.

چگونه به آب های زیرزمینی دسترسی پیدا کنیم؟

شاید تعجب کنید که چگونه به آب های زیرزمینی که ممکن است صدها متر عمق دارند دسترسی پیدا کنیم. گاهی اوقات آب می تواند به طور طبیعی، به عنوان یک چشمه  به سطح زمین منتقل شود یا می تواند به رودخانه ها یا دریاچه ها تخلیه شود. با این حال، در بیشتر مواقع، ما باید آب را به سطح زمین بیاوریم (معروف به انتزاع).
 با حفر یا حفر چاه. چاه سوراخ یا لوله ای است که تا رسیدن به یک سفره زیرزمینی به زیر زمین می رود. در سفره های زیرزمینی محصور نشده، یک پمپ برای بالا بردن آب مورد نیاز است. در سفره‌های زیرزمینی آرتزین (محدود)، آب به‌طور طبیعی به سطح آب می‌رود زیرا تحت فشار است.

عمر آب های زیرزمینی چقدر است؟

سفره‌های زیرزمینی محدود اغلب آبی را در خود نگه می‌دارند که قدیمی‌تر از آب در سفره‌های زیرزمینی محدود است. در برخی از سفره های زیرزمینی محدود، آب های زیرزمینی واقعا قدیمی را آب های زیرزمینی فسیلی می نامند
آب های زیرزمینی آب‌های زیرزمینی فسیلی از تجدید تغذیه ناشی می‌شوند که مدت‌ها پیش (هزاران یا حتی میلیون‌ها سال پیش) کاهش یافته است.
. به عنوان مثال، در یک آبخوان محدود در حوضه بزرگ آرتزین در استرالیا (که زیر 20٪ از کل قاره استرالیا قرار دارد)، آب زیرزمینی می تواند تقریباً 2 میلیون سال قدمت داشته باشد. این بدان معنی است که برخی از مردم آب های زیرزمینی فسیلی را می نوشند (به صورت باران یا برف) زمانی که ماموت ها هنوز در زمین پرسه می زنند!

آب های زیرزمینی با چه چالش هایی روبرو هستند؟

آب های زیرزمینی با چالش های متعددی روبرو هستند. از جمله انتزاع بیش از حد، آلودگی و تغییرات آب و هوایی. مهم است که از این چالش ها آگاه باشیم تا بتوانیم با آنها روبرو شویم:

چالش 1: انتزاع بیش از حn

همه ما به آب نیاز داریم و طی 50 سال گذشته، تقاضای جهانی برای آب های زیرزمینی به طور چشمگیری افزایش یافته است . اگرچه آب‌های زیرزمینی منبع عظیمی هستند، اما در برخی مکان‌ها با سرعت بیشتری نسبت به شارژ مجدد آن استخراج شده است. این نتیجه برداشت بیش از حد نامیده می شود و می تواند باعث خشک شدن سفره های زیرزمینی، چشمه ها و چاه ها شود. در واقع، در سطح جهانی، بیش از 30 درصد از بزرگترین سیستم‌های آب زیرزمینی جهان با کاهش بلندمدت سطح آب‌های زیرزمینی ناشی از برداشت بیش از حد مواجه هستند. بسیاری از آب‌های زیرزمینی استخراج‌شده به اقیانوس‌ها ختم می‌شود و حتی در افزایش سطح جهانی دریاها نقش داشته است.

چالش 2: آلودگی

آب های زیرزمینی می توانند توسط فعالیت های انسانی مانند دفع زباله، فعالیت های صنعتی و کشاورزی آلوده شوند. آلاینده‌های رایج در آب‌های زیرزمینی شامل نیترات، هیدروکربن‌ها، فلزات و عوامل بیماری‌زا (باکتری‌ها و ویروس‌هایی هستند که می‌توانند افراد را بیمار کنند). در غلظت‌های بالا، آلاینده‌ها می‌توانند آب‌های زیرزمینی را برای آشامیدن نامناسب کنند، می‌توانند به اکوسیستم‌های وابسته به آب زیرزمینی آسیب برسانند، و می‌توانند نهرها و دریاچه‌ها را برای فعالیت‌های سرگرم‌کننده مانند شنا نامناسب کنند.

سفره های زیرزمینی محدود به آلودگی به ویژه حساس هستند زیرا آب توسط یک لایه نفوذ ناپذیر محافظت نمی شود. سفره‌های زیرزمینی محدود بهتر محافظت می‌شوند و چون آب‌های زیرزمینی قدیمی‌تر هستند، ممکن است قبل از انجام فعالیت‌های آلوده‌کننده توسط انسان، دوباره شارژ شده باشند.

اگرچه انسان مسئول بسیاری از آلودگی ها است، اما برخی از آلاینده ها می توانند به طور طبیعی ایجاد شوند. گاهی اوقات آب های زیرزمینی برای آشامیدن مناسب نیستند. یک مثال معروف در بخش‌هایی از بنگلادش است، جایی که میلیون‌ها نفر از آب‌های زیرزمینی آلوده به آرسنیک سمی که به طور طبیعی از سنگ‌ها و مواد معدنی موجود در سفره‌های زیرزمینی آزاد می‌شود، می‌نوشند. در بنگلادش، بسیاری از مردم به دلیل آلودگی آرسنیک بیمار شده اند، بنابراین برخی از مردم آرسنیک را با استفاده از فیلترها از آب خود حذف می کنند، در حالی که برخی دیگر آب باران را برای نوشیدن از روی پشت بام خود برداشت می کنند.

چالش 3: تغییرات آب و هوا

به دلیل تغییرات آب و هوایی، میانگین دمای زمین در حال افزایش است. برخی از مناطق در حال خشک شدن و سایر نقاط مرطوب تر می شوند. رفتار انسان نیز در واکنش به تغییرات آب و هوایی تغییر خواهد کرد. اگر منطقه ای خشک تر و گرم تر شود، تغذیه کمتری به آب های زیرزمینی خواهد داشت که منجر به کاهش سطح آب و جریان کمتر چشمه می شود. نرخ شارژ در حال حاضر بین مکان‌های مختلف به دلیل عواملی از جمله آب و هوا و نوع خاک متفاوت است، بنابراین برخی از محیط‌ها ممکن است نسبت به سایرین نسبت به تغییرات آب و هوایی حساس‌تر باشند. تغذیه کمتر همچنین ممکن است به این معنی باشد که کشاورزان مجبور هستند آب زیرزمینی بیشتری را به محصولات آبی پمپ کنند که منجر به کاهش سطح آب و جریان کمتر چشمه می شود.

به دلیل تغییرات آب و هوایی، انتظار می رود سطح آب دریاها در برخی مناطق افزایش یابد. این می تواند برای آب های زیرزمینی مشکل ایجاد کند زیرا در مناطق ساحلی، سفره های زیرزمینی می توانند از نزدیک به دریا متصل شوند. با بالا رفتن سطح دریا، آب شور دریا می‌تواند با آب شیرین موجود در سفره‌های زیرزمینی مخلوط شود و باعث شود آب‌های زیرزمینی بیش از حد شور شود که قابل آشامیدن نباشد. افزایش سطح آب دریا همچنین در برخی نقاط سطح آب های زیرزمینی را افزایش می دهد و باعث افزایش خطر سیل می شود.