Aquifers Underground Stores of Freshwater

Akviferer er underjordiske lag av berg som er mettet med vann som kan føres til overflaten gjennom naturlige kilder eller ved å pumpe.

Grunnvannet som finnes i akviferer er en av de viktigste kildene til vann på jorden: Cirka 30 prosent av flytende ferskvann er grunnvann, ifølge National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Resten finnes ved overflaten i bekker, innsjøer, elver og våtmarker. Det meste av verdens ferskvann - rundt 69 prosent - er låst bort i isbreer og iskapper. U.S. Geological Survey-nettstedet har et kart over viktige akviferer i det sammenhengende USA.

Grunnvann finnes i en rekke forskjellige typer bergarter, men de mest produktive akvifrene finnes i porøs, gjennomtrengelig bergart som sandstein, eller i de åpne hulrom og huler i kalksteinakviferer. Grunnvann beveger seg lettere gjennom disse materialene, noe som muliggjør raskere pumping og andre metoder for å trekke ut vannet. Akvifere kan også finnes i regioner der berget er laget av tettere materiale - for eksempel granitt eller basalt - hvis den berget har sprekker og brudd.

"Akviferer kommer i mange former og størrelser, men de er virkelig et inneholdt, underjordisk depot av vann," sier Steven Phillips, en hydrolog ved U.S. Geological Survey (USGS) i Sacramento, California.

Tett, ugjennomtrengelig materiale som leire eller skifer kan fungere som en "akvitard", dvs. et lag med berg eller annet materiale som er nesten ugjennomtrengelig for vann. Gjennom grunnvann kan bevege seg gjennom slikt materiale, vil det gjøre det veldig sakte (om i det hele tatt). Feil eller fjell kan også blokkere bevegelse av ferskt grunnvann, og det samme kan havet, sa Phillips.

En akvitard kan felle grunnvann i en akvifer og skape en artesisk brønn. Når grunnvannet renner under en akvitard fra et høyere høyde til en lavere høyde, for eksempel fra en fjellskråning til en dalbunn, kan trykket på grunnvannet være nok til å tvinge vannet ut av en brønn som bores i den akvifer. Slike brønner er kjent som artesiske brønner, og akvifrene de tapper på kalles artesiske akviferer eller innesperrede akviferer.

Hvordan grunnvann beveger seg

Når nytt overflatevann kommer inn i en akvifer, "lader" den grunnvannforsyningen. Lading skjer først og fremst i nærheten av fjell, og grunnvannet renner vanligvis nedover fra fjellskråninger mot bekker og elver av tyngdekraften, sa Phillips. Avhengig av tettheten av fjellet og jorda som grunnvannet beveger seg gjennom, kan det krype langs så sakte som noen få centimeter på et århundre, ifølge Environment Canada. I andre områder, der fjellet og jorden er løsere og mer gjennomtrengelig, kan grunnvann bevege seg flere meter på en dag.

Vannet i en akvifer kan holdes under jordoverflaten i mange århundrer: Hydrologer anslår at vannet i noen akviferer er mer enn 10.000 år gammelt (noe som betyr at det falt på jordoverflaten som regn eller snø omtrent 6000 år før Egyptens store pyramide av Giza ble bygget). Det eldste grunnvannet som noen gang er funnet, ble oppdaget 2 miles (2 km) dypt i en kanadisk gruve og fanget der mellom 1,5 og 2,64 milliarder år siden.

Men jo dypere man graver etter vann, desto saltere blir væsken, sier Phillips. "Grunnvann kan være veldig, veldig dypt, men etter hvert er det en saltlake," sa han. "For ferskvann er dypet veldig begrenset."

Mye av drikkevannet som samfunnet er avhengig av, finnes i grunne akviferer. For eksempel forsyner Ogallala Aquifer - et enormt, 174 000 kvadratkilometer (450.000 kvadratkilometer) grunnvannsmagasin - nesten en tredjedel av USAs jordbruksgrunnvann, og mer enn 1,8 millioner mennesker er avhengige av Ogallala Aquifer for sitt drikkevann. 

Tilsvarende får Texas nesten 60 prosent av vannet fra grunnvann; i Florida leverer grunnvann mer enn 90 prosent av statens ferskvann. Men disse viktige kildene til ferskvann er i økende grad truet.

Trusler mot akviferer

I 2010 hadde omtrent 30 prosent av Ogallala Aquifers grunnvann blitt tappet, ifølge en studie fra 2013 fra Kansas State University. Noen deler av Ogallala Aquifer er nå tørt, og vannbordet har gått ned over 300 fot i andre områder. Mer enn to tredjedeler av dette grunnvannet fra Ogalalla akvifer kunne tappes i løpet av de neste tiårene, fant studien.

"Vannstandene har akkurat gått ned, ned, ned," sa Phillip. "Mye av dette systemet ble ladet opp for 10.000 år siden i løpet av den siste istiden, og det vi gjør nå er å utvinne vannet. Vi tar ut gammelt vann som ikke fylles på."

Det samme problemet finnes stadig mer over hele verden, spesielt i områder der en raskt voksende befolkning stiller større etterspørsel etter begrensede akviferressurser - pumping kan på disse stedene overstige akvifers evne til å lade grunnvannsforsyningene.

Når pumping av grunnvann resulterer i en senking av vannbordet, kan vannbordet falle så lavt at det er under dybden på en brønn. I disse tilfellene "brenner brønnen", og intet vann kan fjernes før grunnvannet er ladet - noe som i noen tilfeller kan ta hundrevis eller tusenvis av år.

Når bakken synker på grunn av pumping av grunnvann, kalles det innsynkning. I Californias sørlige San Joaquin-dal, der bønder er avhengige av brønner for vanning, slo landoverflaten seg 8,5 meter mellom 1920- og 1970-tallet, ifølge NASA, som bruker satellittdata for å spore fall av fall.

"Innsynkning av land er en trussel for akvifere og også for infrastruktur på overflaten," sa Phillips.

I tillegg til grunnvannstanden, kan kvaliteten på vannet i en akvifer være truet av saltvanninntrenging (et spesielt problem i kystområdene), biologiske forurensninger som husdyrgjødsel eller septiktank, og industrielle kjemikalier som plantevernmidler eller petroleumsprodukter. Og når en akvifer er forurenset, er det notorisk vanskelig å avhjelpe.

Tilleggsressurser:

• U.S. Water Monitor er en daglig "vannhelse" -rapport som oppsummerer føderal vanninformasjon.
• USGS gir informasjon om vannkvalitet i amerikanske akviferer.
• USGS National Water Information Systems interaktive kart over landsdekkende vanndata.

Denne artikkelen ble oppdatert 17. oktober 2018 av Associate Editor, Tia Ghose.