Фундамент при высоком уровне грунтовых вод советы профессионалов: Выбор фундамента при высоком уровне грунтовых вод

Содержание

Как изолировать фундамент при высоком уровне грунтовых вод

Идеальными для строительства любого вида фундамента считаются условия, когда уровень грунтовых вод всегда находится ниже глубины промерзания грунтов – это, практически, идеальная ситуация: дом с просторным и сухим подвалом. Но, бывает, что уровень грунтовых вод (УГВ) наблюдается на меньшей глубине, нежели промерзание грунта? 

А что делать, если необходимо заложить фундамент не больше 3-х метов, и высоком уровне грунтовых вод? По информации Национальной энциклопедии строительства ProfiDom.com.ua, отечественная компания «Элит-пласт», производитель пенополистирола Penoboard (Пеноборд), предлагает свою систему гидроизоляции фундаментов домов, при высоком УГВ: PB-BASEMENT–3.

В этом случае, гидроизоляция фундамента обеспечивается посредством применения двух слоёв битумполимерных материалов Penoboard. Они наплавляются на предварительно подготовленное основание. Эта же система изоляции применяется для пола, настилаемого по грунту, чтобы предотвратить капиллярное поднятие грунтовых вод.

Применение теплоизоляции из экструдированного полистирола Penoboard защищает фундамент здания от промерзания, создавая оптимальные сочетания температуры и влажности в эксплуатируемом помещении. Кроме того, применение изоляционного слоя из Penoboard дополнительно защищает гидроизоляционный слой от механических повреждений и других негативных факторов. Penoboard характеризуется низкой теплопередачей, низким водопоглощением, что позволяет избегать конденсации водяного пара на стенах, для дополнительной гидроизоляции швы бетонной конструкции прокладываются гидрошпонками. Эти эластичные ленты ПВХ уплотняют рабочие и деформационные швы в конструкциях, которые временно или постоянно подвергаются воздействию сточных или грунтовых вод, для удлинения путей проникновения воды в помещение

1

Выбирая плиты экструдированного пенополистирола Penoboard для теплоизоляции полов, необходимо учитывать интенсивность нагрузки на конструкцию пола. Сила сжатия определённого типа плит не может превышать рассчитанную для него норму. Так, полы первых этажей и подвальных помещений несут более серьёзную нагрузку и требуют повышенного внимания. Чего не скажешь о полах, расположенных между этажами. Слой изоляции толщиной 14 см обеспечит коэффициент теплоотдачи равный 0,22 В (м2·К).

Чтобы не допустить появление мостиков холода в зоне фундамента, панели экструдированного пенополистирола Penoboard укладывают непосредственно под железобетонными плитами опор и соединяют с теплоизоляцией по всему периметру стен фундамента

 

Защита фундамента от грунтовых вод

Специалисты компании Стандартпарк разработали комплексный подход к защите фундамента частного дома от размывания грунтовыми водами. Дренажная система от ООО «Стандартпарк» и советы по ее установке позволят обустроить придомовую территорию, избежав проблем в будущем.

ООО «Стандартпарк» является производителем элементов профессионального водоотвода, материалов для благоустройства и многих других товаров, которые пользуются спросом в частном и промышленном строительстве. Компания Standartpark недавно опубликовала материал, который содержит полезные рекомендации и информативное поэтапное руководство к тому, как сохранить долговечность фундамента, оберегая его от влаги.

Ниже приведены основные моменты обустройства дренажной системы, на которых акцентирует внимание Стандартпарк:

  1. До начала строительства рекомендуется сделать геологию всего участка, определить почвенный состав грунта, уровень его промерзания, уровень грунтовых вод. В случае выявления высокого уровня грунтовых вод нежелательно строить цокольные этажи в зданиях и эксплуатируемые подвалы.
  2. Далее в соответствии с результатами проведенной экспертизы необходимо выбрать подходящий тип дренажа и выполнить проект ливневой и дренажной канализации по участку (соблюдая действующие нормативные документы страны/региона/населенного пункта).
  3. На уже эксплуатируемом участке проводятся те же инженерно-геологические изыскания, а тип дренажа для защиты фундамента/участка выбирается исходя из обмеров зданий и сооружений.

На что стоит обратить внимание при выборе необходимых элементов для обустройства дренажной системы:

  1. Рекомендуемые торговой сетью Стандартпарк пластиковые дренажные трубы обладают рядом преимуществ, среди которых продолжительный срок эксплуатации, высокие показатели прочности, устойчивость к воздействию агрессивных сред и коррозионных процессов, небольшой вес. Кроме того трубы из пластика способностью к самоочищению поскольку их внутренняя поверхность отличается особой гладкостью, что препятствует заиливанию и образованию засоров. А установив трубы с фильтром из геотекстильной ткани, можно долгие годы не вспоминать о необходимости промывки системы.
  2. Также внимательно стоит отнестись к выбору ревизионных колодцев, которые используются для осмотра функционирования системы. На сайте Стандартпарка можно найти полимерные дренажные колодцы.

Подробнее ознакомиться с рекомендациями Стандартпарка можно на сайте компании. Профессиональные консультанты предоставляют каждому покупателю более детальную информацию как об опубликованных рекомендациях по защите фундамента зданий, так о любом товаре, который есть в ассортименте торговой сети.

Компания Стандартпарк поможет обустроить участок красиво и надежно, а также продлить строк эксплуатации зданий, что размещены на нем.

Офис компании:
Телефоны:
+7 (499) 558-10-42,+7 (499) 391-06-19,+7 (499) 558-10-41
г. Москва — Офис «Запад»
ул. Дорогобужская, д. 14
г. Москва — Офис «Восток»
пос. Восточный (2 км от МКАД по Щелковскому шоссе),
ул. Западная, дом 6, строение 18
Сайт: www.standartpark.ru

Уровень грунтовых вод.

   
   Уровень грунтовых вод имеет ключевое значение при заложении фундамента. Высокий уровень грунтовых вод уменьшает несущую способность грунта, напрямую влияет на влажность и накладывает существенные ограничения на возведение фундаментов.

При наличии высокого уровня грунтовых вод свежевырытые котлованы и траншеи под фундамент довольно быстро заполняются водой, что выявляет необходимость откачки воды перед заливкой и дополнительной гидроизоляции, так как даже после заливки фундамента сами грунтовые воды не исчезнут. Также грунтовые воды усложняют устройство цокольного этажа и подвальных помещений, излишняя влага в которых способствует появлению в доме плесени и грибка.

Как определить уровень грунтовых вод
Наиболее точным способом определения уровня грунтовых вод является бурение скважин. Весной наблюдается максимальный уровень грунтовых вод — именно в этот период и следует заниматься исследовательскими работами. Но сам водоносный слой не бывает прямым — он может опускаться/подниматься и изгибаться, так что ориентирование на соседский участок не будет панацеей.

• Наличие на участке скважин, колодцев, траншей или котлованов может послужить источником дополнительной информации об уровне грунтовых вод.
Например, заглянув в колодце, можно определить максимальный уровень грунтовых вод — после их опускания в колодце остаётся зеленоватый налёт, верхний край которого подскажет, каков был максимальный уровень воды весной. Но важно исследовать уровень водонасыщения земли именно под будущим строением и для более точной оценки водонасыщения при бурении лучше сделать несколько лунок — шурфов. Шурфы необходимо сделать под каждым углом будущего строения, а также в месте пересечения диагоналей. Зачастую шурфы можно делать, используя ручной садовый бур, а при глубине залегания от двух до пяти метров используется ложковый бур.

• Если во время месте пересечения диагоналей. Зачастую появляется вода, то следует замерить глубину её залегания и переходить к следующей скважине. Однако вода в пробуренной скважине может появиться не сразу и поэтому замеры, сделанные на следующий день, будут более точно отображать истинную картину наличия грунтовых вод, но окончательное результат исследования будет лишь после нескольких дней измерений.




● Кроме того, чтобы воспользоваться услугами профессиональных геодезистов, в некоторых случаях можно определить уровень грунтовых вод самостоятельно. На протяжении нескольких веков люди выкапывали колодцы и строили дома при помощи подручных средств без использования современных приборов и инструментов.

• Биолокация является одним из способов определения приблизительного определения уровня грунтовых вод. Для этого необходимы две латунные проволоки сечением два-три мм и длиной порядка 50 см. Каждую проволоку надо согнуть под прямым углом таким образом, чтобы один конец был короче — около 15 см. Эти две согнутые проволоки берутся в руки за короткие концы и методом неспешной прогулки по участку начинается поиск. Если в каком-либо месте проволоки начинаются расходиться, то здесь велика вероятность близких к поверхности грунтовых вод.

Данный поисковый метод не относится к точным, скорее к рекомендательным.

Существуют простые признаки близости к поверхности грунтовых вод

:

— густая зелёная трава в период засухи;
— обилие мошек в определённых местах;
— утренний туман или роса при отсутствии вблизи каких-либо водоёмов или рек;
— наличие мха;
— на очень близкое залегание грунтовых вод к поверхности указывают следующие растения: мать-и-мачеха, осока, крапива, болиголов, хвощ, лапчатка, конский щавель.

• Наличие на исследуемом участке камыша лесного и песчаного, тростника, лабазника и тополя чёрного свидетельствуют о том, что грунтовые воды находятся на глубине не более трёх метров от поверхности. А солодка голая, чий блестящий, полынь песчаная и метельчатая указывают, что грунтовые воды находятся на глубине не более пяти метров.

 

Подземные воды | Карьера в отрасли подземных вод

Операторы буровых установок, также известные как операторы бурения или подрядчики по бурению, выбирают метод бурения и необходимое оборудование для бурения скважин и/или установки обсадных труб и должны знать все государственные и местные правила строительства водяных скважин и разрешения требования. Они должны уметь управлять оборудованием и людьми, а также обладать хорошими навыками устранения неполадок. Операторы бурения оценивают буровую площадку на предмет угроз безопасности в дополнение к возможностям добычи воды.

Подрядчики по бурению скважин на воду используют различные методы для поиска и извлечения запасов подземных вод для бытовых, ирригационных, промышленных или экологических нужд. Они должны быть знакомы с различными методами строительства скважин, включая кабельный, вращательный, с обратной циркуляцией, шнековый, акустический и горизонтально-направленный. Они устанавливают и запускают переносные буровые установки и сопутствующее оборудование для бурения и обслуживания скважин.

Достижения в оборудовании и компьютерных технологиях значительно повысили производительность бурения за последние несколько лет.Достижения в области наклонно-направленного и горизонтального бурения оказывают и будут оказывать влияние на буровую отрасль и предоставляемые ею возможности трудоустройства.

Члены буровых бригад и операторы должны иметь хорошие механические способности и уметь уверенно работать с небольшими инструментами и электроинструментами. Операторы буровых установок должны любить работать на открытом воздухе и иметь возможность работать круглый год в любых климатических условиях. Образовательная подготовка варьируется от диплома средней школы до степени магистра; для работы начального уровня на буровых установках обычно требуется диплом средней школы или профессионального училища.Хорошие навыки вождения и чистый водительский стаж являются бесценными активами для кандидатов.

Работодатели буровых фирм могут варьироваться от небольших семейных компаний до крупных, глобальных, разнообразных корпораций. Рабочее место может находиться на открытом воздухе, в магазине и/или в офисе. Заработок зависит от географического положения, уровня и качества выполняемой работы, а также многолетнего опыта. Дополнительные льготы могут включать страхование здоровья и жизни, оплачиваемый отпуск и пенсионные планы.

Фонд подземных вод | Некоммерческий центр внимания | Особенности

Миссия:
Обучать и мотивировать людей заботиться о подземных водах.Поскольку население США ежедневно зависит от подземных вод для питья и орошения, Фонд подземных вод стремится информировать общественность о преимуществах подземных вод и о том, как их можно защитить.

Предыстория:
Маленький сын Сьюзан Сикрест выздоравливал после тяжелой болезни в 1984 году, когда она прочитала в газете статью о высоком уровне заболеваемости лимфомой и лейкемией в долине Платт в Небраске, где жила ее семья. Она написала доктору Деннису Вайзенбергеру, эпидемиологу Медицинского центра Университета Небраски, цитируемому в статье, и он сказал ей, что загрязнение грунтовых вод может быть потенциальной причиной повышенного уровня некоторых заболеваний в этом районе.Он также предложил ей узнать о подземных водах и принять участие в усилиях по защите качества воды.

После нескольких месяцев исследований и изучения подземных вод Сикрест, который когда-то был директором Национального фонда Дня посадки деревьев, в 1985 году создал Фонд подземных вод, чтобы помочь гражданам узнать о водных ресурсах. В дополнение к своим конференциям и фестивалям, организация стала инкубатором для местных чемпионов по подземным водам и является частью Партнерства по экологическому образованию и обучению, созданного U.С. Агентство по охране окружающей среды.

Текущие программы:
В 1994 году организация учредила программу «Защитник подземных вод», чтобы помочь населению США в их мероприятиях по повышению осведомленности и защите подземных вод. Сообщества участвуют в программе, формируя команду из граждан, представителей бизнеса и сельского хозяйства, педагогов и представителей местных органов власти, а затем отправляя форму заявки в фонд. Команды разрабатывают мероприятия, направленные на поощрение защиты подземных вод в своих сообществах, а фонд предоставляет информацию и материалы, помогающие реализовать мероприятия.Каждый год команды сообщают о своем прогрессе в фонд, который назначает сообщество защитником подземных вод, когда оно добилось существенного прогресса. В настоящее время фонд работает с более чем 200 сообществами в более чем 40 штатах, чтобы защитить местные запасы подземных вод.

Для детей фонд проводит «Университет подземных вод» — трехдневный летний лагерь для учащихся в возрасте от 12 до 15 лет, который знакомит детей с подземными водами и связанными с ними вопросами с помощью мероприятий, презентаций, экспериментов и экскурсий.Ежегодный детский фестиваль подземных вод, проводимый фондом, представляет собой аналогичное мероприятие для учащихся четвертого и пятого классов.

Недавние успехи:
Фонд выбрал тему для своей ежегодной конференции 2002 года: Подземные воды, забытый элемент защиты водораздела . Конференция, которая состоится в ноябре в Юджине, штат Орегон, является частью усилий организации по предоставлению информации и продвижению инновационных стратегий и программ по управлению местным водоразделом. Это также дает возможность участникам Groundwater Guardian пообщаться и поделиться историями успеха.

Веб-сайт:
Веб-сайт Фонда подземных вод содержит обширную информацию и ресурсы о подземных водах, включая страницы Что такое подземные воды?, Загрязнение подземных вод и Колодцы. Он также предоставляет материалы для членов сообщества, которые хотели бы провести семинары по защите подземных вод. В дополнение к коллекции информационных ссылок на сайте есть онлайн-каталог видео, публикаций, наклеек, игр, научных наборов и образовательных ресурсов, которые можно приобрести.

Финансирование:
. Среди сторонников Фонда подземных вод — Исследовательский фонд Авва, Агентство по охране окружающей среды США и Министерство энергетики США.

Осушение влажного подвала из-за проблем с поверхностными и грунтовыми водами

В любое время года в вашем доме могут возникнуть проблемы с мокрым подвалом. Это одна из наиболее распространенных домашних проблем, с которыми вы можете столкнуться.

Однако мокрый подвал может означать, что у вас под носом происходит что-то гораздо худшее.Даже если он просто пахнет затхлостью или не очень приятно, это также является признаком того, что вода проникает внутрь и может разрушить ваш фундамент.

Иногда мокрый подвал кажется влажным, и хотя вы никогда не видите воды или точки входа, дерево соприкасается с каменной кладкой, становится влажным и медленно разлагается.

Верный способ сделать вывод о том, что это проблема, состоит в том, чтобы внимательно присмотреться к известковому белому веществу, оставшемуся после первоначального испарения. Это известно как высолы и является признаком присутствия воды.

Кроме того, если плитка вздулась и выступает, или ковры влажные или мокрые, нет никаких сомнений в том, что виновата вода, и у вас проблемы с мокрым подвалом.

В поисках воды

Первый шаг при просушке подвала — найти проблему и подготовиться к ее устранению. Следите за точками входа. Ищите проникновение поверхностных и грунтовых вод, избыточную влажность снаружи и влажность внутри помещения, которая опирается на внутренние стены.

Проникновение поверхностных вод: когда сила тяжести несет воду к вашему фундаменту и находит вход.

Проникновение грунтовых вод: когда вода проникает через стены из-за затекания, гидростатического давления или избытка и подъема грунтовых вод.

Устранение проблем с поверхностными водами

Проблемы с поверхностными водами довольно легко обнаружить. Для начала внимательно осмотрите свой дом снаружи. Обратите особое внимание на то, как и куда стекает ваша крыша, и убедитесь, что желоба и водосточные трубы эффективны и функционируют в соответствии со стандартами производителя.

Если вы заметили, что во время дождя ваши желоба переполняются, проверьте соединительные колена на наличие засоров. Обломки деревьев и даже куски черепицы могут помешать воде стекать по назначению.

Если вы обнаружите, что там, где скапливается вода, отсутствует мусор, подумайте о замене желобов более крупными и эффективными версиями. Или, если вы обнаружите, что водосточные трубы не отводят воду достаточно быстро, поищите удлинители, которые отводят воду далеко от вашего дома (не менее 10 футов).

После того, как вы убедились, что водосточные желоба вашего дома работают эффективно, пришло время взглянуть на уклон земли рядом с вашим домом. По мере оседания почвы образуются впадины. Заполните эти углубления землей и выровняйте землю вдали от дома.

Наконец, взгляните на окна подвала и оконные колодцы. Вода может собираться в этих местах и ​​вызывать протечки в вашем подвале. Если вы обнаружите, что они неисправны, поговорите со специалистом о замене их выходными окнами.

Решение проблем с грунтовыми водами

Решение проблем с грунтовыми водами, пожалуй, самое сложное. Почва вокруг дома может состоять из тяжелых материалов (таких как глина), которые не обеспечивают надлежащего дренажа.

Кроме того, когда вода просачивается в землю после дождя или снега, уровень грунтовых вод может стать слишком насыщенным. Вода из вздутых, насыщенных почв сильно давит на стены вашего фундамента, вызывая крошечные трещины и трещины. Затем, когда грунтовые воды поднимаются над цокольным этажом, они находят путь внутрь.

Заплатки и герметики для трещин могут временно решить эту проблему. Но не остановит непрекращающийся вопрос по внешности. Со временем могут появиться большие трещины, и со временем стены фундамента рухнут и упадут.

Обычно о проблемах с грунтовыми водами лучше поговорить со специалистом. Современное оборудование позволяет обнаруживать и исправлять проблемы, помогая специалистам своевременно устранять неполадки.

Ремонт мокрого подвала может потребовать от домовладельца много работы.Иногда исправление больше, чем просто герметик или новый желоб. Это может означать замену гниющей древесины, восстановление стен или полное удаление и замену почвы.

Чтобы избавиться от проблем с мокрым подвалом, обратитесь к профессионалу. Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о том, как мы можем вам помочь.

Запросить консультацию!

Макет 1

%PDF-1.6 % 12486 0 объект > эндообъект 12483 0 объект >поток приложение/pdf

  • Макет 1
  • %%DocumentProcessColors: Голубой Пурпурный Желтый Черный %%EndCommentsAcrobat Distiller 8.1.0 (Macintosh)2009-07-13T15:02:49-05:002009-07-13T15:32:36-04:00QuarkXPress(R) 8. 02009-07-13T15:32:36-04:00%%DocumentProcessColors: Cyan Пурпурный Желтый Черный %%EndCommentsuuid:cbd43332-1f93-614d-8b1f-48a86ea9a16fuuid:8ec51887-8025-2b42-a650-ffa58b8de741 конечный поток эндообъект 12423 0 объект > эндообъект 12420 0 объект > эндообъект 12421 0 объект > эндообъект 12422 0 объект > эндообъект 12424 0 объект > эндообъект 12432 0 объект > эндообъект 12438 0 объект > эндообъект 12444 0 объект > эндообъект 12450 0 объект > эндообъект 12456 0 объект > эндообъект 12463 0 объект > эндообъект 12469 0 объект > эндообъект 12475 0 объект > эндообъект 12476 0 объект > эндообъект 12477 0 объект > эндообъект 12478 0 объект > эндообъект 12479 0 объект > эндообъект 12480 0 объект > эндообъект 12481 0 объект > эндообъект 12482 0 объект > эндообъект 11574 0 объект > эндообъект 11577 0 объект > эндообъект 11580 0 объект > эндообъект 11583 0 объект > эндообъект 11586 0 объект > эндообъект 11589 0 объект >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text]/ExtGState>>>/Type/Page>> эндообъект 11590 0 объект >поток HTN0y A7i 0#l*lX;Z9?GIbF601o

    Водосбережение помогает снизить уровень грунтовых вод медленнее | Новости

    С тех пор, как в июне Водный округ Санта-Клара-Вэлли объявил о чрезвычайной ситуации с нехваткой воды, потребление воды продолжает снижаться, что замедляет скорость снижения уровня грунтовых вод.

    На заседании окружного совета во вторник сотрудники поделились, что почти все их 13 розничных продавцов воды в августе использовали примерно на 10% меньше воды, чем в 2019 году.

    Водный округ еще не собрал данные об использовании воды за сентябрь, но старший специалист по водным ресурсам Нита Биджур сказала, что цифры за август указывают на тенденцию к снижению потребления воды.

    Потребление воды сократилось из-за множества усилий, сказал Биджор.

    Сюда входят директивы Valley Water и ее 11 местных юрисдикций для жителей и предприятий, которые ограничивают орошение в определенные дни и часы.

    Кроме того, компания Valley Water предоставила водосберегающие устройства и отчеты о расходах воды для жителей и малого бизнеса, а также скидки для тех, кто меняет газоны, чтобы сделать их более засухоустойчивыми.

    В сентябре они получили более 200 заявок на участие в программе скидок на ландшафт, 400 заказов на водосберегающие устройства и более 200 отчетов об очистке воды.

    «Это признаки того, что люди серьезно относятся к засухе и продолжают принимать меры в поддержку сокращения водопотребления», — сказал Биджор.

    Эти меры, наряду с импортом воды, помогли замедлить скорость снижения уровня грунтовых вод.

    На самом деле, Биджор сказал, что в то время как уровень грунтовых вод в некоторых частях округа продолжает уменьшаться, в других частях грунтовые воды стабилизируются или увеличиваются.

    «Тем не менее, прогнозируемый объем запасов подземных вод в 2022 году аналогичен тому, что наблюдалось в 2014 году, что сохраняет риск оседания грунта в Северном округе и пересыхания колодцев, особенно в Южном округе», — продолжил Биджор.

    Проседание — это постепенное опускание грунта из-за значительного снижения уровня грунтовых вод, что может повлиять на инфраструктуру.

    Во время последней засухи в штате с 2012 по 2016 год было выкачано так много воды, что Земля в долине Сан-Хоакин обваливалась и опускалась почти на 2 фута в год.

    Округ Санта-Клара не испытал такого же воздействия, но чиновники водного хозяйства опасаются, что это может произойти, тем более что округ уже получил одно сообщение о пересохшей скважине.

    Скважина расположена в некорпоративной части Южного округа в юго-западной долине Койот, которая «близка к предгорьям, где добыча скважин обычно менее надежна», согласно последнему отчету о реагировании на чрезвычайную ситуацию в связи с засухой.

    В Северном округе не было сообщений о сухих колодцах.

    Но, по оценкам Калифорнийского института государственной политики, в этом году могут пересохнуть 2700 колодцев, а в следующем году, если засушливые условия сохранятся, еще почти 1000 — большинство из них находится в Центральной долине.

    Должностные лица Valley Water заявили, что они надеются, что потребление воды продолжит уменьшаться, и обращаются за помощью к правительству штата и федеральному правительству.

    Недавнее утверждение губернатором 260 миллиардов долларов на следующий финансовый год — крупнейший в истории штата — выделяет миллиарды на борьбу с засухой.

    Согласно отчету Valley Water о реагировании на чрезвычайные ситуации в связи с засухой, около 5,2 миллиарда долларов США выделено на программы, которые поддерживают немедленные меры реагирования на засуху, а 3,7 миллиарда долларов США предназначены для финансирования проектов по адаптации к изменению климата для борьбы с изменением климата.

    «Персонал рассматривает его на предмет возможных возможностей грантового финансирования для проектов Valley Water, которые также продолжают выступать за федеральное финансирование помощи в связи с засухой и рассматриваемые законопроекты», — сказал Биджор.

    Такие законопроекты включают в себя законопроект об инфраструктуре, поскольку он выделяет средства для хранения и крупномасштабных проектов оборотной воды, таких как проекты Valley Water по оборотной и очищенной воде; законопроект о согласовании бюджета Палаты представителей, поскольку он выделяет дополнительное финансирование для проектов по оборотной воде; и внесенный Палатой представителей законопроект о дополнительном финансировании на случай стихийных бедствий, который включает 200 миллионов долларов на помощь в случае засухи.

    Жители, желающие узнать больше об охране водных ресурсов или зарегистрироваться в любой из программ Valley Water, могут посетить сайт Valleywater.org для получения дополнительной информации.

    Изменчивая основа жизни на суше

    Амбио. 2012 ноябрь; 41(7): 657–669.

    9015 и и

    Alexander N. Glazer


    3 Департамент молекулярной и сотовой биологии, Университет Калифорнии, Беркли, CA 94720-3202 США

    Gene E. Velizens

    Cary Институт экосистемных исследований , Millbrook, NY 12545 USA

    Факультет молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета, Беркли, CA 94720-3202 USA

    Cary Institute of Ecosystem Studies, Millbrook, NY 12545 USA

    2 Автор корр.

    Поступила в редакцию 4 декабря 2011 г.; Пересмотрено 1 июня 2012 г.; Принято 11 июня 2012 г.

    Copyright © Шведская королевская академия наук, 2012 г. Эта статья цитировалась другими статьями в PMC.

    Abstract

    Гиперзасушливые, засушливые и полузасушливые земли составляют более трети земной поверхности и являются домом для более 38 % растущего населения мира. Пресная вода является лимитирующим ресурсом на этих землях, а забор подземных вод значительно превышает пополнение. Изъятие подземных вод для расширения сельскохозяйственного и бытового использования серьезно ограничивает доступность воды для экосистем, зависящих от подземных вод.Мы рассматриваем здесь, с упором на количественные данные, истории случаев забора подземных вод в самых разных масштабах на трех континентах, которые варьируются от воздействия нескольких колодцев до результатов полного присвоения стока в крупной речной системе. Истории конкретных случаев дают представление об огромной проблеме замены ресурсов подземных вод после того, как они сильно истощены, и ставят в центр внимания вопрос о том, являются ли масштабы нынешних и будущих человеческих, экономических и экологических последствий и затрат нынешних методов эксплуатации подземных вод адекватно признаются.

    Ключевые слова: Водоносный горизонт, Воздействие на окружающую среду, Отмирание лесов, Экосистемы, зависящие от грунтовых вод, Уровень грунтовых вод

    Введение

    Поверхностные и подземные воды являются двумя проявлениями единого интегрированного ресурса (Winter et al. 1998). Подземные воды, которые активно обмениваются с поверхностными водами Земли, называются «возобновляемыми», а те, которые накапливаются с течением времени и не пополняются быстро, — «невозобновляемыми». Вода, запасенная под поверхностью земли, составляет ~2.5 % воды Земли и является крупнейшим запасом незамерзшей пресной воды. Пресной воды в реках, озерах и почвенных порах значительно меньше 1 % (Шикломанов, 1993). Фостер и Чилтон (2003) назвали подземные воды «подземным источником цивилизации», отметив, что «Родники, поверхностное проявление подземных вод, сыграли фундаментальную роль в человеческом поселении и социальном развитии». В настоящее время неумолимый рост использования человеком подземных вод вызывает озабоченность во всем мире (Элли и др. 1999 г.; Глейк и Паланиаппан, 2010).

    Подземные воды хранятся в водоносных горизонтах в самой верхней части земной коры. Он медленно перемещается через водоносные горизонты в районы разгрузки со скоростью от <1 м в год до 30 см или около того в день (Элли и др., 1999). Дни или тысячи лет могут отделять поступление воды в водоносный горизонт и ее сброс в родник, болото, ручей, реку или море. Сброс подземных вод из водоносного горизонта будет происходить, когда напор в водоносном горизонте выше, чем высота поверхности воды в принимающем водоеме.Во время таяния снега или дождей поверхностный сток обеспечивает преобладающее водоснабжение ручьев, в то время как регулярный вклад водоносного горизонта важен для базового стока рек в течение всего года. Как правило, 20 % или менее осадков способствуют пополнению водоносного горизонта, а остаток приходится на сток и эвапотранспирацию. Если уровень воды в водоеме с поверхностными водами выше уровня грунтовых вод в водоносном горизонте, направление потока меняется на противоположное, поскольку поверхностные воды проникают в проницаемые слои и способствуют пополнению запасов подземных вод (т. г., зима 1976 г.).

    Пренебрежение взаимодействием подземных и поверхностных вод при управлении водными ресурсами в конечном итоге приводит к катастрофическим последствиям. Когда скорость систематического водозабора за счет откачки из водоносного горизонта превышает скорость пополнения, возникающее в результате снижение уровня грунтовых вод приводит к постепенному прекращению весеннего и речного стока, высыханию водно-болотных угодий, уменьшению речного стока и потере растительности. Уменьшение стока реки, строительство массивных плотин и водохранилищ, снижение частоты наводнений и откачка грунтовых вод по ее течению приведут к снижению уровня грунтовых вод на сотни километров вниз по течению, что серьезно повлияет на экологию прибрежных зон (e .г., Софоклеус 2010; Чжэн и др. 2010).

    Тейс (1940) подчеркивал, что «Вся вода, сбрасываемая из колодцев, уравновешивается потерями воды где-то». Продолжающееся игнорирование этого факта признано корнем всемирной проблемы истощения подземных вод: «… совокупное воздействие миллионов отдельных решений по откачиванию воды, хотя оно в значительной степени обусловлено гидрогеологическим состоянием откачиваемых водоносных горизонтов, проявляется в падении уровня грунтовых вод и уменьшении качество воды» (Продовольственная и сельскохозяйственная организация, 2003 г. ).

    Нехватка воды является определяющей характеристикой гипераридных, засушливых и полузасушливых земель, которые составляют ~40 % континентальной поверхности суши и являются домом для >38 % населения мира (Reynolds 2007; Reynolds et al. 2007). Соотношение между среднегодовыми осадками и потенциальной эвапотранспирацией колеблется от <0,05 для сверхзасушливых земель до <0,45 для полузасушливых земель (Le Houérou 1996). В 2000 году на эти земли приходилось 39 % глобального годового забора подземных вод, но только 2 % глобального годового пополнения подземных вод (Wada et al.2010). Экосистемы засушливых земель подвержены частым засухам и, если они не подвергаются воздействию эксплуатации, обладают устойчивостью и приспособлениями, необходимыми для восстановления (Dregne 1983).

    Состав, укоренение и выживание местной растительности на таких землях зависят от грунтовых вод, а точная глубина грунтовых вод определяет пространственное распределение конкретных растений (например, Meinzer 1927; Le Maitre et al. 1999). Нет ничего необычного в том, чтобы качать воду с глубины в сотни метров для бытовых или сельскохозяйственных нужд человека, но незначительное снижение уровня грунтовых вод, оказывающее незначительное влияние на запасы воды для таких целей, может иметь катастрофические последствия для экосистем.Очевидно, что крайнее истощение подземных вод влияет и на людей.

    Тематические исследования снижения уровня подземных вод имеют неоценимое значение для установления связи прошлой и текущей практики использования подземных вод с их краткосрочными и долгосрочными результатами. Они также поднимают фундаментальный вопрос. Адекватно ли оцениваются масштабы будущих экологических и социальных последствий различных существующих практик, экономической политики и законов? Чтобы ответить на этот вопрос, мы изучаем последствия разной степени истощения подземных вод в разных масштабах на засушливых землях на некоторых ярких примерах, взятых из последних 100 лет.Мы завершаем краткой оценкой гидрологических последствий растущего и повсеместного отмирания лесов.

    Истории болезни включают идеи, представленные в более ранней литературе, а также текущие исследования, чтобы обеспечить долгосрочные перспективы изменений окружающей среды в исследованных областях. Насколько нам известно, такой подробный подход к истории болезни для широкого синтеза истощения подземных вод и его воздействия на окружающую среду ранее не предпринимался. В недавнем обзоре, посвященном оценке опустынивания, отмечается отсутствие эталонных ситуаций: «Опустынивание — это вопрос понимания того, как все было или должно было быть по сравнению с тем, что есть сегодня» (Verón et al.2006).

    Дьявольская дыра, Невада

    Дьявольская дыра в национальном парке Долина Смерти в Неваде является домом для небольшой популяции куколок ( Cyprinodon diabolis ). Этот вид куколок эволюционировал после того, как был изолирован от предков, возможно, более 100 000 лет назад (Андерсен и Дикон, 2001), и больше нигде в мире не встречается. Дыра Дьявола состоит из участка площадью 16 га, который включает в себя глубокую известняковую пещеру, на дне которой находится бассейн длиной ~ 20 м, шириной 3 м и глубиной более 60 м. Этот бассейн является частью системы подземных вод протяженностью 11 650 км 2 , которая очень медленно пополняется в современных климатических условиях. Время прохождения подземных вод от области подпитки Весенних гор до Дьявольской дыры составляет порядка 2000 лет (Виноград и др., 2006). Крутые каменные стены окружают бассейн с трех сторон, а с четвертой стороны находится покатая каменная полка, на которой растут водоросли. Выживание популяции куколок зависит от доступа к этому уступу скал, который обеспечивает пищу и критически важные нерестилища.Уровень воды в бассейне измеряется относительно медной шайбы, установленной над шельфом в 1962 году. В период с 1962 по 1968 год средний уровень воды был на 0,36 м ниже отметки. Вершина наклонной полки лежала примерно на 1,0 м ниже маркера.

    Большое ранчо Каппертов окружает Дьявольскую дыру. В 1968 году Капперы пробурили несколько скважин в пределах 5 км от залежи и начали откачку. Вскоре после этого уровень воды в Дьявольской дыре начал снижаться. Федеральное правительство США подало иск, чтобы ограничить сумму, которую Капперты могут выкачивать для защиты куколки.Капперты и штат Невада утверждали, что поверхностные и подземные воды следует рассматривать как отдельные. В знаменательном постановлении Верховный суд США заявил, что «федеральные права на воду истощаются, потому что, как показали доказательства, «подземные и поверхностные воды физически взаимосвязаны как неотъемлемые части гидрологического цикла… в Чертову дыру заскочить к их тяжелой откачке», и навечно предписывал откачку грунтовых вод (У.С. Верховный суд, 1976 г.).

    Дело о Дьявольской дыре выдвигает на первый план несколько подчеркнутое последствие постоянного местного истощения подземных вод. Со временем снижение уровня грунтовых вод будет постепенно распространяться по территории, находящейся под одной и той же системой водоносных горизонтов. В данном случае вид, находящийся под угрозой исчезновения, был спасен от неминуемой гибели благодаря чрезвычайному стечению обстоятельств. Однако этот, казалось бы, необычный случай на самом деле может быть репрезентативным, а не уникальным. Ежегодный глобальный забор подземных вод в настоящее время составляет около 1 000 000 км 3 (Shah et al.2007), а количество колодцев и скважин, широко разбросанных по земному шару, выросло на десятки миллионов. В результате значительного очевидного воздействия на окружающую среду некоторые известные и некоторые малозаметные, но еще не идентифицированные эндемичные виды, возможно, уже вымерли из-за значительного и распространяющегося снижения уровня грунтовых вод — форма невоспринимаемого побочного эффекта. повреждать.

    С экспоненциальным ростом количества колодцев явление, выдвинутое на передний план в деле о Дьявольской дыре, стало широко признано, хотя и в другой форме, как обычная причина социального неравенства, когда более глубокие и мощные скважины в толстых аллювиальных и осадочные водоносные горизонты, истощают местный уровень грунтовых вод и практически исключают доступ к воде для пользователей более мелких (дешевых) колодцев (Foster and Chilton 2003; Moench 2002; UNDP 2006).

    Несмотря на то, что взаимосвязь подземных и поверхностных вод неоспорима, обе они продолжают регулироваться различными правовыми режимами. В Калифорнии, Небраске и Техасе, трех крупнейших штатах США, использующих подземные воды, законы штатов обычно разрешают забор из водоносного горизонта со скоростью, превышающей скорость пополнения (Western Water Policy Review Advisory Commission 1998), и « большинство решений, касающихся разработки, использования или защиты подземных вод, принимаются без должного внимания к ценности подземных вод как источника потребления и услуг, которые они обеспечивают на месте» (NRC 1997).

    Долина Оуэнс, Калифорния

    Долина Оуэнс представляет собой естественный водосборный бассейн, со всех сторон окруженный горными хребтами. Годовое количество осадков от 10 до 15 см выпадает на дне долины в основном в зимние месяцы. Обильный сток от таяния снега в прилегающих горах Сьерра-Невада служит основным источником воды, которая каждую весну и лето стекает в долину и пополняет подземные водоносные горизонты, поддерживая таким образом высокий уровень грунтовых вод. Река Оуэнс и ее притоки истощают долину.Река заканчивается у озера Оуэнс. До 1913 года озеро Оуэнс имело глубину более 6 м и покрывало более 260 км 2 (Данскин, 1998). Подробное раннее исследование части долины Оуэнс дает базу данных об уровне грунтовых вод, которая предшествует крупномасштабному водозабору (Lee 1912). В то время щелочные луга покрывали около 14 165 га дна Долины. Нижележащий уровень грунтовых вод находился на глубине от 1 до 2,5 м от поверхности со среднегодовым изменением в 1 м.

    Засушливые и полузасушливые условия, участки с сильно засоленными почвами и наличие неглубокого уровня грунтовых вод влияют на характер и распространение местной растительности на дне долины (см. Таблицу 3 в Danskin 1998).Большая часть растительности состоит из ксерических растительных сообществ, в основном на нижних конусах выноса. Многие ксерические виды растут и цветут весной, а затем сохраняются в течение лета в состоянии покоя. «Факультативные» фреатофиты, растительность, очень устойчивая к засолению и щелочности, преобладают среди высокощелочных кустарниковых растений с высоким уровнем грунтовых вод в районах, где уровень грунтовых вод колеблется от 1 до 3 м от поверхности. Они питаются влагой почвы, но при необходимости используют воду непосредственно из грунтовых вод (Danskin 1998).Щелочные луга являются редкой средой обитания и классифицируются как «находящиеся под угрозой исчезновения» (Sawyer and Keeler-Wolf, 1995).

    К концу девятнадцатого века примерно в 400 км к юго-западу от долины Оуэнс быстро рос город Лос-Анджелес. Между 1880 и 1900 годами его население выросло в пять раз и достигло 250 000 человек, но дальнейший рост зависел от обеспечения дополнительной подачи воды. Водные ресурсы реки Оуэнс, включая грунтовые воды в Долине, оцениваемые в 45,6 км 3 , считались достаточными для удовлетворения потребностей Лос-Анджелеса в воде в будущем.За счет покупки земли с 1905 по 1934 год Лос-Анджелес получил около 95 % прав на воду в долине Оуэнс. В 1913 году было завершено строительство 375-километрового акведука, соединенного с рекой Оуэнс для отвода поверхностных вод в Лос-Анджелес. В 1970 году, чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос, был построен второй акведук, в результате чего общая экспортная мощность достигла 0,7 км 3 года −1 . Дополнительная вода была получена за счет использования более 200 колодцев, разбросанных по дну долины, для перекачки грунтовых вод в систему акведуков реки Оуэнс.В 1970–2008 гг. среднегодовой экспорт воды из Восточной Сьерры в Лос-Анджелес составлял ~ 0,5 км 3 (LADWP 2009, стр. 2–33). Долина Оуэнс предлагает необычайно четкую возможность изучить воздействие на окружающую среду двух этапов забора воды из одной и той же области, разделенных во времени более чем 50 годами, первый из которых удалил большую часть речной воды, а второй, который, кроме того, истощение грунтовых вод на многочисленных широко разбросанных участках дна долины.

    Отвод потока реки Оуэнс в акведук Лос-Анджелеса привел к превращению его предыдущего конечного пункта, озера Оуэнс, в пляж.В начале 1970-х годов уровень грунтовых вод и площади, покрытые местной растительностью, были аналогичны тем, которые наблюдались в период с 1912 по 1921 год. 1981 г. произошла потеря 20–100 % растительного покрова на солончаковых лугах площадью около 10 520 га (Данскин, 1998). Частичное прекращение значительного снижения уровня грунтовых вод стало результатом соглашения, достигнутого в 1991 году после более чем 10 лет судебных разбирательств, об ограничении откачки грунтовых вод и частичном восстановлении уровня грунтовых вод до уровня 1980 года.

    Текущий забор воды продолжает приводить к периодическому снижению уровня грунтовых вод до уровня ниже корневой зоны растений, что ведет к продолжающейся трансформации растительных сообществ в этой экосистеме. Когда откачка грунтовых вод снижает уровень грунтовых вод, растения, приуроченные к зонам с неглубокими грунтовыми водами, испытывают сильный стресс. Наложение засухи с 1987 по 1992 год привело к упадку местной растительности, за которой после окончания засухи последовала повсеместная замена экзотическими нефреатофитными однолетниками (Elmore et al.2003). Пожар в 2007 году привел к аналогичному исходу. Видеопрезентация, документирующая продолжающееся резкое изменение растительности долины Оуэнс, доступна в Интернете (Pritchett and Manning 2009).

    Данные о климате и растительности в этом регионе, взятые из годичных колец деревьев, кернов озер и навоза вьючных крыс, полученные до антропогенного вмешательства в гидрологический цикл, показывают, что за последние 1000 лет в регионе регулярно наблюдались периоды от 10 до 50 лет. засухи, но с небольшими изменениями в растительных сообществах.Недавние исследования в долине Оуэнс также показывают незначительные изменения в растительности, где антропогенные изменения минимальны (Elmore et al. 2006).

    Водоносный горизонт High Plains

    До девятнадцатого века высокотравные пастбища прерий занимали площадь более 565 000 км 2 , простираясь от Техаса до Канады. Прерии с высокой травой в настоящее время являются наиболее измененной экосистемой в Северной Америке, и сегодня осталось менее 4 %. Остальные были преобразованы в пахотные земли или другую менее разнообразную растительность.Прерии с разнотравьем и короткой травой также не прижились (USGS Northern Prairie Research Center 2006). Начиная с появления в середине 1800-х годов европейско-американских поселенцев, прерии постепенно превращались в сельскохозяйственные угодья. До 1930 года на Высоких равнинах преобладало засушливое земледелие. Для предотвращения испарения скудной воды применялись глубокая вспашка, боронование почвы и мульчирование пылью. К 1930-м годам непрерывное возделывание сельскохозяйственных культур, в первую очередь за счет многократного посева пшеницы, истощило гумус, связывающий почву.В период с 1931 по 1939 год Высокие равнины подверглись сильной засухе. Многочисленные сильные бури пронеслись по эрозионным полям. Ветры унесли большую часть измельченной почвы в виде огромных облаков пыли и превратили этот район в «Пыльный котёл». К 1940-м годам многие районы Высоких равнин в совокупности потеряли более 75 % своего первоначального верхнего слоя почвы. Территория, охваченная Пыльным котлом, включала большую часть региона Высоких равнин (Putney 1937). По сей день Пыльная чаша считается одной из величайших зарегистрированных экологических катастроф на Земле.

    Водоносный горизонт High Plains, один из крупнейших и наиболее хорошо изученных в мире, лежит под 461 000 км 2 в частях восьми штатов и включает 347 000 км 2 водоносного горизонта Огаллала. Водоносный горизонт, как правило, безнапорный, и большая его часть находится под частями трех штатов: Небраска имеет 65 % объема водоносного горизонта, Техас 12 % и Канзас 10 %. Насыщенная мощность водоносного горизонта Хай-Плейнс колеблется от 365 м до менее 1 м (Миллер и Аппель, 1997 г.) и имеет очень низкую скорость пополнения.Большая часть воды в этом водоносном горизонте пополнялась примерно от 3400 до 15 600 лет назад (Gurdak et al. 2009).

    Орошаемое земледелие быстро расширилось после Второй мировой войны с появлением мощных нефтяных насосов, способных дешево поднимать грунтовые воды в больших объемах, и с развитием эффективных систем кругового орошения (рис. ). Эти инновации открыли эру быстрого увеличения забора грунтовых вод из водоносного горизонта Хай-Плейнс (Miller and Appel 1997; Sophocleous 2010). Ирригация позволила территории, лежащей над водоносным горизонтом, стать одним из основных сельскохозяйственных регионов мира, поддерживая около 20 % орошаемых площадей и используя 30 % всей поливной воды, перекачиваемой в Соединенных Штатах.На эту площадь приходится ~ 19 % пшеницы и хлопка, ~ 15 % кукурузы и ~ 18 % производства крупного рогатого скота в Соединенных Штатах (Reilly et al. 2008). Откачка из многочисленных ирригационных колодцев на Высоких равнинах является основным механизмом сброса подземных вод. Фермеры начали использовать подземные воды для орошения в 1930-х годах, в гораздо большей степени в 1950-х годах, и к 2002 году расчетная площадь орошаемых земель на территории, лежащей над водоносным горизонтом Хай-Плейнс, достигла более 55 000 км 2 .

    Общее количество воды в водоносном горизонте в 2009 г. составляло ~2.9 миллиардов акров-футов, что на 274 миллиона акров-футов меньше, чем в 1950 году (McGuire, 2007). Среднегодовое количество осадков, колеблющееся от 0,4 м 90 152 – 1 90 153 в год в западной части Высоких равнин до примерно 0,7 м 90 152 -1  в год на востоке, является основным естественным источником пополнения водоносного горизонта. Скорость испарения, измеренная с поверхности открытой воды на Высоких равнинах, колеблется от 0,7 м 90 152 -1 90 153 в год на севере до 2,7 м 90 152 -1 90 153 в год на юге (Gutentag et al. 1984). Подземные воды текут в водоносном горизонте Высоких равнин с запада на восток в ответ на наклон уровня грунтовых вод со средней скоростью около 0.3 м в день и сбрасывается естественным путем в ручьи и родники и непосредственно в атмосферу за счет эвапотранспирации. Оценочная скорость пополнения колеблется от менее 2,5 см в год 90 152 — 1 90 153 в некоторых частях Техаса до 15 см 90 152 –1  в год в южно-центральной части Канзаса (Гутентаг и др., 1984). Следовательно, для пополнения водоносного горизонта доступно мало воды. Чтобы привести конкретный пример, в 2000 году в Канзасе водоносный горизонт Огаллала дал 2,96 × 10 9 м 3 . Предполагаемое среднегодовое естественное пополнение Огаллалы в Канзасе равно 0.89 × 10 9 м 3 . Уровень воды в некоторых частях водоносного горизонта Высоких равнин снизился вскоре после начала экстенсивного орошения с использованием грунтовых вод, и к 2007 году падение уровня грунтовых вод составило от 3 м до более 45 м. В Канзасе, в зависимости от местоположения, водоносный горизонт высохнет через 25–200 лет (Buchanan et al. 2009). Уменьшение водонасыщенной толщины более чем на 50 % в некоторых частях водоносного горизонта, в свою очередь, привело к уменьшению стока во многих ручьях на Высоких равнинах с сопутствующим ухудшением состояния прибрежных и водных экосистем (Sophocleous 2010).

    Перерасход подземных вод в некоторых частях Азии

    В совокупности Индия, Пакистан, Бангладеш и Северный Китай используют 380–400 км 3 подземных вод в год, что приближается к половине общего годового забора подземных вод в мире (Shah et al. 2007). Орошаемое земледелие потребляет более половины этой воды, и большая часть этого сельского хозяйства сосредоточена в некоторых частях Азиатского континента, включая все Индо-Гангские равнины, которые являются засушливыми или полузасушливыми и имеют слишком мало осадков, чтобы обеспечить естественную подпитку.Миллионы фермеров с небольшими земельными владениями зависят от грунтовых вод как источника средств к существованию.

    В Индии около 60 % орошаемой площади обслуживается скважинами с подземными водами. На Северо-Китайской равнине площадь колеблется от 50 до 75 %. Количество трубчатых колодцев оценивается в 7,5 млн в Китае (Шах, 2006 г.), 8,6 млн в Бангладеш (ЮНИСЕФ, 2008 г.) и 20 млн в Индии (Ванг и др., 2007 г.). В Индии каждый год добавляется около 0,8 миллиона новых трубчатых колодцев. Шах (2006) отметил, что «Социоэкология подземных вод на равнинах Южной Азии и Северного Китая представляет собой настоящую анархию, функционирующую в колоссальных масштабах.В трех приведенных ниже примерах рассматриваются последние данные об истощении запасов подземных вод в этих регионах.

    Северо-Западная Индия

    Измерение в масштабах крупных бассейнов диапазона, скорости и объема истощения водных ресурсов, а также распределение потерь между поверхностными водами, почвенной влагой и грунтовыми водами стало возможным только с запуском Эксперимент по восстановлению гравитации и климату (GRACE) в марте 2002 г. (GRACE Tellus Gravity Recovery 2011). Спутники GRACE обнаруживают временные изменения гравитационного поля Земли.Поверхностные нагрузки, такие как континентальные запасы воды, вносят свой вклад в гравитационное поле. Анализ изменений гравитационных измерений GRACE позволяет извлекать информацию об изменении массы воды (общем изменении запасов воды) во времени на больших площадях.

    Анализ GRACE охватил индийские штаты Раджастхан, Пенджаб и Харьяна (включая столицу Индии Нью-Дели) (Rodell et al. 2009). На исследуемой территории площадью 438 × 10 3 км 2 (рис.) проживает 114 миллионов человек.Он подстилается водоносным горизонтом равнины реки Инд, пористым аллювиальным образованием протяженностью 560 000 км 90 152 2 90 153 от безнапорных до полускрытых. Орошается только 28 % площади, но на орошение таких культур, как рис, приходится 95 % потребления воды. За период с августа 2002 г. по октябрь 2008 г. данные GRACE показали чистую потерю воды, эквивалентную 109 км 3 (общее истощение подземных вод в период с 2001 по 2007 г. оценивалось в −104 ± 40 км 3 ). Для сравнения, емкость озера Мид, крупнейшего водохранилища в США (с площадью поверхности 640 км 2 и максимальной глубиной 150 м), составляет 35 км³.Средняя скорость снижения уровня грунтовых вод в районе исследования была рассчитана и составила около 0,33 м в год −1 . Локальные скорости снижения уровня грунтовых вод значительно различались и в некоторых городских районах достигали 10 м 90 152 -1 90 153 года в год. Эти данные свидетельствуют о том, что в течение исследуемого периода скорость изъятия, в основном поливной водой, превышала скорость пополнения примерно на 17,7 км 3 -1 года . По-видимому, большая часть забираемых подземных вод впоследствии теряется из региона в результате увеличения стока и/или эвапотранспирации.В течение исследуемого периода наблюдались небольшие колебания количества осадков, поэтому истощение подземных вод происходит в результате потребления человеком, а не естественной изменчивости климата. В результате снижения уровня грунтовых вод речной сток уменьшился, а проникновение соленой воды в водоносные горизонты прибрежных районов увеличилось (Kumar et al. 2005).

    Изменение запасов подземных вод на северо-западе Индии в период с 2002 по 2008 год по сравнению со средним значением за этот период, основанное на наблюдениях в рамках эксперимента НАСА по восстановлению гравитации и климату (GRACE).Отклонения от среднего значения выражаются в виде высоты эквивалентного слоя воды в диапазоне от −12 см (темно-красный ) до 12 см (темно-синий ). Предоставлено NASA/Trent Schindler and Matt Rodell (http://www.nasa.gov/topics/earth/features/india_water.html)

    Во втором исследовании изучалась гораздо большая область размером 2,7 × 10 6 км 2 который включает горные районы Афганистана и Пакистана, бассейн Инда (Пакистан-Индия), бассейн Ганга (Индия-Непал) и бассейн Ганга-Брахмапутра (Китай-Непал-Индия-Бангладеш), где проживает 600 миллионов человек (Tiwari et al. др.2009). Для этой гораздо большей территории потери подземных вод оценивались в 54 ± 9 км 3 -1 года, что соответствует понижению уровня грунтовых вод примерно на 10 см -1 года.

    Чтобы противостоять истощению подземных вод в западной и южной Индии, правительство разработало вызывающий споры мегамасштабный проект национального соединения рек, в котором предлагается соединение 30 рек, 3000 водохранилищ и 14 900 км каналов для переброски воды в западную и юг Индии, а также вода из Ганга и Брахмапутры в бассейн Маханади, крупный осадочный дельтовый бассейн, расположенный вдоль восточного побережья Индии (Кумар и Амарасингхе, 2009).

    Северо-Китайская равнина

    Северо-Китайская равнина, крупнейший район производства пшеницы и кукурузы в Китае, где количество осадков в среднем составляет всего около 200–400 мм год −1 , испытывает острую нехватку воды, при этом доступность воды на душу населения составляет ~ 750 м 3 год −1 , одна одиннадцатая среднемирового значения. Дефицит воды наиболее велик в бассейнах рек Хуан (Желтая) – Хуай – Хай (бассейны 3-H). В этом районе проживает около 35 % населения Китая, но здесь находится лишь 7,6 % природных доступных водных ресурсов Китая.В бассейне реки Хай ~319 000 км 2 подземные воды, забираемые из водоносного горизонта, составляли ~67 % водопотребления. Данные GRACE по этому району за период с января 2003 г. по декабрь 2006 г. указывают на понижение уровня грунтовых вод примерно на 20 см год −1 , что хорошо согласуется с гидрологическими данными многоточечных измерений влажности почвы и глубины грунтовых вод ( оценка неопределенности для этого значения предоставлена ​​не была; Moiwo et al., 2009).

    Четвертичный водоносный горизонт, лежащий в основе Северо-Китайской равнины, делится на «мелководный» и «глубокий» водоносный горизонт.В 1950-х годах уровень грунтовых вод в большинстве мест находился на 0–3 м ниже поверхности земли. Согласно недавним полевым исследованиям, максимальная глубина воды в мелководном водоносном горизонте превышала 65 м, уровень грунтовых вод был на 10 м или глубже под более чем 40 % всей равнины, максимальная глубина воды в глубоководном водоносном горизонте достигала 110 м. , а область, где гидравлический напор ниже уровня моря, покрывает более 50 % всей равнины (Чжэн и др., 2010). Хорошо спланированное исследование забора подземных вод для орошаемого земледелия фермерами примерно в 400 деревнях, широко разбросанных по Северо-Китайской равнине (Wang et al.2007), выявил пространственную сложность, лежащую в основе комплексных оценок исследований GRACE. Тридцать три процента сел добывают подземные воды только из неглубоких водоносных горизонтов, 42 % — только из глубоких водоносных горизонтов, а остальные 25 % — из обоих. Предположительно, для сел, которые добывают воду только из глубоких водоносных горизонтов, неглубокие водоносные горизонты истощены или иным образом непригодны. Когда деревни были разделены на квартили на основе откачки со средней глубины в воду, результаты были следующими: первая квартиль ~4 м, вторая ~9 м, третья >30 м и четвертая >100 м.Глубокие конусы истощения грунтовых вод наблюдаются в водоносных горизонтах, лежащих под крупными населенными пунктами, такими как Пекин (Tamanyu et al. 2009). Характер локальных изменений уровня грунтовых вод демонстрирует геологическую и пространственную сложность систем водоносных горизонтов, лежащих в основе Северо-Китайской равнины, и указывает на то, что перераспределение и пополнение запасов воды в этих водоносных горизонтах происходит очень медленно.

    Потенциальные последствия неуклонного снижения уровня грунтовых вод могут включать высыхание рек, ручьев, родников и озер, оседание земель, потерю водно-болотных угодий, проникновение соленых вод (большая часть очень глубоких грунтовых вод засолена) и загрязнение водоносных горизонтов загрязняющие вещества.Все такие неблагоприятные исходы представлены на Северо-Китайской равнине. Годовой сток реки Хайхэ, крупнейшей реки Северо-Китайской равнины, с 1950-х годов уменьшился в три раза, и высохло более 4000 км речных русел. Водно-болотные угодья сократились с 10 000 км 90 152 2 90 153 в 1970-х годах до менее 2 000 км 90 152 2 90 153 в настоящее время (Zheng et al., 2010).

    Река Тарим, Синьцзян

    Река Тарим и ее притоки представляют собой аллогенные речные системы (системы, питаемые влажными горными районами, протекающими по засушливой или полузасушливой земле).Это тематическое исследование иллюстрирует кумулятивные последствия откачки грунтовых вод вверх по течению, забора поверхностных вод из самой реки, а также из ее притоков и строительства плотин. Аналогичные последствия истощения поверхностных и подземных вод в других подобных системах наблюдаются для рек Колорадо, Ганг, Инд, Нил и Хуанхэ, которые в настоящее время впадают в море лишь с перерывами или вообще не впадают в море, а также для Амударьи и Сырдарьи, которые не впадают в море. дольше адекватно пополняет Аральское море (Meybeck 2003).

    ~337 000 км 2 Пустыня Такла-Макан — одна из крупнейших пустынь в мире. Растительность в этой крайней пустыне с годовым количеством осадков <70 мм в значительной степени приурочена к экзогенным водным ресурсам или водоносным горизонтам (Bruelheide et al. 2010). Река Тарим длиной 1300 км с внутренним стоком протекает через пустыню Такла-Макан. Его истоки берут начало в альпийских ледниках и снежном покрове на высоте 2800–3500 м (Фэн и др., 2001). По сравнению с другими подобными бассейнами Таримский бассейн получает небольшое количество стока с окружающих гор (Viviroli et al.2007). Нижнее течение реки от Кьялы до озера Тайтема (см. рис. 2 в работе Хоу и др., 2007 г.) называют «Зеленым коридором» из-за растительных сообществ, которые ранее покрывали полосу шириной 5–10 км вдоль реки. река и включала водно-болотные угодья возле терминала на озере Тайтема. Тугайные сообщества простые и состоят в основном из преобладающих лиственных древесных пород, тополя евфратского Populus euphratica , некоторых древесных кустарников ( Tamarix ramosissima , T.hispida , Halimodendron halodendron ) и около десятка трав (Bruelheide et al. 2010).

    Годовое количество осадков в низовьях реки Тарим составляет <25 мм, тогда как годовое испарение может достигать 1500 мм. Удивительно, но до воды можно добраться на глубине 5–10 м в самых глубоких долинах дюн по всей пустыне Такла-Макан. В позднем плейстоцене Таримская котловина представляла собой гигантское озеро, питавшееся талой ледниковой водой. Палеогидрологические данные указывают на то, что во время «малого ледникового периода» в бассейне Тарима была продолжительная влажная среда, охватывающая 1400–1850 гг.В течение этого периода речной сток в пределах бассейна увеличился, площадь поверхности конечных озер в пустынной зоне увеличилась, уровень озер повысился, а пополнение запасов подземных вод увеличилось (Liu et al. 2011). Шишки глубоко укоренившегося Tamarix spp., которые отмечают места доступных подземных вод, занимают ~15 % площади по всей пустыне Такла-Макан. Шишки Tamarix представляют собой порослевые дюны из чередующихся слоев песка и опавших листьев, скопившихся вокруг Tamarix spp.сгустки. Возраст более старых конусов составляет тысячу лет и более (Xia et al. 2004).

    С 1950 по 1990 годы увеличение забора грунтовых вод для крупномасштабного расширения сельского хозяйства привело к значительному сокращению речного стока в реке Тарим. В период с 1965 по 1995 год, поскольку подземные воды, используемые для сельского хозяйства, вносили все больший вклад в питание нижнего течения реки, содержание солей в неглубоких подземных водах удвоилось, достигнув 5–16 г л -1 в 1995 г. (Feng et al. др.2001). Строительство водохранилища Даксихайцзы в 1972 г. привело к исчезновению поверхностных вод в нижнем 321 км участке реки, высыханию озера Тайтема и в течение 30 лет к падению уровня грунтовых вод вдоль реки от хребта от 3–5 м до диапазона 8–12 м.

    Быстрое уменьшение речного стока и его окончательное прекращение привели к каскаду воздействий на окружающую среду. Пустынная прибрежная растительность в низовьях реки Тарим постепенно увядала и отмирала.К 1980 году почти все однолетние растения и многолетники с неглубокой корневой системой исчезли, а многолетняя растительность с глубокими корнями постепенно сокращается. К 2010 г. площадь лесов P. euphratica сократилась более чем на 85 % (Huang and Pang 2010). То, что осталось, идя от реки наружу менее чем на километр, это участки Populus sp., смешанные Populus sp. и Tamarix spp., и Tamarix spp. (Хоу и др., 2007). Утрата растительного покрова обнажила поверхность суши перед всей силой ветров.Ветры вызывали частые песчаные бури, приводящие к значительному опустыниванию земель с постепенным увеличением площадей подвижных песков и уменьшением неподвижных дюн.

    Попытки восстановить «Зеленый коридор» были предприняты в 2000 году. Инсу, расположенный в 60 км ниже по течению от водохранилища Дасихайцзы, был выбран в качестве места для наблюдения за ходом восстановительных работ. Небольшие остатки растительности находились на участках леса с преобладанием видов Populus , ближайших к высохшему руслу реки, дальше – редкая полоса смешанного леса Populus/Tamarix шириной около 100 м, за ним полоса Tamarix шириной около 100–150 м (Hou et al.2007). Пороговые значения уровня грунтовых вод для стресса растений, установленные для растительности «Зеленого коридора» (Hou et al. 2007), составляли -3,5 м для травы, -4,5 м для Populus spp. и -5 м для Tamarix spp. . Среднее количество осадков в районе Нижнего Тарима составляет ~ 40 мм -1 года, а потенциальное испарение составляет 2590 мм -1 года.

    Процесс восстановления состоял из 12 попусков воды из водохранилища Дасихайцзы, начиная с мая 2000 г. и заканчивая последним в сентябре 2006 г. (см. Таблицу II в Hao et al.2010). Начиная с шестого стока в марте 2003 г. вода достигла озера Тайтема. Средний расход через исследуемый участок составил 3,07 × 10 8 м 3 -1 год. В 1950-х годах средний сток мимо станции Кала (выше по течению от водохранилища Даксихайцзы) составлял 13,3 × 10 8 м 3 −1 года (Feng et al. 2001). Эти данные свидетельствуют о том, что по сравнению со стоком 1950-х годов средний расход воды в реке Тарим ниже водохранилища Даксихайцзы, достигнутый в период с 2000 по 2006 год, был примерно в четыре раза ниже, чем исторический сток 1950-х годов.

    Глубина уровня грунтовых вод, необходимая для воссоздания исторического разнообразия и обширности растительности в нижнем течении реки Тарим, составляет ~5 м или менее. Зона подъема уровня грунтовых вод, вызванная попусками воды, соответствующей этому критерию, узкая, в пределах 200 м и менее от русла реки, и сужается далее по течению. Уровень грунтовых вод не достиг остатков экосистемы «Зеленого коридора» на высоте 1000–1500 м, которые продолжают уменьшаться (Huang and Pang 2010). Для увеличения ширины «Зеленого коридора» и поддержания процесса восстановления потребуются значительные постоянные сбросы воды (Ye et al.2009). Однако в 2008 г. попуски воды были прекращены, так как основной поток реки Тарим демонстрировал все более отрицательную тенденцию стока. В то время как изменение климата привело к увеличению поверхностного стока в верховьях реки Тарим, количественные оценки показали, что местная антропогенная деятельность с 1970-х годов привела к уменьшению объема воды, отводимой в основное течение бассейна реки Тарим, отрицательному тенденция, которая стала более заметной в 2000-х годах. Воздействие человека отражает рост населения с сопутствующим расширением деятельности, такой как сельскохозяйственное орошение и строительство водохранилищ, что приводит к уменьшению поверхностного стока в основном русле.

    Бассейн Мюррей-Дарлинг

    «Австралия является самым засушливым обитаемым континентом на Земле, и во многих частях страны, включая бассейн Мюррей-Дарлинг (БДМ), воды для сельского и городского использования сравнительно мало, и она является наиболее ценным ресурсом. (ЦСИРО 2008). Объединенный водосборный бассейн Мюррей-Дарлинг имеет площадь 1,3 млн км 2 и охватывает крупнейшую речную систему Австралии. Этот водосборный бассейн составляет 14% от общей площади Австралии и является ее наиболее важным сельскохозяйственным участком.

    Во второй половине девятнадцатого века массовая вырубка лесов и лесных массивов в MDB была отчасти вызвана необходимостью приспособить растущее поголовье овец, которое увеличилось в Новом Южном Уэльсе в период с 1860 по 1890 год с 5 до 63 миллионов. Выпас овец и крупного рогатого скота на естественных пастбищах, а также интродукция чужеродных растений и сорняков изменили растительность на пострадавших территориях MDB. На пастбищах высокие летние травы на первоначальных многолетних пастбищах были заменены в основном неприятными многолетними видами, однолетними видами, включая бобовые, и менее желательными сорными растениями.Другие возмущения включали интродукцию и быстрое распространение кроликов ( Oryctolagus cuniculus ) и опунции ( Opuntia spp). Дополнительный стресс был вызван разрушительной засухой «Федерации», вызванной небольшим количеством осадков с 1895 по 1902 год (Murray-Darling Basin Authority 2010). Следовательно, типы и модели растительности, которые развились в ответ на исторический режим осадков и/или доступ к подземным водам, к началу двадцатого века уже в значительной степени изменились.

    Последующее интенсивное освоение водных ресурсов в БДМ снизило среднегодовой сток в устье реки Мюррей на 61 % и увеличило периоды прекращения стока с 1 % времени в исторических климатических условиях до 41 % времени (CSIRO 2008). Значительное сокращение речного стока привело к многочисленным неблагоприятным последствиям для прибрежной и водно-болотной растительности, среды обитания рыб и ухудшению качества воды. В 1991 году маловодье, засуха и повышенная концентрация фосфатов в реке Дарлинг привели к потенциально токсикогенному цветению цианобактерий Anabaena circinalis , которое распространилось более чем на 1000 км.

    В крупнейшем сохранившемся лесу из речной красной камеди ( Eucalyptus camaldulensis ) в Австралии, в лесу Барма-Миллева площадью 65 000 га в восточном течении реки Мюррей, частота наводнений среднего размера резко сократилась. Около 70% насаждений речной красной камеди в пойме реки Мюррей находятся в плохом состоянии с более высокой смертностью, чем на других участках в регионе (Cunningham et al. 2007). В 1965 году в лесу Барма-Миллева была заложена пробная плантация камеди красной реки, и с тех пор она тщательно контролируется и изучается (Horner et al.2009). Этот продолжающийся эксперимент по управлению лесным хозяйством дал уникальную ценную информацию. Эффективная корневая зона речной красной камеди в лесу Барма-Миллева простирается на глубину 9 м. С 1987 по 1998 год уровень грунтовых вод был относительно постоянным на глубине ~12,5 м. Начиная с 1998 г. произошло уменьшение глубины грунтовых вод почти на 0,25 м в год 90 152 −1 90 153, к 2007 г. глубина грунтовых вод превышала 15 м. Снижение совпало с резким увеличением смертности в густозаросших насаждениях, что свидетельствует о том, что уменьшение глубины грунтовых вод сыграло фундаментальную роль в формировании наблюдаемой модели смертности.Уменьшение речного стока (Cunningham et al. 2007) и изменение частоты наводнений, засуха, повышение высокого уровня забора грунтовых вод, повышение максимальных температур и дефицит осадков — все это способствовало снижению уровня грунтовых вод во время обострения засухи примерно с 2001 г. до 2010 г. (Хорнер и др., 2009 г.).

    Данные об общем запасе воды, полученные GRACE (Leblanc et al. 2009), показали суммарное сокращение глубины воды в бассейне примерно на 130 мм в период с августа 2002 г. по декабрь 2006 г., оценочная общая потеря воды составляет ~140 ± 54 км 3 , что в четыре раза превышает максимальную вместимость (~ 35 км 3 ) озера Мид.Между данными GRACE и наблюдаемыми изменениями подземных вод была высокая корреляция. Данные GRACE подтвердили постоянное сокращение запасов подземных вод в MDB, при этом уровень подземных вод все еще снижается через 6 лет после начала засухи. Примечательно, что из общего объема потерь воды в период с 2002 по 2006 год ~83 % приходилось на грунтовые воды, 14 % — на почвенную влагу и только 3 % — на поверхностные воды (Leblanc et al. 2009). Климатические прогнозы предсказывают повышение температуры на 1–5 °C к 2100 году (CSIRO, 2007; Cai and Cowan, 2008), что усугубит эти изменения.

    Закон о воде 2007 г. , принятый парламентом Австралии, учредил Управление бассейна Мюррей-Дарлинг для разработки и внедрения новых механизмов планирования и управления водными ресурсами в масштабах всего бассейна, включая обязательные ограничения на забор воды (Управление бассейна Мюррей-Дарлинг). 2010). Предложенный бассейновый план был опубликован в конце ноября 2011 г.

    Гидрологические последствия повсеместного отмирания лесов

    Значение лесных водоразделов, особенно в засушливых регионах, как источников пресной воды, как стока, так и подземных вод, давно известно. .В 1879 году Джон Уэсли Пауэлл ярко описал ужасные последствия уничтожения лесов: «Хорошо известно, что под видоизменяющим влиянием человека ручьи любого региона, освобожденного от дикой природы, изменяются по многим важным характеристикам. Во время паводков их объемы чрезмерно увеличиваются, а их разрушительная сила умножается. В сезоны засухи некоторые ручьи, которые были многолетними до того, как человек изменил поверхность страны, полностью пересыхают (Powell 1879).«В Соединенных Штатах более 50 % пресной воды поступает из лесных массивов.

    Снег, представляющий собой большое количество воды, накапливается в высокогорных лесах в течение зимы, а таяние снега происходит постепенно, поддерживая потоки воды вниз по течению в течение засушливых сезонов. По сравнению с пастбищами или сельскохозяйственными угодьями корневая система многих лесных деревьев более обширна и глубока. Глубокие корни способны переносить воду из глубины почвы за счет восходящего гидравлического перераспределения в поверхностные слои, когда устьица листьев закрыты, или переносить воду из поверхностных слоев почвы в глубокие после дождя тем же способом после продолжительных периодов засухи.Гидравлическое перераспределение позволяет пополнять запасы грунтовых вод намного быстрее, чем только за счет просачивания или капиллярных сил (Caldwell et al. 1998), и повышает эффективность корней во всех частях почвенного профиля. Этот механизм особенно важен для повышения способности растений к испарению в засушливый сезон (Lee et al. 2005).

    В середине 1980-х годов на западе США частота крупных лесных пожаров и продолжительность сезона лесных пожаров резко и заметно увеличились.Эти изменения были тесно связаны с повышением весенних и летних температур примерно на 2 °C и более ранним весенним таянием снега (Вестерлинг и др., 2006). За последние 25 лет леса во всем мире подвергались «комплексам стресса», комбинациям биотических и абиотических стрессов, что приводило к увеличению числа крупномасштабных случаев вымирания лесов (Ryan et al. 2008; Breshears et al. 2009). ; Карнисер и др., 2011). Как правило, стрессовые комплексы включают некоторую комбинацию засухи, насекомых и/или грибков и пожара (McKenzie et al.2009). Растущее количество данных указывает на то, что глобальное потепление и, как следствие, повышенная засушливость являются «обусловливающими факторами» для этих событий отмирания. Многие виды деревьев, подверженные длительному водному стрессу в результате сочетания засухи и более высоких температур, поддерживают себя как можно дольше за счет восходящего гидравлического перераспределения грунтовых вод через их глубокие корни. Когда уровень грунтовых вод опускается за пределы досягаемости глубоких корней, деревья сильно ослабевают (Breshears et al.2009). Способность лесов выдерживать более экстремальные засухи и более высокие температуры, связанные с увеличением эвапотранспирации, неясна, что вызывает серьезную озабоченность по поводу будущего лесов, а также запасов пресной воды. Уменьшение снежного покрова и более раннее таяние снега уже требуют модификации существующей инфраструктуры управления водными ресурсами.

    Заключение

    В 1997 году гидрогеолог Мариос Софоклеус утверждал, что тонкое определение устойчивого урожая в отношении забора грунтовых вод должно учитывать устойчивость системы — не только деревьев, но и всего леса; не только рыба, но и водная пищевая цепь; не только грунтовые воды, но и текущие ручьи, водно-болотные угодья и все растения и животные, которые от них зависят (Sophocleous 1997).

    К сожалению, как показано здесь, такое целостное определение устойчивого урожая не регулирует управление текущими ресурсами пресной воды. Как кратко изложено ниже, результаты, задокументированные в тематических исследованиях, соответствуют ожиданиям, исходя из современных знаний в области гидрологии:

    1. Подземные и поверхностные воды физически связаны (Чертова дыра).

    2. Резкое изменение или потеря растительности происходит, когда уровень грунтовых вод опускается ниже корневой зоны растений (долина Оуэнс, река Тарим, бассейн Мюррей-Дарлинг).

    3. Забор подземных вод для орошения может значительно понизить уровень грунтовых вод даже в массивных водоносных горизонтах с медленным пополнением (водоносный горизонт Высоких равнин, Северо-Западная Индия, Северо-Китайская равнина, река Тарим, бассейн Мюррей-Дарлинг, долина Оуэнс).

    4. Сток рек уменьшается или прекращается при снижении уровня грунтовых вод (долина Оуэнс, Северо-Западная Индия, Северо-Китайская равнина, река Тарим, бассейн Мюррей-Дарлинг).

    Все эти истории взаимодействующих заборов грунтовых и поверхностных вод в засушливых районах на трех континентах документально подтверждают значительный ущерб экосистемам, чаще всего из-за массового перевода земель в использование, полностью зависящее от замены естественных гидрологических режимов орошением за счет неуклонно снижающихся уровней грунтовых вод.До орошения некоторые из пострадавших земель уже подверглись крупномасштабному преобразованию естественных пастбищ и лесов в пастбища и сельскохозяйственные нужды, в некоторых случаях 50–150 лет назад.

    «Обеспечение водой регионов с дефицитом воды для нужд человека обычно осуществляется за счет экосистем, как водных, так и наземных (Carpenter et al. 2011)». Не кажутся неизбежными и широкомасштабные изменения. «В некоторых частях Индии чрезмерное извлечение подземных вод и снижение их качества были признаны с 1970-х годов.За некоторыми возможными исключениями мало что было сделано для регулирования добычи подземных вод или контроля над деградацией ресурсной базы. Это также имеет место в Латинской Америке и Африке, а также в таких разных странах, как Китай, Испания и западная часть США. Эта ситуация, по сути, отражается на большей части земного шара» (Moench, 2007).

    Примеров, подтверждающих приведенные выше утверждения, множество по всему миру. Например, строго утилитарный взгляд на использование подземных вод подразумевается в текущей, активно преследуемой цели китайских центральных и местных органов власти по преобразованию неиспользуемых земель («пустошей») в орошаемые сельскохозяйственные угодья.Пустоши включают водно-болотные угодья, леса, пастбища и пустыни (Yuling 2009). Неудивительно, что, по данным правительства Китая, «более 40% площади суши страдают от деградации пастбищ, потери плодородия почвы и утраты естественных лесов. Эта площадь увеличилась с дополнительных 1800 км 90 152 2 90 153 лет 90 152 -1 90 153 деградированных в 1980-х годах до 3436 км 90 152 2 90 153 лет 90 152 -1 90 153 утраченных в конце 1990-х годов. Наиболее пострадавшими районами являются Лёссовое плато и обширный Западный регион» (цитируется по ООН, 2011 г.).

    Продолжающийся существенный рост населения в засушливых районах и вызывающий тревогу уровень загрязнения подземных вод (Qiu 2011) усугубляют дорогостоящие проблемы с обеспечением пресноводной безопасности. Нынешние человеческие, экономические и экологические издержки и последствия чрезмерной эксплуатации подземных вод подчеркивают нашу жизненно важную зависимость от этой основы для жизни на суше.

    Биографии

    Александр Н. Глейзер

    — профессор Высшей школы Калифорнийского университета в Беркли.Его исследовательские интересы включают анализ фотосинтетических систем сбора света, эволюцию структуры и функции белков, а также управление охраняемыми природными территориями.

    Джин Э. Лайкенс

    — выдающийся старший научный сотрудник Кэриского института экосистемных исследований в Миллбруке, Нью-Йорк. Его исследования сосредоточены на экологии и биогеохимии лесных и водных экосистем, главным образом посредством долгосрочных исследований в экспериментальном лесу Хаббард-Брук в Белых горах Нью-Гэмпшира.

    Информация для участников

    Александр Н. Глейзер, тел.: +925-254-2579, факс: +510-642-6334, электронная почта: [email protected]

    Джин Э. Лайкенс, электронная почта: [email protected], http://www.ecostudies.org/people_sci_likens.html.

    Ссылки

    • Элли, В., Т. Рейли и О. Франке. 1999. Устойчивость ресурсов подземных вод. Геологическая служба США: Циркуляр 1186.
    • Андерсен М., Дикон Дж. Размер популяции куколки Дьявольской норы ( Cyprinodon diabolis ) коррелирует с уровнем воды.Копейя. 2001; 2001: 224–228. doi: 10.1643/0045-8511(2001)001[0224:PSODHP]2.0.CO;2. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Брешерс Д., Майерс О., Мейер С., Барнс Ф., Зоу С., Аллен С., Макдауэлл Н., Покман В. Отмирание деревьев в ответ на глобальные изменения типа засухи: данные о смертности за десятилетие измерения водного потенциала растений. Границы экологии и окружающей среды. 2009; 7: 185–189. дои: 10.1890/080016. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Bruelheide H, et al. Жизнь на краю. В какой степени фреатическая вода поддерживает растительность на периферии пустыни Такла-Макан? Прикладная наука о растительности.2010; 13:56–71. doi: 10.1111/j.1654-109X.2009.01050.x. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Бьюкенен Р., Р. Баддемайер и Б. Уилсон. 2009. Водоносный горизонт Высоких равнин. Проспект общественной информации Геологической службы Канзаса 18. http://www.kgs.ku.edu/Publications/pic18/index.html. Проверено 10 ноября 2011 г.
    • Кай В., Коуэн Т. Свидетельства воздействия повышения температуры на приток в бассейн Мюррей-Дарлинг. Письма о геофизических исследованиях. 2008;35:L07701. doi: 10.1029/2008GL033390.[CrossRef] [Google Scholar]
    • Колдуэлл М., Доусон Т., Ричардс Дж. Гидравлический подъемник: последствия истечения воды из корней растений. Экология. 1998;79:1–5. doi: 10.1007/BF00378231. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Carnicer J, Coll M, Ninyerola M, Pons X, Sánchez G, Peñuelas J. Повсеместное ухудшение состояния кроны, нарушение пищевой цепи и усиленная смертность деревьев с усилением засухи, связанной с изменением климата. . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки.2011; 108:1474–1478. doi: 10.1073/pnas.1010070108. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Карпентер С., Стэнли Э., Вандер Цендер М. Состояние пресноводных экосистем мира: физические, химические и биологические изменения. Ежегодный обзор окружающей среды и ресурсов. 2011;36:75–99. doi: 10.1146/annurev-environ-021810-094524. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Изменение климата в Австралии: технический отчет 2007 г. Австралийское бюро метеорологии: CSIRO; 2007. [Google Scholar]
    • Доступность воды в бассейне Мюррей-Дарлинг.Отчет правительству Австралии о проекте CSIRO по устойчивой добыче в бассейне Мюррей-Дарлинг. Австралия: CSIRO; 2008. [Google Scholar]
    • Cunningham S, Read J, Baker P, MacNally R. Количественная оценка состояния деревьев и его связи с физиологическим стрессом в насаждениях Eucalyptus camaldulensis (Myrtaceae) в юго-восточной Австралии. Австралийский журнал ботаники. 2007; 55: 692–699. дои: 10.1071/BT07031. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Danskin, W. 1998. Оценка гидрологической системы и избранных альтернатив управления водными ресурсами в Оуэнс, Вэлли, Калифорния . Документ Геологической службы США по водоснабжению 2370-H. Денвер: Геологическая служба США.
    • Дрегне HE. Опустынивание засушливых земель. Кур: Харвуд; 1983. [Google Scholar]
    • Элмор А., Мастард Дж., Мэннинг С. Региональные закономерности реакции растительных сообществ на изменения в воде: Долина Оуэнс, Калифорния. Экологические приложения. 2003; 13: 443–460. doi: 10.1890/1051-0761(2003)013[0443:RPOPCR]2.0.СО;2. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Элмор А., Мэннинг С., Мастард Дж., Крейн Дж. Уменьшение растительного покрова щелочных лугов в Калифорнии: последствия извлечения грунтовых вод и засухи. Журнал прикладной экологии. 2006; 43: 770–779. doi: 10.1111/j.1365-2664.2006.01197.x. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Фэн К., Эндо К., Ченг Г. На пути к устойчивому развитию экологически деградировавших засушливых рек Китая — тематическое исследование реки Тарим. Экологическая геология. 2001; 41: 229–238.doi: 10.1007/s002540100387. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Продовольственная и сельскохозяйственная организация. 2003. Управление подземными водами Поиск практических подходов. Water Reports 25. Рим: ФАО.
    • Фостер С., Чилтон П. Подземные воды: процессы и глобальное значение деградации водоносных горизонтов. Философские труды Королевского общества, Лондон, Б. 2003; 358: 1957–1972. doi: 10.1098/rstb.2003.1380. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Gleick P, Palaniappan M.Пиковые ограничения на забор и использование пресной воды. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2010;107:11155–11162. doi: 10.1073/pnas.1004812107. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • GRACE Tellus Gravity Recovery and Climate Experiment. 2011. http://gracetellus.jpl.nasa.gov/index.cfm. Проверено 10 ноября 2011 г.
    • Гурдак, Дж., П. МакМахон, К. Деннехи и С. Ци. 2009 г. Качество воды в водоносном горизонте Хай-Плейнс, Колорадо, Канзас, Небраска, Нью-Мексико, Оклахома, Южная Дакота, Техас и Вайоминг, 1999–2004 гг. Циркуляр Геологической службы США 1337.
    • Гутентаг, Э., Ф. Хеймс, Н. Кроте, Р. Лаки и Дж. Уикс. 1984. Геогидрология водоносного горизонта Высоких равнин в некоторых частях Колорадо, Канзаса, Небраски, Нью-Мексико, Оклахомы, Южной Дакоты, Техаса и Вайоминга. Профессиональный документ Геологической службы США 1400–B. http://pubs.usgs.gov/pp/1400b/report.pdf. Проверено 10 ноября 2011 г.
    • Хао С., Ли В., Хуан С., Чжу С., Ма Дж. Оценка порога грунтовых вод пустынной прибрежной лесной растительности в среднем и нижнем течении реки Тарим, Китай.Гидрологические процессы. 2010; 24:178–186. [Google Scholar]
    • Horner G, Baker P, MacNally R, Cunningham S, Thomson J, Hamilton F. Смертность развивающихся пойменных лесов в условиях засушливого климата и забора воды. Биология глобальных изменений. 2009;15:2176–2186. doi: 10.1111/j.1365-2486.2009.01915.x. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Hou P, Beeton R, Carter R, Dong X, Lia X. Реакция на экологические потоки в нижнем течении реки Тарим, Синьцзян, Китай: экологическая интерпретация динамики уровня грунтовых вод.Журнал экологического менеджмента. 2007; 83: 383–391. doi: 10.1016/j.jenvman.2006.07.006. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Huang T, Pang Z. Изменения в подземных водах, вызванные отводом воды в нижнем течении реки Тарим, Синьцзян-Уйгур, Северо-Западный Китай: Данные по изотопам окружающей среды и химическому составу воды. Журнал гидрологии. 2010; 387:188–201. doi: 10.1016/j.jhydrol.2010.04.007. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Кумар М. и У. Амарасингхе (ред.). 2009. Стратегический анализ Национального проекта по соединению рек (NRLP) Индии .Серия 4. Повышение продуктивности воды в сельском хозяйстве Индии: потенциал, ограничения и перспективы. Коломбо: Международный институт управления водными ресурсами.
    • Кумар Р., Сингх Р., Шарма К. Водные ресурсы Индии. Современная наука. 2005; 89: 794–811. [Google Scholar]
    • LADWP. 2009. Ежегодный отчет долины Оуэнс. http://www.inyowater.org/dwp_annual_operations_plan/2009_2010/2009%20Annual%20Report%20Complete.pdf. Проверено 10 ноября 2011 г.
    • Le Houérou HN. Изменение климата, засуха и опустынивание.Журнал засушливых сред. 1996; 34: 133–185. doi: 10.1006/jare.1996.0099. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Le Maitre DC, Scott DF, Colvin C. Обзор информации о взаимодействии между растительностью и грунтовыми водами. Вода СА. 1999; 25: 137–152. [Google Scholar]
    • Леблан М., Трегонинг П., Рамильен Г., Твид С., Фейкс А. Комплексные наблюдения за многолетней засухой в начале 21 века на юго-востоке Австралии в масштабе бассейна. Исследования водных ресурсов. 2009;45:W04408. дои: 10.1029/2008WR007333.[CrossRef] [Google Scholar]
    • Lee, C. 1912. Интенсивное исследование водных ресурсов части долины Оуэнс, Калифорния. Доклад Геологической службы США о водоснабжении 294. Вашингтон: Геологическая служба США.
    • Lee J-E, Oliveira R, Dawson T, Fung I. Работа корней изменяет сезонный климат. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2005; 102:17576–17581. doi: 10.1073/pnas.0508785102. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Liu W, Liu Z, An Z, Wang X, Chang H.Влажный климат во время «малого ледникового периода» в засушливой Таримской котловине. голоцен. 2011;21:409–416. doi: 10.1177/0959683610378881. [CrossRef] [Google Scholar]
    • McGuire, V. 2007. Изменения уровня воды в водоносном горизонте High Plains, предварительная разработка до 2005 г. и с 2003 по 2005 г. Отчет о научных исследованиях Геологической службы США за 2006-5324. http://pubs.usgs.gov/fs/2007/3029/pdf/FS20073029.pdf. Проверено 10 ноября 2011 г.
    • Маккензи Д., Петерсон Д., Литтел Дж. Комплексы глобального потепления и стресса в лесах западной части Северной Америки.В: Битнерович А., Арбо М., Рибау А., Андерсен С., редакторы. Лесные пожары и загрязнение воздуха. Амстердам: Эльзевир; 2009. [Google Scholar]
    • Meinzer, O.E. 1927. Растения как индикаторы грунтовых вод. Документ Геологической службы США по водоснабжению 577. Вашингтон: Государственная типография.
    • Мейбек М. Глобальный анализ речных систем: от систем контроля Земли до антропоценовых синдромов. Философские труды Королевского общества, Лондон, Б. 2003; 358: 1935–1955.doi: 10.1098/rstb.2003.1379. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Miller, J.A., and C.L. Appel 1997. Атлас подземных вод США, сегмент 3, Канзас, Миссури и Небраска. Атлас гидрологических исследований Геологической службы США 730-D. http://pubs.usgs.gov/ha/ha730/ch_d/index.html.
    • Мёнч М. Вода и потенциал социальной нестабильности: Средства к существованию, миграция и построение общества. Форум природных ресурсов. 2002; 26: 195–204. дои: 10.1111/0165-0203.00021. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Moench M. Когда колодец иссякает, но средства к существованию продолжаются. В: Джордано М., Вилхольт К.Г., редакторы. Революция подземных вод в сельском хозяйстве: возможности и угрозы для развития. Оксфорд: CABI; 2007. [Google Scholar]
    • Moiwo J, Yang Y, Li H, Han S, Hu Y. Сравнение GRACE с данными гидрологических измерений на месте показывает истощение водохранилищ в бассейне реки Хай, Северный Китай. Вода СА. 2009; 35: 663–670. doi: 10.4314/wsa.v35i5.49192. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Управление бассейна Мюррей-Дарлинг.2010. Руководство по предлагаемому бассейновому плану: обзор . Канберра: Управление бассейна Мюррей-Дарлинг.
    • Оценка подземных вод: подходы к экономической концепции. Вашингтон: Издательство Национальной академии; 1997. [Google Scholar]
    • Пауэлл Дж. О землях засушливого региона США. 2. Вашингтон: Правительственная типография; 1879. с. 195. [Google Scholar]
    • Притчетт Д. и С. Мэннинг. 2009 г. Борьба с засухой: тематическое исследование в долине Оуэнс, Калифорния. Конференция первого тысячелетия Экологического общества Америки.http://www.esa.org/millenniumconf/2009/case_studies.php. Проверено 10 ноября 2011 г.
    • Патни, Б. 1937 г. Реконструкция в пылевом котле. Редакционные исследовательские отчеты 1937 (том II). Вашингтон: CQ Press. http://library.cqpress.com/cqresearcher/document.php?id=cqresrre1937080300. Проверено 10 ноября 2011 г.
    • Куи Дж. Китай потратит миллиарды на очистку грунтовых вод. Наука. 2011; 334:745. doi: 10.1126/science.334.6057.745. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Рейли, Т., К. Деннехи, У. Элли и У. Каннингем. 2008. Доступность грунтовых вод в США. Циркуляр Геологической службы США 1323. http://pubs.usgs.gov/circ/1323/. Проверено 10 ноября 2011 г.
    • Рейнольдс Дж. Глобальное опустынивание: создание науки для развития засушливых земель. Наука. 2007; 316: 847–851. doi: 10.1126/science.1131634. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Рейнольдс, Дж., Ф. Маэстре, П. Кемп, Д. Стаффорд-Смит и Э. Ламбин. 2007. Природные и антропогенные аспекты деградации земель: причины и последствия.В Наземные экосистемы в меняющемся мире (Global Change-The IGBP Series), изд. Ж.-Г. Канаделл, Д. Патаки и Л. Пителька. Берлин: Спрингер.
    • Роделл М., Великонья Дж., Фамильетти Дж. Спутниковые оценки истощения подземных вод в Индии. Природа. 2009; 460:999–1002. doi: 10.1038/nature08238. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Ryan, M., et al. 2008. Земельные ресурсы: леса и засушливые земли. В Влияние изменения климата на сельское хозяйство, земельные ресурсы, водные ресурсы и биоразнообразие , изд.Т. Джанетос и Д. Шимель. Вашингтон: SAP 4-3 Научная программа США по изменению климата. http://www.nrs.fs.fed.us/pubs/8903. Проверено 13 ноября 2011 г.
    • Сойер Дж., Килер-Вольф Т. Руководство по растительности Калифорнии. Сакраменто: Калифорнийское общество местных растений; 1995. [Google Scholar]
    • Shah, T. 2006. Подземные воды и развитие человека: проблемы и возможности в области средств к существованию и окружающей среды. В Исследования и управление подземными водами: Интеграция науки в управленческие решения, изд.Б. Шарма, К. Вилхольт и К. Шарма. Коломбо: Международный институт управления водными ресурсами.
    • Шах Т. и др. 2007. Глобальная оценка масштаба и значимости. В Комплексная оценка управления водными ресурсами в сельском хозяйстве . Вода для еды, вода для жизни, изд. Д. Молден. Лондон: Earthscan и Коломбо: Международный институт управления водными ресурсами.
    • Шикломанов И. 1993. Мировые ресурсы пресной воды. В Вода в кризисе, Путеводитель по мировым ресурсам пресной воды , изд.П. Х. Глейк. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.
    • Софоклеус М. Управление системами водных ресурсов: почему «безопасный урожай» не является устойчивым. Грунтовые воды. 1997; 35:561. doi: 10.1111/j.1745-6584.1997.tb00116.x. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Софоклеус М. Обзор: методы управления подземными водами, проблемы и инновации в водоносном горизонте Хай-Плейнс, США — уроки и рекомендуемые действия. Журнал гидрогеологии. 2010; 18: 559–575. doi: 10.1007/s10040-009-0540-1. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Таманью С., Мураока Х., Исии Т.Геологическая интерпретация понижения уровня грунтовых вод на Северо-Китайской равнине. Бюллетень Геологической службы Японии. 2009;60:105–115. [Google Scholar]
    • Theis C. Источник воды из скважин. Гражданское строительство. 1940; 10: 277–280. [Google Scholar]
    • Тивари В., Вар Дж., Свенсон С. Истощение запасов подземных вод в северной Индии по данным спутниковых гравитационных наблюдений. Письма о геофизических исследованиях. 2009;36:L18401. doi: 10.1029/2009GL039401. [CrossRef] [Google Scholar]
    • ПРООН.2006. Отчет о человеческом развитии. За пределами дефицита: власть, бедность и глобальный водный кризис . Нью-Йорк: Программа развития Организации Объединенных Наций.
    • ЮНИСЕФ, 2008 г. Борьба с мышьяком в Бангладеш. http://www.unicef.org/bangladesh/Arsenic.pdf. Проверено 12 ноября 2011 г.
    • Центр исследования дикой природы Северных прерий Геологической службы США. 2006. Региональные тенденции биологических ресурсов — пастбища. Прерии в прошлом и настоящем. http://www.npwrc.usgs.gov/resource/habitat/grlands/pastpres.htm. Проверено 10 ноября 2011 г.
    • Верховный суд США. 1976 г. Cappaert против Соединенных Штатов, 426 U.S. 128.
    • Verón S, Paruelo J, Oesterheld M. Оценка опустынивания. Журнал засушливых сред. 2006; 66: 751–763. doi: 10.1016/j.jaridenv.2006.01.021. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Вивироли Д., Дюрр Х., Мессерли Б., Мейбек М., Вайнгартнер Р. Горы мира, водонапорные башни для человечества: типология, картографирование и глобальное значение. Исследования водных ресурсов. 2007;43:W07447. doi: 10.1029/2006WR005653.[CrossRef] [Google Scholar]
    • Вада И., ван Бик Л., ван Кемпен С., Рекман Дж., Васак С., Биркенс М. Глобальное истощение ресурсов подземных вод. Письма о геофизических исследованиях. 2010;37:L20402. doi: 10.1029/2010GL044571. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Wang J, Huang J, Blanke A, Huang Q, Rozelle S. Развитие, проблемы и управление подземными водами в сельской местности Китая. В: Джордано М., Вилхольт К., редакторы. Революция подземных вод в сельском хозяйстве: и угрозы развитию. Оксфорд: CABI; 2007.[Google Scholar]
    • Вестерлинг А., Идальго Х., Каян Д., Светнам Т. Потепление и более ранняя весна увеличивают активность лесных пожаров в западных лесах США. Наука. 2006; 313:940–943. doi: 10.1126/science.1128834. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Вода на западе: вызов для следующего столетия. Альбукерке: Университет Нью-Мексико; 1998. с. 378. [Google Scholar]
    • Winograd IJ, et al. Девилс-Хоул, Невада, δ 18 O-запись простиралась до середины голоцена. Четвертичные исследования.2006; 66: 202–212. doi: 10.1016/j.yqres.2006.06.003. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Winter, T. 1976. Численное моделирование анализа взаимодействия озер и подземных вод . Профессиональный документ геологической службы 1001. Вашингтон: Геологическая служба США.
    • Винтер, Т., Дж.В. Харви, О.Х. Франке и У. А. Элли. 1998. Подземные и поверхностные воды: единый ресурс . Циркуляр обзора 1139. Денвер: Геологическая служба США.
    • Xia X, Zhao Y, Wang F, Cao Q, Mu G, Zhao J. Особенности стратификации шишки Tamarix и ее возможное возрастное значение.Бюллетень китайской науки. 2004; 49: 1539–1540. дои: 10.1360/03wd0104. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Ye Z, Chen Y, Li W, Yanc Y, Wan J. Колебания грунтовых вод, вызванные экологическим переносом воды в нижнем течении реки Тарим, Синьцзян, Китай. Журнал засушливых сред. 2009; 73: 726–732. doi: 10.1016/j.jaridenv.2009.01.016. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Юлин С. Социальные и экологические издержки, связанные с практикой управления водными ресурсами в государственных проектах по охране окружающей среды в Синьцзяне, Китай.Экологическая наука и политика. 2009; 12: 970–980. doi: 10.1016/j.envsci.2009.03.006. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Zheng C, Liu J, Cao G, Kendy E, Wang H, Jia Y. Сможет ли Китай справиться с водным кризисом? Перспективы подземных вод Северо-Китайской равнины. Грунтовые воды. 2010;48:350–354. doi: 10.1111/j.1745-6584.2010.00695_3.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    Марганец

    (Нажмите здесь, чтобы просмотреть версию этого вопроса и ответа для печати)

    Что такое марганец?

    • Марганец — это минерал, который естественным образом встречается в окружающей среде и является одним из самых распространенных металлов на поверхности земли, в воздухе, воде и почве.Его можно найти как в подземных, так и в поверхностных водах из природных источников или в результате деятельности человека, такой как добыча полезных ископаемых и промышленные сбросы.
    • Марганец используется в различных отраслях промышленности, в том числе при производстве сплавов железа и стали, аккумуляторов, стекла, фейерверков, различных моющих средств, удобрений, лаков, фунгицидов, косметики и кормовых добавок для скота.
    • Питьевая вода может быть источником воздействия марганца. Повышенные концентрации марганца могут встречаться как в муниципальной воде, так и в воде из частных колодцев.В целом, марганец более распространен и находится в более высоких концентрациях в подземных водах, чем в поверхностных водах. Большая часть воздействия происходит при приеме внутрь, а не при купании/душе.
    • Пища является значительным источником воздействия, но биодоступность (то есть количество, которое поглощает ваше тело) выше из питьевой воды.

    Каково потенциальное воздействие марганца в питьевой воде на здоровье и эстетику?

    • Несмотря на то, что марганец является важным питательным веществом в низких дозах, повышенный уровень представляет опасность для здоровья.

    • Вероятность воздействия марганца на здоровье зависит от таких факторов, как путь воздействия, химическая форма, возраст на момент воздействия и состояние питания человека. Некоторые группы, которые более чувствительны к марганцу, включают младенцев, пожилых людей и людей с заболеваниями печени.

    • Исследования предполагают связь между воздействием марганца в питьевой воде и неврологическими проблемами у младенцев и детей, такими как изменения в поведении, более низкий IQ, проблемы с речью и памятью, а также отсутствие координации и контроля движений.

    • Марганец в питьевой воде также может вызывать эстетические проблемы, такие как металлический привкус воды и черные пятна на ваннах/душах, туалетах, сантехнике и белье.

    Есть ли марганец в моей питьевой воде?

    • Если вы заметили черные пятна на душе, унитазе, сантехнике или белье, вероятно, в вашей питьевой воде есть марганец, и рекомендуется проверить воду.
    • Чтобы проверить воду на марганец, обратитесь в сертифицированную лабораторию питьевой воды. Вы можете обратиться в местный орган по питьевой воде, чтобы получить список сертифицированных лабораторий в вашем районе, или выполнить поиск в Интернете на странице сертификации лабораторий по питьевой воде Агентства по охране окружающей среды: https://www.epa.gov/dwlabcert
    • .
    • Вы ​​также можете обратиться к специалисту по очистке воды, который приедет к вам домой и проверит вашу воду. Вы можете использовать функцию «Найти поставщиков услуг по очистке воды» WQA для поиска специалистов по очистке рядом с вашим почтовым индексом: http://www.wqa.org/find-providers

    Регулируется ли содержание марганца в питьевой воде?

    • В настоящее время не существует федеральных обязательных максимальных уровней загрязнения (MCL) марганца в питьевой воде. В соответствии с Законом о безопасной питьевой воде (SDWA) системы общественного водоснабжения не обязаны проверяться на содержание марганца.
    • Однако EPA также разработало Национальные вторичные правила питьевой воды, которые устанавливают необязательные стандарты качества воды (вторичные максимальные уровни загрязнения или SMCL), которые используются в качестве рекомендаций для помощи системам водоснабжения в управлении питьевой водой по эстетическим соображениям, таким как вкус, цвет , и запах.EPA установило SMCL для марганца на уровне 0,05 мг / л, чтобы защитить воду от черного окрашивания и горького металлического привкуса.
    • В 2004 г. Агентство по охране окружающей среды установило не подлежащий принудительному исполнению рекомендательный уровень для здоровья в течение всей жизни (HA) в размере 0,3 мг/л для хронического воздействия марганца и 1-дневный и 10-дневный HA в размере 1 мг/л для острого воздействия. EPA предлагает использовать 0,3 мг/л как при хроническом, так и при остром воздействии на младенцев в возрасте до 6 месяцев. Эти консультативные уровни здоровья предназначены для использования в качестве технического руководства для помощи регулирующим органам в защите здоровья населения и содержат практические рекомендации по решению проблемы загрязнения марганцем.
    • В 2019 году Министерство здравоохранения Канады установило максимально допустимую концентрацию (ПДК) с точки зрения здоровья на уровне 0,12 мг/л и эстетическую цель (AO) на уровне 0,02 мг/л для марганца в канадских системах снабжения питьевой водой.

    Как удалить марганец из воды?

    • Технологии очистки воды, которые, как было показано, способны удалять марганец из питьевой воды в вашем доме, включают катионообменное умягчение воды, дистилляцию, фильтрацию и обратный осмос.
    • Сертификация продукции обеспечивает дополнительный уровень гарантии для потребителей, которым нужна защита от марганца.В ходе этого процесса орган по сертификации проверяет конфиденциальную информацию о том, как и где производится и маркируется продукт, а также кто является поставщиком каждого материала или компонента; проводит регулярные заводские проверки, чтобы гарантировать, что продукт не будет изменен без разрешения или повторного тестирования; проверяет упаковку и маркировку продукта, чтобы убедиться, что важная информация доводится до потребителей; и проводит дополнительные испытания, чтобы убедиться, что продукты изготовлены из материалов, которые не выделяют вредные химические вещества в воду и не допускают утечек из-за скачков давления.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.