Подземные воды
Подземные воды – это постоянно перемещающаяся и медленно обновляющаяся вода, которая содержится в порах горных пород и рыхлых осадков, залегающих в верхних пластах земной коры. Из мировых запасов пресной воды на долю подземных вод приходится примерно треть. Водоносный слой (или горизонт) – это толща горной породы приблизительно одинакового состава, из которой можно добыть воду.
Образование подземных вод
Воды нашей планеты находятся в беспрестанном круговороте. С поверхности океанов и морей постоянно испаряется вода, большая часть которой выпадает обратно на поверхность земли в виде атмосферных осадков. Часть воды, выпавшей в виде осадков, испаряется обратно в атмосферу, часть стекает во впадины и долины, подпитывая таким образом реки и озера, часть осадков сохраняется в виде вечных снегов и ледников в горах. Часть выпавших атмосферных осадков просачивается с поверхности почвы вглубь и вместе с грунтовыми водами включается в циркуляцию под землей.
Прежде всего вода, выпавшая в виде осадков, просачивается через слой почвы, а затем через пористый слой песка и мелкозернистых горных пород. Если почвы в регионе очень сухие, то часть воды забирается корнями растений, поднимается по ним вверх и покидает почву. При нормальной влажности почв вода стекает глубже, пока не достигает верхнего водоупорного слоя (горизонта) горных пород. Если частицы горных пород достаточно крупные, то и зазоры между ними тоже большие, поэтому вода просачивается сквозь них глубже; натолкнувшись же на мелкозернистую горную породу, просветы между частицами которой совсем маленькие, вода задерживается.
Например, гравий, галька и песок легко пропускают воду (водопроницаемый слой). Зато глина, мергель, плотные изверженные или метаморфические породы (гранит) препятствуют движению воды (водоупорный слой). И скорость продвижения воды также зависит от пористости горных пород. Чем крупнее поры и трещины, тем больше воды просачивается в нижние пласты. Скорость движения воды в разных типах почвенного покрова может сильно различаться.
В моренном грунте вода продвигается со скоростью до 1 м в сутки, в слое закарстованных горных пород – даже по нескольку десятков метров в сутки. Зато глинистые горные породы почти не пропускают воду. Просачиванию воды в глубину препятствуют также высокие температуры и повышение давления воздуха в глубинных слоях горных пород. И наконец, когда вода, просочившись в глубины, начинает накапливаться поверх водоупорного слоя пород или же слоя, уже насыщенного влагой до предела, то начинается продвижение воды в горизонтальном направлении. Верхний горизонт подземных (грунтовых) вод залегает в Европе обычно на глубине 2–5 м от поверхности земли.
Водоносные горизонты
Если водопроницаемые и водоупорные слои горных пород залегают попеременно, то под землей может образоваться несколько водоносных слоев (горизонтов). В границах одной и той же территории из-за особенностей геологического строения могут наблюдаться различия в условиях подпитки залежей подземных вод, в степени водопроницаемости горных пород, в характере передвижения подземных вод и их стока. Количество осадков, выпадающих в разных местах региона, может также разниться. Хотя в целом уровень залегания подземных вод повторяет рельеф поверхности: под возвышенностями он выше, под впадинами ниже. Кроме того, подземные воды медленно перемещаются по уклону водоносного слоя с более высокого уровня, из областей их питания, на более низкий. Уровень подземных вод может изменяться и в течение года. Величина колебания зависит от объемов воды, просочившейся в грунт, а также от пористости горных пород.
Подземные воды в известной мере являются регулятором круговорота воды в природе, поскольку испаряемость их невелика, а благодаря медленному перемещению они обычно надолго задерживаются в грунте.
Там, где подземные воды имеют выход на поверхность, возникает источник или же происходит заболачивание. Источники могут спокойно изливаться на поверхность или же бить под напором. В последнем случае их называют артезианскими источниками. Родники бьют и на дне водоема, являясь для него главным источником питания. Большей частью родниковая вода холодная, однако чем глубже залегает водоносный слой, тем выше температура воды, и, соответственно, вода в источнике теплая. В воде горячего источника минеральных веществ больше, чем в холодной.
Качество подземных вод
На качество подземных вод влияют как природные факторы, так и деятельность человека. Так, например, опасность для подземных вод представляют горнодобывающая и обрабатывающая промышленность, сельскохозяйственные работы, жизнедеятельность населенных пунктов, кислотные дожди, загрязнения побережья, захоронения вредных или ядовитых веществ, подземные топливные резервуары, мусорные свалки и пр. Вследствие определенных природных факторов, таких, например, как геологические и гидрологические условия, проникновение загрязняющих веществ в подземные воды может продолжаться годами, в таком случае предпринятые меры по очистке и защите вод сразу не дадут желаемого результата.
Это интересно
Потребление подземных вод в странах и регионах сильно разнится. Около четверти населения Земли проживает в регионах, где подземные воды используются в таких масштабах, что они не успевают обновляться. При этом от запасов подземных вод зависят крупные экосистемы. Особенно остро стоят эти проблемы в сельскохозяйственных регионах: например, в дельте Египта, в верховьях реки Ганг, где проходит граница между Индией и Пакистаном, в центральной части Калифорнии и т. д.
В Европе самый низкий удельный вес подземных вод в потреблении всей воды отмечается в Норвегии (15%) и самый высокий – в Австрии, Исландии и Дании (95%). По общепринятой оценке, в среднем по Европе 65% всей потребляемой питьевой воды – это подземные воды.
Территории, питающие подземные воды, более чувствительны к загрязнению, чем участки, где подземные воды выходят наружу. В области питания в почву вместе с выпавшими атмосферными осадками легко просачиваются многие растворившиеся в воде вещества, которые могут повлиять на качество подземных вод.
Вопросы
- Расскажи, как образуются подземные воды.
- Почему подземные воды так важны для человека?
- Назови главные источники загрязнения, которые могут повлиять на качество подземных вод, и охарактеризуй их вредное воздействие.
- Чем можно объяснить высокий удельный вес подземных вод в водопотреблении Дании и Исландии?
