7 Minutės
Didžiuliai gėlo vandens rezervuarai rasti po vandenynu
Įsivaizduokite nematomą ežerą, besitęsiančią šimtus kilometrų, įstrigusią smėlio ir dumblų sluoksniuose po jūros dugnu. Ką reikštų toks paslėptas gėlo vandens kiekis pakrančių vandens saugumui ir planavimui? Pastarieji tarptautinės vandenynų mokslininkų ir geoscientistų tyrimai rodo, kad poveikis gali būti reikšmingas.
Fonas ir ekspedicija
Pirmą kartą tokio masto bandyme mokslininkai, dirbantys pagal Tarptautinę vandenyno atradimo programą (IODP), atliko 501 ekspediciją, kurios tikslas buvo ištirti jūrinius požeminius vandeninguosius sluoksnius ir juos laikančias nuosėdas. Keturiasdešimt tyrėjų iš trylikos šalių gręžė ir iškėlė grunto šerdžių maždaug 200 metrų po jūros dugnu netoli Naujosios Anglijos krantų. Kampanija apjungė tradicinį šerdžių paėmimą su tiesioginiu porų vandenų – tarp sedimentų grūdelių įstrigusių skysčių – ėmimu, suteikdama neįprastai tikslų žvilgsnį į jūrinius gruntinius vandenis.
Tokie nuotoliniai, užtvindyti akviferai mokslui žinomi nuo 1970-ųjų, tačiau ankstesnės žinios buvo fragmentiškos ir dažniausiai gaunamos netiesioginiais geofiziniais signalais. Dabartinė misija iš esmės keičia žemėlapį: ji dokumentuoja ir imasi mėginių iš kelių skirtingų, gėlu vandeniu prisotintų nuosėdų tipų, kilusių tiek iš kontinentų, tiek iš jūrinių aplinkų, o ne apsiriboja vien geofiziniais įtarimais. Tokiu būdu susidaro aiškesnis vaizdas apie tai, kur būtent po kontinentiniu šelfu kaupiasi gėlas vanduo, kokios jo savybės ir kaip jis ten pateko.
Radiniai ir moksliniai metodai
Tyrėjai rado gėlo vandens sluoksnius, įstrigusius smėlio sluoksniuose – klasikinėse akviferinėse struktūrose – taip pat smulkesnio grūdo molio sluoksniuose, kurie veikia kaip sandarus lizdas ir užrakina vandenį. Cheminiai bei izotopiniai matavimai, atlikti su paimtais porų vandenimis, parodė, kad šių skysčių druskingumas yra gerokai mažesnis nei jūros vandens, aiškus gėlo vandens požymis. Dabar mokslininkai taiko izotopinę dataciją ir traserių chemiją, kad nustatytų šių skysčių amžių ir kilmę: ar jie buvo įkrauti per ledynmečio laikotarpius, kai jūros lygis buvo žemesnis, ar senovinės upės nunešė juos į atvirus vandenis? Kuriami modeliai stengiasi atsakyti į šiuos klausimus.
Izotopinė datacija ir geocheminiai traseriai neatlieka tik vandens amžiaus nustatymo funkcijos. Jie atskleidžia cirkuliacijos kelius ir laikymo laikotarpius – kiek laiko vanduo išbuvęs po dugnu. Tai svarbu, nes ilgą laiką izoliuoti vandens telkiniai elgiasi kitaip nei neseniai įkrauti: keičiasi jų cheminė sudėtis, mikrobiologinė bendruomenė, taip pat ir jautrumas išgavimui ar taršai. Pavyzdžiui, seniai izoluoti gėlo vandens sluoksniai gali turėti žemą organinių teršalų lygį, bet tuo pat metu jau susiformavusią specifinę mikroflorą, kuri turi reikšmės tiek cheminiui balansui, tiek galimiems biotechnologiniams ar aplinkosauginiams padariniams.
Modeliai, jungiantys geofizinius duomenis, šerdžių litologiją ir cheminius požymius, leidžia rekonstruoti tiek erdvinius gėlo vandens pasiskirstymo modelius, tiek prognozuoti, kaip šie telkiniai gali reaguoti į išgavimą ar klimato pokyčius. Taikomi numeriniai skaičiavimai įvertina pratekėjimo greičius, porų vandenų difuziją per įvairius nuosėdų sluoksnius ir hidraulinį ryšį su viršutiniu jūros dugnu. Kartu su laboratoriniais eksperimentais ir palyginimais su žemės paviršiaus akviferais tai suteikia giluminį supratimą apie sistemos dinamiką.
Pirminiai skaičiavimai Naujosios Anglijos šelfo zonoje rodo maždaug 1 300 kubinių kilometrų sulaikyto gėlo vandens po šelfu. Kad būtų aiškiau įsivaizduoti mastą: Niujorko miesto metinis vandens suvartojimas yra apie 1,5 kubinio kilometro. Teoriškai rastas tūris galėtų aprūpinti vieną didelį miestą kelis šimtmečius — jeigu vanduo būtų prieinamas, išgaunamas tvariai ir teisėtai bei etiškai skirtas naudojimui. Bet čia yra daug „jei“: technologinės galimybės, ekologiniai padariniai, ekonominis tinkamumas ir tarptautinė teisinė bazė turi būti išsamiai įvertinti prieš bet kokį praktišką panaudojimą.
Be to, vertinant šiuos tūrį svarbu atsižvelgti į poringumą, pralaidumą, bei sluoksnių sandarumą. Pavyzdžiui, smėlio sluoksniai leidžia palyginti greitą išgavimą, tačiau juos dengiantys molio ar smėliadumblių sandarinantys sluoksniai gali riboti tiek ištraukimo greitį, tiek atsinaujinimo galimybes. Tai reiškia, kad net jei bendras tūris yra didelis, prieinamasis – techniškai ir tvariai išgaunamas – kiekis gali būti gerokai mažesnis.
Ekologiniai ryšiai ir maistinių medžiagų ciklai
Ši ekspedicija neapsiriboja tik vandens tūrio fiksavimu. Mokslininkai taip pat analizuoja maistinių medžiagų ciklus – ypač azoto – kontinentinių šelfų nuosėdose, kad suvoktų, kaip gruntinių vandenų srautai veikia mikrobinę bendruomenę ir, per ją, pakrančių ekosistemas. Požeminiai skysčiai gali perduoti maistines medžiagas arba teršalus į viršutinį vandenį, subtiliai formuodami produktyvumą, deguonies lygį ir maisto tinklus pakrančių ekosistemose.
Konkrečiai, gruntas ir porų vandenys gali būti azoto, fosforo, geležies ir organinių anglies šaltinis arba šalinimo kelias. Pavyzdžiui, papildomas azotas, patekęs iš požeminių išteklių į pakrantės vandens stulpą, gali skatinti fitoplanktono augimą tam tikrose zonose, kas trumpuoju laikotarpiu didina biologinį produktyvumą, bet ilgalaikėje perspektyvoje gali prisidėti prie eutrofikacijos ar vietinio deguonies trūkumo (hipoksijos). Tokie pokyčiai turi tiesioginę reikšmę žuvininkystei, ekosistemų sveikatai ir pakrančių bendruomenių ekonomikai.
Tyrimams taikomi cheminiai profiliai leidžia stebėti koncentracijas tiek nuosėdose, tiek porų vandenyse, siekiant susieti giluminio požeminio proceso dinamiką su paviršine vandenyno sveikata. Mikroorganizmai, gyvenantys porose ir nuosėdose, atlieka svarbias biogeochemines transformacijas – nitrifikaciją, denitrifikaciją, organinių junginių skilimą – kurios kontroliuoja, kiek maistinių medžiagų nusėda arba patenka į vandenyną.
Be to, požeminiai sluoksniai gali veikti kaip natūralūs filtrai, sulaikantys teršalus ar, priešingai, kaip rezervuarai senovinių taršalų, kurie vėl gali būti atlaisvinti esant tam tikroms hidraulinėms sąlygoms. Todėl atliekama ir contaminantų analizė – tokia kaip sunkieji metalai, naftos produktai ar ilgai degraduojantys organiniai junginiai – kad įvertintų riziką, jeigu būtų svarstomas išgavimas ar jei natūralus pratekėjimas pakeistų sąlygas.
"Šie radiniai verčia mus peržiūrėti gėlo vandens išteklių sampratą", sakė vyresnysis IODP mokslininkas, dirbęs operacijoje. "Jūros akviferai nėra universali priemonė spręsti vandens trūkumo problemas, bet jie sudaro anksčiau nepakankamai įvertintą pasaulinio gėlo vandens biudžeto komponentą." Toks požiūris verčia tarptautinę mokslinę bendruomenę, politikus ir pakrančių valdymo institucijas svarstyti, ar ir kaip tokie ištekliai galėtų būti įtraukti į ilgalaikį vandens tiekimo planavimą.
Ateityje prioritetai aiškūs: patikslinti tūrio ir erdvinio pasiskirstymo įverčius, patikimai nustatyti izotopinį ir geocheminį amžių, bei praktiškai išbandyti tvarių išgavimų galimybes mažesniu mastu. Nauji geofiziniai tyrimai, gręžiniai, nuoseklios izotopinių ir traserinių eksperimentų programos bei tobulesni numeriniai modeliai padės suprasti, ar jūriniai gėlo vandens telkiniai gali tapti realia ilgalaikio pakrančių vandens planavimo dalimi, arba išliks kaip mokslinė įdomybė, turinti didelį poveikį mūsų supratimui apie Žemės paslėptus vandens išteklius.
Praktiniai klausimai, susiję su technologijomis ir valdymu, apima gręžinio valdymą, ilgalaikį poveikį slėgio ir sūrumo balansui, pavojaus išvengimą žemės-oceano grįžtamiesiems ryšiams bei tarptautinių jūrų resursų teisės klausimus. Bet kokia komercinė ar viešoji iniciatyva turėtų remtis griežtais moksliniais pagrindais, aplinkos rizikos vertinimais ir įtraukiančiu reguliavimu, kad būtų užtikrinta, jog išgavimas nekenktų pakrančių ekosistemoms ir bendruomenėms.
Galiausiai, šis tyrimas išryškina gilesnį poreikį tarptautiniams bendradarbiavimo mechanizmams, kurių metu geologai, hidrogeologai, vandenynų ekologai, teisės specialistai ir vietos suinteresuotosios šalys galėtų kartu kurti atsakingas strategijas. Tokie kompleksiniai ištekliai reikalauja ne tik technologinių sprendimų, bet ir socialinių, teisinių bei ekonominių įvertinimų, kad bet koks sprendimas būtų tvarus ir sąžiningas.
Šaltinis: smarti
Palikite komentarą