Неравномерное снижение насыщения кислородом водоносных горизонтов

За последние десятилетия уровень концентрации кислорода в водоносных горизонтах Швейцарского плато снижался неравномерно. Результаты Национальной исследовательской программы «Устойчивое управление водными ресурсами» (NRP 61) позволяют предположить, что эта неравномерность может быть связана с разной степенью заиления водотоков.

Значительная часть используемой нами воды поступает из водоносных горизонтов, питаемых за счёт инфильтрации вдоль рек. Температура речной воды стабильно повышается на протяжении нескольких десятилетий. Проанализировав данные муниципальных насосных станций, исследователи из Eawag Симон Фигура, Дэвид Ливингстон и Рольф Кипфер установили, что эта тенденция распространяется и на грунтовые воды, где средний рост температуры составляет 0,3–0,6°C за десять лет.

Пилообразное снижение

Повышение температуры грунтовых вод, вероятно, негативно влияет на концентрацию растворённого кислорода, стимулируя биологическую активность и, следовательно, потребление кислорода, а также снижая его растворимость в воде.

Новый анализ исследователей подтверждает тенденцию к снижению уровня растворённого кислорода. В отличие от температуры воды, это снижение не является непрерывным, а следует пилообразной модели: оно регулярно прерывается резкими скачками, которые не могут быть объяснены только температурой.

Проанализировав изменения расхода воды и объёмов откачки, учёные выдвинули новую гипотезу: высокий речной сток и большие объёмы откачки приводят к лучшей инфильтрации через русло реки. Это, в свою очередь, вызывает быстрое повышение концентрации кислорода. Однако, по-видимому, это происходит только после экстремальных паводков, которые смывают ил с речного дна. Паводки очищают естественный фильтр, образуемый руслом, что способствует усилению инфильтрации и повторному насыщению грунтовых вод кислородом.

Эта гипотеза о влиянии удаления ила подтверждается полевыми наблюдениями. В 1970-х годах на дне Рейна вблизи одной из изучаемых насосных станций образовался слой дрейссены толщиной около пяти сантиметров. Спустя несколько лет дайверы заметили, что слой исчез. Для этого периода измерения показывают явное увеличение концентрации растворённого кислорода в водоносных горизонтах.

Что ждёт в будущем?

Климатические прогнозы на XXI век предсказывают увеличение числа экстремальных погодных явлений. Жаркие летние периоды, подобные 2003 году, могут стать более частыми. Некоторые водоносные горизонты стали аноксичными в 2003 году, что привело к растворению частиц железа и марганца, которые осаждались на насосных станциях и нарушали работу скважин. Однако следует ожидать и большего числа паводков, очищающих русла рек и способствующих оксигенации грунтовых вод. Исследователи полагают, что медленное снижение уровня кислорода продолжится, но паводки, а также высокий сток и большие объёмы откачки предотвратят постоянную аноксию водоносных горизонтов.