آب‌های زیرزمینی: گنج پنهان زمین
آب زیرزمینی از کجا می‌آید؟ چرخه آب و سفره‌های زیرزمینی
همه چیز با چرخه آب شروع می‌شود. خورشید آب دریاها، رودخانه‌ها و زمین را گرم می‌کند و آن را به بخار تبدیل می‌کند. این بخار در آسمان سرد شده و به شکل ابر درمی‌آید. وقتی ابرها سنگین شوند، باران یا برف می‌بارد. بخشی از این آب باران تبخیر می‌شود، بخشی به رودخانه‌ها می‌ریزد و بخشی دیگر به داخل زمین نفوذ می‌کند. به این آب که به آرامی از لایه‌های مختلف خاک و سنگ عبور می‌کند و پایین‌تر می‌رود، آب زیرزمینی می‌گویند.
این آب در نهایت به یک لایه غیرقابل نفوذ (مثل سنگ‌های متراکم یا رس) برخورد می‌کند و در لایه‌های متخلخل بالایی آن جمع می‌شود. به این مخزن طبیعی آب، سفره آب زیرزمینی (Aquifer) می‌گویند. سطح بالایی این آب‌های ذخیره شده را سطح ایستابی (Water Table) می‌نامند.
چگونه آب را از اعماق زمین بیرون می‌کشیم؟ چاه و قنات
انسان‌ها برای دسترسی به این منبع پنهان، روش‌های هوشمندانه‌ای ابداع کرده‌اند. دو روش اصلی، حفر چاه و احداث قنات (کاریز) است.
چاه حفره‌ای عمودی است که تا زیر سطح ایستابی حفر می‌شود. سپس با استفاده از تلمبه‌های دستی یا برقی، آب به سطح زمین پمپاژ می‌شود. عمق چاه‌ها بستگی به عمق سطح ایستابی دارد و می‌تواند از چند متر تا صدها متر متغیر باشد.
قنات یکی از شاهکارهای مهندسی ایرانیان باستان است. قنات یک کانال زیرزمینی شیب‌دار است که آب را از دامنه کوه‌ها (جایی که سطح ایستابی بالاست) به طور طبیعی و بدون نیاز به پمپ، به سوی مناطق پایین‌دست و خشک هدایت می‌کند. این روش بسیار پایدار است زیرا بر اساس نیروی جاذبه کار می‌کند و آب را به آرامی و بدون آسیب به سفره، خارج می‌کند.
اهمیت آب‌های زیرزمینی در زندگی روزمره و کشاورزی
شاید بسیاری از ما به طور مستقیم چاه یا قنات نبینیم، ولی آب‌های زیرزمینی بخش بزرگی از زندگی ما را تشکیل می‌دهند:
- آشامیدن: در بسیاری از شهرها و تقریباً تمامی روستاها، آب شرب از چاه‌های عمیق تأمین می‌شود.
- کشاورزی و باغداری: بخش عظیمی از آبیاری مزارع و باغ‌های میوه، به خصوص در مناطق کم‌بارش، از طریق آب چاه‌ها انجام می‌شود. بدون این منبع، تولید بسیاری از محصولات غذایی ممکن نبود.
- صنعت: بسیاری از کارخانه‌ها برای فرآیندهای تولیدی و خنک‌کردن دستگاه‌های خود از آب چاه استفاده می‌کنند.
- حفظ طبیعت: این آب‌ها چشمه‌ها را تغذیه می‌کنند و باعث جاری شدن رودخانه‌ها در فصل‌های خشک می‌شوند و حیات گیاهان و جانوران را حفظ می‌کنند.
| منبع آب شیرین | درصد از کل آب‌های شیرین جهان | توضیح |
|---|---|---|
| یخچال‌های طبیعی و یخ‌های دائمی | 68.7% | ذخیره شده در قطب‌ها و کوه‌های بلند؛ قابل استفاده مستقیم نیست. |
| آب‌های زیرزمینی | 30.1% | بزرگ‌ترین منبع آب شیرین قابل دسترس برای انسان. |
| رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و آب‌های سطحی | 1.2% | آب‌هایی که ما به راحتی می‌بینیم و استفاده می‌کنیم، اما سهم بسیار کمی دارند. |
یک آزمایش ساده: ساخت سفره آب زیرزمینی در یک بطری
برای درک بهتر می‌توانید یک مدل کوچک بسازید:
وسایل مورد نیاز: یک بطری پلاستیکی شفاف، شن، ماسه، سنگ‌ریزه، یک فنجان آب.
روش کار: بطری را از پهلو برش بزنید. به ترتیب لایه‌های سنگ‌ریزه، ماسه درشت و شن را در آن بریزید. هر لایه را کمی فشرده کنید. حالا به آرامی آب را روی آن بریزید. مشاهده می‌کنید که آب از لایه‌ها عبور می‌کند و در کف بطری (روی لایه سنگ‌ریزه) جمع می‌شود. این همان تشکیل یک سفره آب زیرزمینی کوچک است! اگر یک نی را به عنوان چاه در آن فرو کنید و در آن فوت کنید، می‌بینید که آب از آن بالا می‌آید.
تهدیدهای بزرگ: چه چیزی این گنجینه را به خطر می‌اندازد؟
متأسفانه این منبع ارزشمند در معرض تهدیدهای جدی قرار دارد:
- برداشت بی‌رویه: وقتی آب بیشتری از چاه‌ها بیرون بکشیم از آنچه که بارش باران بتواند جایگزین کند، سطح ایستابی پایین می‌رود. این یعنی چاه‌ها خشک می‌شوند و هزینه حفر چاه‌های عمیق‌تر بسیار زیاد می‌شود.
- آلودگی: موادی مانند کودهای شیمیایی، سموم دفع آفات، فاضلاب‌های صنعتی و خانگی و زباله می‌توانند به داخل زمین نفوذ کنند و آب‌های زیرزمینی را برای دهه‌ها آلوده کنند. پاک‌سازی یک سفره آلوده بسیار سخت و پرهزینه است.
- کاهش بارندگی و خشکسالی: در دوره‌های خشکسالی، آب باران کمتری برای تغذیه سفره‌ها وجود دارد، اما تقاضا برای آب بیشتر می‌شود که این مشکل را حادتر می‌کند.
پایین رفتن سطح آب می‌تواند باعث نشست زمین شود. به این صورت که لایه‌های خاک که قبلاً پر از آب بودند و مانند یک اسفنج سفت بودند، خالی می‌شوند و فشرده می‌گردند. این پدیده می‌تواند به ساختمان‌ها، جاده‌ها و خطوط لوله آسیب برساند.
راه‌حل‌ها و راهکارهای عملی برای حفاظت
همه ما می‌توانیم در حفظ این منبع نقش داشته باشیم:
- مصرف بهینه آب: صرفه‌جویی در خانه و در روش‌های آبیاری مزارع (مثلاً استفاده از آبیاری قطره‌ای به جای غرقابی).
- کاهش آلودگی: دفع صحیح زباله و مواد شیمیایی. استفاده از کودهای طبیعی به جای کودهای شیمیایی قوی.
- آبخیزداری و تغذیه مصنوعی سفره‌ها: ایجاد سازه‌هایی برای کند کردن جریان آب‌های سطحی و نفوذ دادن آن‌ها به داخل زمین.
- کاشت گیاهان کم‌آب‌بر: در فضای سبز شهرها و باغ‌ها از گیاهانی استفاده کنیم که به آب زیادی نیاز ندارند.
پرسش‌های متداول و باورهای نادرست
پاسخ: خیر. اگرچه حجم آن‌ها بسیار زیاد است، اما مانند هر منبع دیگری محدود هستند. اگر سرعت برداشت ما از سرعت طبیعی جایگزینی توسط بارش بیشتر باشد، در نهایت این منبع تمام خواهد شد.
پاسخ: لزوماً خیر. عبور آب از لایه‌های خاک و سنگ می‌تواند برخی آلودگی‌ها را فیلتر کند، اما اگر آلودگی شدید باشد (مثل نیترات از کودها یا فلزات سنگین از صنعت)، این آلودگی‌ها می‌توانند وارد آب زیرزمینی شوند. آب چاه باید قبل از مصرف آزمایش شود.
پاسخ: باران پس از بارش، یا به صورت رواناب جاری می‌شود یا به داخل خاک نفوذ می‌کند. آبی که نفوذ می‌کند، به آرامی از لایه‌های مختلف خاک عبور کرده و پس از روزها، ماه‌ها یا حتی سال‌ها به سطح ایستابی میرسد و آن را بالا می‌آورد. به این فرآیند تغذیه سفره می‌گویند.
پاورقی
1بوم‌سازگان (Ecosystem): به جامعه‌ای از موجودات زنده (گیاهان، حیوانات، میکروب‌ها) در کنار عوامل غیرزنده محیطشان (هوا، آب، خاک) که به عنوان یک واحد با هم در تعامل هستند، گفته می‌شود.
2سفره آب زیرزمینی (Aquifer): لایه یا واحدی از سنگ‌های متخلخل اشباع شده از آب که می‌تواند مقادیر قابل توجهی آب را در خود ذخیره کرده و آن را با سرعت مناسبی انتقال دهد.
3سطح ایستابی (Water Table): سطح فوقانی ناحیه اشباع شده از آب در زیر زمین که در آن فشار آب برابر با فشار اتمسفر است.
4قنات (Qanat یا Kariz): یک سیستم مدیریت آب باستانی که یک تونل یا کانال زیرزمینی شیب‌دار را برای هدایت آب از یک آبخوان زیرزمینی به سطح زمین بدون نیاز به پمپاژ، به کار می‌گیرد.