Подземные воды приносят нам огромную пользу, поскольку используются в сельском хозяйстве или в качестве питьевой воды. По мере потепления климата и пересыхания водных путей добыча воды будет только увеличиваться. Но существует скрытая проблема. Мы привыкли думать, что органические вещества в грунтовых водах не вступают в реакцию с водой. К сожалению, все обстоит с точностью до наоборот. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показало, что когда подземные воды — особенно глубоко залегающие — выкачиваются на поверхность, они приносят с собой растворенные органические вещества, сохранившиеся с давних времен. Как только солнечный свет и кислород попадают на это вещество, оно легко превращается в углекислый газ.
К сожалению, это означает, что грунтовые воды могут стать еще одним источником парниковых газов, нагревающих планету, и этот источник не учитывается в нашем углеродном бюджете. Насколько большой? По нашим оценкам, количество растворенного органического углерода равно тому, которое ежегодно выкачивает река Конго, вторая в мире по объему.
Эта проблема будет нарастать, поскольку чрезмерная добыча доступных подземных вод вынуждает нас искать более глубокие воды, в которых содержится гораздо больше этого органического вещества, производящего парниковый газ. Грунтовые воды могут оставаться под землей в течение миллионов лет, их химический состав зависит от горных пород или земли, которыми они окружены. В течение этого времени растворенное органическое вещество разлагается очень медленно. Это происходит потому, что там темно, и нет возможности пополнить запасы кислорода, который обычно растворяется в воде из атмосферы.
Скважины и насосы — это один из способов поступления подземных вод в дневной свет и воздух. Но в настоящее время естественные потоки дают гораздо больше. Каждый день грунтовые воды просачиваются из береговых линий мира со скоростью, в 13 раз превышающей объем воды в Сиднейской гавани. Для сравнения, все мировые скважины откачивают около пяти сиднейских гаваней в день. (Австралийская единица измерения, сидхарб, равна 500 гигалитрам).
Чтобы выяснить, что происходит, когда появляется эта старая вода, ученые собрали самые древние растворенные органические вещества в глубоких подземных водах, проанализированных на сегодняшний день. Это органическое вещество было растворено в подземных водах более 25 000 лет.
Было обнаружено, что длительное пребывание в темной, обедненной кислородом среде глубоких подземных вод означает сохранение молекул, которые обычно разрушаются под воздействием солнечного света или микробов, выделяющих парниковые газы, при контакте с кислородом.
Молекулы, содержащие углерод, кислород и водород, составляют растворенное органическое вещество в подземных водах. Некоторые из этих молекул могут быть разрушены микроорганизмами, в то время как для других достаточно солнечного света, чтобы превратиться в новые молекулы или преобразоваться в углекислый газ.
Используя глобальные оценки растворенного вещества в подземных водах, мы подсчитали, сколько его выносится на поверхность с помощью скважин или стекает в море. Ежегодно это составляет около 12,8 миллионов тонн.