Обычно вода считается возобновляемым ресурсом, поскольку глобальный циркуляционный цикл испарения и выпадения осадков постоянно перераспределяет ее. Впрочем, не все источники пресной питьевой воды работают таким образом. Некоторые из них аккумулируют воду в небольших количествах, то есть ее вполне может оказаться недостаточно для удовлетворения непосредственных нужд человека и полива растений. В случае с подземными водоносными горизонтами извлечение воды называют «добычей», поскольку вода, выпавшая в виде дождя много лет назад, выкачивается из скважин, которые вполне могут истощиться.
Новое исследование группы ученых из Университета Калгари было посвящено оценке структуры водных запасов Земли. Исследователи попытались выяснить, какая часть доступных подземных вод планеты является «ископаемыми» водами, которые находились в водоносных слоях в течение 12 или более тысяч лет, предшествовавших нынешнему межледниковому климатическому периоду. Попутно исследователи обнаружили удивительный факт: эта «ископаемая» вода, возможно, не является столь уж нетронутой в смысле загрязнений, связанных с деятельностью человека, как было принято считать.
Старые воды могут быть обнаружены в засушливых районах с очень низкими темпами пополнения водоносных горизонтов, или они могут залегать глубже в более влажных регионах, часто под относительно непроницаемыми слоями горных пород, разделяющих водоносные слои. В то же время хотя вода, которая провела столь долгое время в контакте с горной породой, иногда содержит проблематичные геологические загрязнения, эти глубинные воды обычно обладают преимуществом полной изоляции от последствий человеческой деятельности. При этом поверхностные водоносные слои могут содержать, например, пестициды или промышленные загрязнения.
Чтобы выяснить, какую долю подземных вод составляют древние «ископаемые» воды, исследователи проанализировали существующие данные изотопов углерода из почти 6500 водяных колодцев по всему миру. Для того, чтобы рассчитать, как давно грунтовая вода выпала в виде дождя, можно использовать углерод-14 с периодом полураспада 5730 лет.
С помощью несложных математических расчетов, можно определить, сколько воды поступило из каждого из нескольких источников, чтобы затем, смешавшись между собой абсолютно уникальным образом, превратиться в финальную смесь изотопов. Исследователи рассчитали в каждом колодце долю воды, возраст которой может составлять более 12 тысяч лет. В целом, по их оценкам, «ископаемые» воды составляют от 42 до 85 процентов всех подземных вод в пределах одного километра от поверхности Земли и доминируют в наиболее глубоких скважинах.
Кроме того, ученые проанализировали данные о концентрации еще одного изотопа, хранящего следы времени: водорода-3, известного также как тритий. Обладая периодом полураспада около 12 лет, тритий не может сохраняться в составе грунта в течение долгого времени, и в естественных условиях он не содержится в сколько-нибудь значимых количествах на Земле. Однако, в ходе испытаний ядерного оружия люди существенно увеличили его концентрацию в атмосфере. Этот пик содержания трития продолжительностью в несколько десятилетий действует как индикатор, однозначно выявляющий любую воду, в составе которой содержится «молодой» компонент. Отметим, что не следует беспокоиться по этому поводу, поскольку имеющиеся следы трития не представляют никакой угрозы для здоровья.
При этом исследователи смогли идентифицировать подземные воды, которые выпали в виде осадков после 1950 года, разумеется, обнаруженные в неглубоких скважинах. Однако, здесь обнаружился странный феномен: тритий содержался в половине скважин с преимущественно «ископаемой» водой. Из этого следует, что даже древние воды не защищены от современного антропогенного загрязнения.
Колодцы с питьевой водой проверяются во многих местах, так что нельзя утверждать, что полученные исследователями выводы выявили какую-то всемирную угрозу для здоровья. Впрочем, интенсивность использования подземных вод со временем лишь увеличивается, и, как выразились авторы исследования, «качество подземных вод остается критически важной проблемой во многих районах планеты, а наши результаты подчеркивают, что даже несмотря на то, что в глубоких скважинах в основном содержится древняя «ископаемая» вода, их нельзя считать полностью защищенными от современных загрязнений».