2022世界水日

地下水为什么值得关注

地下水是指赋存于地面以下土壤和岩石空隙中的水,约占全球淡水总储量的24.7%,是主要的淡水来源,对人类生存和发展至关重要。全球大约四分之一的淡水供应来自地下水,其中约三分之二用于农业灌溉、两成用于生活用途、一成用于工业生产;地下水约占全球饮用水供给的一半。同时,地下水还是生态环境系统的基本要素,对依赖地下水的生态系统,包括河流、湖泊、湿地、河口和近岸海洋等,发挥着重要的调节作用。此外,地下水也是地热能源利用的重要载体

然而地下水并不是取之不尽、用之不竭的。含有地下水的地层通常被称为“含水层”(Aquifer)。地下水被开采后,有的含水层可以很快通过降水、地表水入渗等方式得以补充,而另一些含水层可能需要几百年甚至更长的时间才能得以恢复——这一补给恢复过程所需的时间被称为“地下水年龄”(Groundwater Age)。地球上的地下水中,约93%的地下水年龄在百年以上。然而,频繁的人类活动给地下含水层带来的污染,直接威胁地下水的利用;气候变暖带来的全球水循环和用水需求变化,也对地下水储备形成深远影响。

全球的地下水储量中,年龄在百年以上的地下水约占93%
全球的地下水储量中,年龄在百年以上的地下水约占93%(图中水滴大小与储量呈比例关系,来源:Gleeson et al 2016

在中国,地下水资源总体不足,而且分布严重不均。随着现代化、工业化和城市化进程的不断推进,中国的地下水面临着资源短缺和环境压力等严峻挑战。根据中国科学院的研究,全国约15%区域的地下水污染组分超标,主要污染物有三氮、重金属和有机污染物等;由于过量开采地下水,局部地区面临着地下水资源枯竭的风险,华北平原和长江三角洲等区域发生了严重的地面沉降和湿地退化,黄渤海沿海多地则出现了不同程度的海水入侵。如何保护和可持续地利用地下水,是当务之急。

地下水可持续利用
地下水的可持续利用需要实现地下水补给以及消耗之间的平衡。制图:李承龙,依据Hiscock and Bense, 2014

保护地下水资源,维护水安全,支撑社会、经济、环境的可持续发展,是许多国家和地区面临的重大问题。要实现地下水的可持续利用,充分发挥其在社会、经济、环境等方面的价值,就必须维持地下水消耗和补给之间的平衡,因此其可持续利用取决于三点:1)控制污染进而有效管理地下水水质,2)防止地下水超采造成资源枯竭,3)维持当前以及未来气候模式下地下水储备的可再生性。

随着我国进入新的发展阶段,生态文明建设被摆在全局工作的突出地位。为了加强地下水管理,防治地下水超采和污染,保障地下水质量和可持续利用,国务院于2021年10月21日发布了《地下水管理条例》,对地下水调查与规划、节约与保护、超采治理、污染防治、监督管理、法律责任等方面做出了规定。

与此同时,作为关注地下水相关研究的学者,为保护和可持续利用地下水资源,我们还需要在地下水资源形成分布与演变规律、地下水系统中物质与能量输运、改进地下水系统的观测和模拟、地下水与环境经济社会的纽带关系等方面做出更多努力。

Water well and pump beside farmland

特写图片

Water well and pump beside farmland

Groundwater is an important source of water supply, including that for drinking and agricultural irrigation.

Photo: Tehmasip Khan on Pexels.com, license free

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