Vatten håller på att bli en knapp resurs i många delar av världen. Grundvattennivån har sjunkit i många regioner i decennier, särskilt i områden med intensivt jordbruk. Brunnarna håller på att torka och det finns få långsiktiga lösningar tillgängliga — ett vanligt stopp har varit att borra djupare brunnar.

Detta är precis vad som hände i Kaliforniens Central Valley. Den senaste torkan där föranledde borrning av djupare och djupare vattenbrunnar för att stödja bevattnat jordbruk.

Arizona är också ute efter att borra ytterligare brunnar för att hantera vattenbrist för att stödja jordbruket. Flödet av Coloradofloden, som levererar vatten till mer än 44 miljoner människor i sju stater, inklusive Arizona, har sjunkit med nära 20 procent under de senaste 15 åren, sänka vattennivåerna i Lake Mead, flodens största reservoar.

Enligt Arizonas föreslagna beredskapsplan för torka, staten måste minska sin användning av vatten från Coloradofloden med cirka 500 miljoner kubikmeter per år, ett belopp som motsvarar tre gånger Calgarys årliga vattenförbrukning.

Grundvattenförsörjningen runt om i världen hotas av överdriven pumpning, men att borra djupare brunnar är ingen långsiktig lösning. Det finns en gräns för tillgången på färskt grundvatten på djupet. En bättre lösning är att hantera vattenanvändningen och undvika alltför stora sänkningar av grundvattennivåerna.

Skiftande majsbälte, skiftande vattenbehov

Att borra djupare brunnar för att stödja konstbevattnat jordbruk kanske inte är möjligt överallt. Ny forskning visar att djupen där färska grundvattenresurser uppstår är mycket varierande och inte så omfattande som man tidigare trott.

Djupt färskt grundvatten kan hittas i delar av Kalifornien och Arizona, men detta är inte fallet under High Plains i västra USA, USA:s mellanvästern eller de kanadensiska prärierna. Intensiv bevattning i Kansas, Nebraska, Oklahoma och Texas har utarmat High Plains akvifären. Brunnar i detta område når nu botten av färska grundvattenresurser.

Bevattning för jordbruk är för närvarande ovanligt i de kanadensiska prärierna, men detta kan förändras under de kommande decennierna. Vattenbrist i södra amerikanska högslätten i kombination med klimatförändringar kan leda till förändringar i jordbruksmetoder i Kanada. När majsbältet flyttas norrut, efterfrågan på vatten kommer att öka.

Vatten i Saskatchewan Rivers vattendelare är redan nära att vara fullt allokerat i vissa områden. Ångflödet i Saskatchewanflodens utlopp har minskat under växtsäsongen, när glaciärer och snöpackningar i Klippiga bergen smälter och krymper. Efterfrågan på grundvatten kommer sannolikt att öka för att åtgärda brister i vatten från ytvattenkällor.

Utbredd utarmning av grundvatten har inte noterats i Kanada, delvis på grund av låg efterfrågan från grundvatten hittills. Det är inte klart vilken nivå av grundvattenpumpning som skulle vara hållbar.

Att undersöka denna fråga inför en utbredd utveckling av grundvattenresurser på grund av växande befolkning och förändringar i jordbruket är nyckeln till att undvika de omfattande utarmningsproblemen i andra regioner.

Utarmning av grundvatten genom förorening

Kanada har, dock, sett problem med grundvattenkvaliteten.

I de kanadensiska prärierna, dessa frågor är ofta relaterade till olje- och gasutveckling och jordbruksmetoder. Saskatchewan har dokumenterat nästan 20, 000 ytutsläpp av kolväten och vatten från oljefält sedan 2005. Migration av dessa föroreningar och andra, framför allt nitrater från jordbruk, till grundvattenytan minskar grundvattenkvaliteten.

En annan fråga är föroreningen av grundvattnet från botten och upp. Det finns mer än 700, 000 olje- och gaskällor, och mer än 20, 000 injektionsbrunnar, används främst för bortskaffande av saltvatten som producerats vid olje- och gasutvinning i västra Kanada. Mer än 23 miljarder kubikmeter vätskor, främst saltvatten som produceras vid olje- och gasutvinning, har injicerats i underytan — motsvarande en femtedel av all global oljeproduktion sedan 1850.

Dessa aktiviteter kan skapa förutsättningar som tillåter migration av kolväten, saltvatten och andra föroreningar uppåt i grundvattenförsörjning som annars skulle kunna vara lämpliga för jordbruk och dricksvattenförsörjning.

Olje- och gasindustrins effekter på vattenkemin har inte studerats i detalj i regional skala. De flesta av de studier som har gjorts förlitade sig på data som lämnades in när brunnar borrades från början, vilket innebär att vi inte kan spåra förändringar i vattenkemin över tid.

Studier som undersöker förändringar i vattenkemi över tid och den potentiella migrationen av föroreningar till dricksvatten är sällsynta, främst på grund av bristande rapporteringskrav för vattenkemi och injicerade vätskor, tillsammans med glesa övervakningsnätverk.

Grundvatten kan spela en stor roll för att möta vattenbehoven i västra Kanada under det kommande århundradet. Att förstå hur omfattande denna resurs är och att utveckla bättre förvaltningsstrategier är ett brådskande behov.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.