Depositi sotterranei di acquiferi di acqua dolce

Le falde acquifere sono strati sotterranei di roccia saturi di acqua che può essere portata in superficie attraverso sorgenti naturali o pompando.

L'acqua sotterranea contenuta negli acquiferi è una delle più importanti fonti d'acqua sulla Terra: circa il 30 percento della nostra acqua dolce liquida è acqua sotterranea, secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Il resto si trova in superficie in torrenti, laghi, fiumi e zone umide. La maggior parte dell'acqua dolce del mondo - circa il 69% - è rinchiusa nei ghiacciai e nelle calotte polari. Il sito web degli Stati Uniti Geological Survey ha una mappa di importanti falde acquifere negli Stati Uniti contigui.

Le acque sotterranee possono essere trovate in una gamma di diversi tipi di roccia, ma le falde acquifere più produttive si trovano in rocce porose e permeabili come l'arenaria, o le cavità aperte e le grotte di falde acquifere calcaree. Le acque sotterranee si muovono più facilmente attraverso questi materiali, il che consente un pompaggio più rapido e altri metodi di estrazione dell'acqua. Le falde acquifere possono anche essere trovate nelle regioni in cui la roccia è composta da materiale più denso, come il granito o il basalto, se quella roccia presenta crepe e fratture.

"Gli acquiferi sono disponibili in molte forme e dimensioni, ma in realtà sono un deposito sotterraneo e contenuto di acqua", ha detto Steven Phillips, un idrologo dello US Geological Survey (USGS) a Sacramento, in California.

Un materiale denso e impermeabile come l'argilla o lo scisto può agire come un "acquitardo", cioè uno strato di roccia o altro materiale che è quasi impenetrabile all'acqua. Attraverso l'acqua sotterranea potrebbe muoversi attraverso tale materiale, lo farà molto lentamente (se non del tutto). Le faglie o le montagne possono anche bloccare il movimento delle acque sotterranee fresche, così come l'oceano, ha detto Phillips.

Un acquitardo può intrappolare le acque sotterranee in una falda acquifera e creare un pozzo artesiano. Quando l'acqua sotterranea scorre sotto un acquitardo da un'area di elevazione più alta a un'elevazione più bassa, come da un pendio di montagna a un fondovalle, la pressione sull'acqua di falda può essere sufficiente per forzare l'acqua fuori da qualsiasi pozzo perforato in quella falda acquifera. Tali pozzi sono noti come pozzi artesiani e le falde acquifere a cui attingono sono chiamate falde acquifere artesiane o acquiferi confinati.

Come si muovono le acque sotterranee

Quando una nuova acqua superficiale entra in una falda acquifera, "ricarica" ​​l'approvvigionamento idrico sotterraneo. La ricarica avviene principalmente vicino alle montagne e l'acqua sotterranea di solito scorre verso il basso dai pendii delle montagne verso torrenti e fiumi per forza di gravità, ha detto Phillips. A seconda della densità della roccia e del suolo attraverso cui si muove l'acqua sotterranea, può strisciare lentamente fino a pochi centimetri in un secolo, secondo Environment Canada. In altre aree, dove la roccia e il suolo sono più sciolti e più permeabili, le acque sotterranee possono spostarsi di diversi piedi in un giorno.

L'acqua in una falda acquifera può essere trattenuta sotto la superficie terrestre per molti secoli: gli idrologi stimano che l'acqua in alcune falde acquifere abbia più di 10.000 anni (il che significa che è caduta sulla superficie terrestre come pioggia o neve circa 6.000 anni prima della Grande Piramide d'Egitto di Giza è stato costruito). La più antica acqua sotterranea mai trovata è stata scoperta a 2 miglia (2,4 km) di profondità in una miniera canadese e lì intrappolata tra 1,5 e 2,64 miliardi di anni fa.

Ma più si scava in profondità per l'acqua, più salato diventa il liquido, ha detto Phillips. "Le acque sotterranee possono essere molto, molto profonde, ma alla fine è una salamoia", ha detto. "Per l'acqua dolce, le profondità sono molto limitate."

Gran parte dell'acqua potabile da cui dipende la società è contenuta in falde acquifere poco profonde. Ad esempio, la falda acquifera di Ogallala, un vasto bacino idrico sotterraneo di 450.000 chilometri quadrati, fornisce quasi un terzo delle acque sotterranee agricole americane e più di 1,8 milioni di persone si affidano alla falda acquifera di Ogallala per la loro acqua potabile.. 

Allo stesso modo, il Texas ottiene quasi il 60 per cento della sua acqua dalle acque sotterranee; in Florida, le acque sotterranee forniscono oltre il 90% dell'acqua dolce dello stato. Ma queste importanti fonti di acqua dolce sono sempre più minacciate.

Minacce alle falde acquifere

Secondo uno studio del 2013 della Kansas State University, nel 2010, circa il 30% delle acque sotterranee della falda acquifera di Ogallala era stato prelevato. Alcune parti della falda acquifera di Ogallala sono ora asciutte e la falda acquifera è diminuita di oltre 300 piedi in altre aree. Più di due terzi delle acque sotterranee della falda acquifera di Ogalalla potrebbero essere drenate nei prossimi decenni, lo studio ha rilevato.

"Il livello dell'acqua è appena andato giù, giù, giù", ha detto Phillip. "Gran parte di quel sistema è stato ricaricato 10.000 anni fa durante il periodo glaciale più recente, e quello che stiamo facendo ora è estrarre l'acqua. Stiamo estraendo l'acqua vecchia che non viene reintegrata".

Lo stesso problema si riscontra sempre più in tutto il mondo, specialmente nelle aree in cui una popolazione in rapida crescita sta richiedendo una maggiore domanda a risorse acquifere limitate: il pompaggio può, in questi luoghi, superare la capacità dell'acquifero di ricaricare le sue riserve di acque sotterranee.

Quando il pompaggio delle acque sotterranee si traduce in un abbassamento della falda freatica, la falda freatica può scendere così in basso da essere al di sotto della profondità di un pozzo. In questi casi, il pozzo "funziona a secco" e l'acqua non può essere rimossa fino a quando la falda acquifera non viene ricaricata - il che, in alcuni casi, può richiedere centinaia o migliaia di anni.

Quando il terreno affonda a causa del pompaggio delle acque sotterranee, si parla di cedimento. Nella San Joaquin Valley meridionale della California, dove gli agricoltori fanno affidamento sui pozzi per l'irrigazione, la superficie del terreno si è stabilizzata a 8,5 metri tra gli anni '20 e '70, secondo la NASA, che utilizza i dati satellitari per monitorare la subsidenza.

"Il cedimento del suolo è una minaccia per le falde acquifere e anche per le infrastrutture in superficie", ha detto Phillips.

Oltre ai livelli delle acque sotterranee, la qualità dell'acqua in una falda acquifera può essere minacciata dall'intrusione di acqua salata (un problema particolare nelle zone costiere), contaminanti biologici come letame o scarichi di fosse settiche e prodotti chimici industriali come pesticidi o prodotti petroliferi. E una volta che una falda acquifera è contaminata, è notoriamente difficile da riparare.

Risorse addizionali:

• Lo U.S. Water Monitor è un rapporto quotidiano sulla "salute dell'acqua" che riassume le informazioni federali sull'acqua.
• L'USGS fornisce informazioni sulla qualità dell'acqua nelle falde acquifere statunitensi.
• Mappa interattiva dei dati idrici a livello nazionale dell'USGS National Water Information System.

Questo articolo è stato aggiornato il 17 ottobre 2018 da Associate Editor, Tia Ghose.