米国西部で干ばつの深刻さと頻度が増すにつれ、地下水が必要不可欠な水源として注目を集めています。
地中に蓄えられた地下水は、地球上で最も広く信頼できる淡水源です。
今日、世界の灌漑用水の40%は井戸から供給されており、数十億人が井戸から飲料水を得ています。
最近の研究では、世界40か国の井戸を調査した結果、地下水位がわずか数メートル低下しただけで、数百万の井戸が枯れる可能性があることがわかりました。
サンタバーバラ大学の2人の研究者が、米国および世界のその他の地域でリスクをどのように軽減できるかを解説します。
米国西部の干ばつの見通しがますます厳しくなるにつれ、再び地下水に注目が集まっています――文字通り、地中に蓄えられた水です。地球上で最も広く信頼できる淡水源ですが、無限にあるわけではありません。
地下水をくみ上げるために掘られた井戸は、米国で灌漑農業に使われる水の約半分を供給しており、1億人以上のアメリカ人に飲料水を提供しています。残念ながら、広範な揚水により、一部地域（カリフォルニア州のサンホアキン・バレーやカンザス州のハイプレーンズの大部分を含む）で地下水位が低下しています。
私たちは、水法の訓練を受けた水資源エンジニアと水科学者兼大規模データアナリストです。最近の研究では、世界40か国の井戸の位置と深さを地図化したところ、地下水位がわずか数メートル低下しただけで数百万の井戸が枯れる可能性があることがわかりました。解決策は場所によって異なりますが、井戸の枯渇を防ぐうえで最も重要なのは、地下水を持続可能な形で管理することだと考えています。特に、地下水を多く使用している米国のような国では重要です。
今日の地下水利用
人類は数千年前から水を求めて井戸を掘ってきました。例として、7,400年前の井戸がチェコとドイツに、8,000年前の井戸が東地中海地域に、そして1万年前の井戸がキプロスにあります。今日では、井戸が世界の灌漑用水の40%を供給しており、数十億人に飲料水を提供しています。
地下水は、堆積物やその下の基盤岩内の微細な隙間を流れています。地下水が地表に湧き出て湖、川、小川に流れ込む地点は「湧出域」と呼ばれます。一方、降水や川・湖・小川からの浸透によって水が地中深くへ染み込む地点は「涵養域」として知られています。
地下水の減少は、望ましくない多くの結果をもたらすことがあります。地表が沈下するのは、地下の粘土層が圧密されるためです。海水侵入は地下水資源を汚染し、エネルギー集約型の処理を行わなければ利用できないほど塩分を増やすことがあります。川の水は地下の帯水層へ漏出し、地表で利用できる水が減少します。
地下水が減少すると、井戸が枯れることもあります。地下水の上面、いわゆる地下水面が、井戸が届かないほど低下すると、井戸は文字通り干上がってしまいます。しかし最近まで、地下水位の低下によって世界中の井戸がどの程度枯渇しやすいのかは、ほとんど知られていませんでした。
世界的な井戸のデータベースは存在しないため、6年以上をかけて、40か国にわたる134の独立した井戸建設データベースをまとめました。合計で、約3,900万件の井戸建設記録を分析しました。各井戸の位置、建設理由、深さが含まれています。
私たちの結果は、井戸が人々の生計にとって不可欠であることを示しています。また、井戸の深さを記録したことで、井戸がどの程度枯渇しやすいかを把握することができました。
危機にさらされている数百万の井戸
分析からは主に2つの知見が得られました。第一に、世界の井戸の最大20%は、地下水面から深さ16フィート（5メートル）以内にしか達していません。つまり、これらの井戸は、地下水位がわずか数フィート低下しただけで枯れてしまいます。
第二に、地下水位が低下している一部の地域では、新しい井戸が古い井戸よりも大幅に深く掘られていないことがわかりました。例えば、ニューメキシコ州東部では、より深い岩層が不透水性で塩水を含むため、新しい井戸は古い井戸より深く掘られていません。これらの地域では、新しい井戸は古い井戸と少なくとも同程度に枯れやすくなっています。
一部の地域では井戸がすでに枯れており、米国西部の一部も含まれます。以前の研究では、最大で30基に1基の井戸が枯れていると推定されました（米国西部）。また、一部地域では最大で5基に1基が枯れており、特にカリフォルニア州セントラルバレー南部で顕著です。
すでに一般家庭でも井戸水が枯渇しつつあるのはセントラルバレーやアリゾナ州南東部です。南西部以外でも、井戸が枯渇している州はメイン州、イリノイ州、そしてオレゴン州など多岐にわたります。
井戸が枯れたときの対処法
一般家庭は、井戸が枯れた場合にどのように対応できるのでしょうか。ここでは、いずれも欠点のある5つの戦略を紹介します。
– 新しく、より深い井戸を掘る。これは、より深い地層に新鮮な地下水が存在する場合にのみ選択肢となります。多くの帯水層では、深い地下水は浅い地下水より塩分が多い傾向があり、そのため深く掘削することはせいぜい一時しのぎにすぎず。新しい井戸は高額なため、この方法は裕福な地下水利用者に有利となり、公平性の懸念を生じさせます。
– 不動産を売却する。新しい井戸の建設費用を負担できない場合に、しばしば検討されます。米国南西部で一般家庭用の井戸を掘削すると、費用は数万ドルに達することがあります。ただし、信頼でき便利な水供給源がない不動産の売却は困難な場合があります。
– 近くの川や湖など、代替水源から水を迂回または運搬する。この方法は、表流水資源がすでに他の利用者のために確保されていない場合、または遠すぎない場合にのみ実現可能です。近くの表流水が利用可能であっても、その水質を飲用に安全な状態に処理することは、井戸水の処理より難しい場合があります。
– 地下水位の低下を緩和または止めるために水使用量を減らす。これは、水をあまり必要としない作物に切り替えたり、水損失を減らす灌漑システムを導入したりすることを意味する場合があります。このような方法は、農家の利益を減らしたり、新技術への先行投資を必要としたりすることがあります。
– 灌漑など大量の水を必要とする活動を制限または放棄する。灌漑された土地が非灌漑地よりも高い作物収量をもたらす場合、この戦略は困難になる場合があります。最近の研究では、米国中部の一部の土地は灌漑を行わない「ドライランド」農業には適していないことが示唆されています。
一般家庭やコミュニティは、井戸が枯れるのを防ぐために積極的な対策を講じることができます。例えば、私たちの一人は、オーストラリアのメルボルン・ロースクールのレベッカ・ネルソンと緊密に協力し、地下水取水許可の手続きを――地下水の取水許可を求める過程のこと――米国西部全域にわたって地図化しています。
州および地方の機関は、地下水の許可を、長期的に低下する地下水位の安定化に役立つ方法で配分したり、特定の水利用者を優先する方法で配分したりすることができます。地下水の枯渇を抑制することを目的とした政策を制定し、執行することは、井戸が枯れるのを防ぐ助けとなります。水のように不可欠な資源の利用を制限することは難しい場合もありますが、ほとんどの場合、単により深く掘ることは持続可能な道ではないと私たちは考えています。
