บ่อน้ำที่ทำขึ้นเพื่อควบคุมอุทกภัยสามารถพ่นก๊าซที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อนได้

ในขณะที่สภาพอากาศของโลกร้อนขึ้น ความเสี่ยงจากน้ำท่วมในเมืองก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน การสร้างบ่อน้ำเพื่อเก็บน้ำฝนส่วนเกินสามารถจำกัดน้ำท่วมได้ แต่ในบางแห่ง บ่อน้ำเหล่านั้นอาจเพิ่มภาวะโลกร้อนด้วยการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่อากาศ นั่นคือการค้นพบการศึกษาใหม่

วัฏจักรของน้ำที่เปลี่ยนแปลงไปของโลกทำให้หลายเมืองและชานเมืองเปียกน้ำ พื้นที่ในเมืองเหล่านี้มีความสามารถจำกัดในการรับฝน แทนที่จะเป็นพื้นดินที่มีรูพรุน ปริมาณน้ำฝนจะกระทบถนน ที่จอดรถคอนกรีต อาคาร และลักษณะอื่นๆ บ่อน้ำสามารถเก็บน้ำที่ไหลออกมาได้ แต่เมื่อธรรมชาติไม่มีบ่อน้ำเพียงพอ เมืองต่างๆ ก็สร้างมันขึ้นมา ฟลอริดาเพียงแห่งเดียวได้สร้างสระน้ำสตอร์มวอเตอร์ประมาณ 76,000 แห่ง พื้นที่อื่น ๆ อีกหลายแห่งยังต้องพึ่งพาบ่อเหล่านี้อย่างมากเพื่อควบคุมน้ำท่วม Audrey Goeckner กล่าว เธอเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยฟลอริดาในเกนส์วิลล์และเป็นผู้เขียนหลักของการศึกษาใหม่

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ทีมงานของเธอได้เปรียบเทียบการดูดซึมและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในเวลาต่อมาที่บ่อสตอร์มวอเตอร์ห้าแห่ง ทั้งหมดอยู่ในเทศมณฑลมานาที รัฐฟลอริดา ซึ่งอยู่บนชายฝั่งตะวันตกตอนกลางของรัฐ

พร้อมด้วยช่างเทคนิคในห้องปฏิบัติการ Goeckner ได้เก็บตัวอย่างจากก้นบ่อ ตัวอย่างมีชั้นของโคลนอยู่เหนือวัสดุที่เป็นทราย บ่อที่เก่ากว่ามีชั้นโคลนที่ลึกกว่า กลับมาที่ห้องแล็บ ทีมวิจัยได้ตรวจวัดสารประกอบที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบในตัวอย่าง

โดยทั่วไป บ่อที่เก่ากว่าปล่อยสารเคมีที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบในอากาศน้อยกว่าบ่อที่อายุน้อยกว่า ในเวลาเดียวกัน “อัตราที่ [บ่อเก่า] เก็บคาร์บอนในตะกอนเพิ่มขึ้น” Goeckner กล่าว ในทางตรงกันข้าม บ่อที่อายุน้อยกว่าดูเหมือนจะปล่อยคาร์บอนออกมามากกว่าที่เก็บไว้

“สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงว่าระบบนิเวศที่มนุษย์สร้างขึ้นเหล่านี้มีบทบาทอย่างไร [ในสิ่งแวดล้อม]” เธอสรุป บ่อน้ำบางแห่งส่วนใหญ่เก็บคาร์บอนไว้ คนอื่น ๆ ส่วนใหญ่ปล่อยมันขึ้นไปในอากาศ ทีมงานของเธอได้แบ่งปันสิ่งที่ค้นพบในวันที่ 9 มีนาคมใน Communications Earth & Environment

คาร์บอนไปไหน?

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าบ่อน้ำสตอร์มวอเตอร์คืออะไร Goeckner กล่าว “มันไม่ใช่แค่รูในดินที่มีน้ำ” แต่ละแห่งมีระบบนิเวศที่ซับซ้อนอย่างรวดเร็ว ใต้ผิวน้ำ เธออธิบายว่า “ยังมีอะไรอีกมากที่ดำเนินไป”

ฝนที่ไหลลงสู่บ่อเหล่านี้มักจะพัดพาใบ หญ้า ดิน และวัสดุอื่นๆ ที่อุดมด้วยคาร์บอน พวกเขายังสามารถขนสารเคมีจำนวนมากเข้าไปในบ่อเหล่านี้ได้ ตัวอย่างเช่น พวกเขาสามารถล้างปุ๋ยออกจากสนามหญ้า หรือมลพิษจากการจราจรนอกถนน ฝนสามารถล้างสารพิษออกจากอากาศได้

ไม่นานหลังจากสร้างบ่อน้ำ พืชและจุลินทรีย์จะย้ายเข้ามา พวกมันจะเริ่มหยิบสารเคมีที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบจากน้ำเพื่อการเจริญเติบโตและพลังงาน ระหว่างทาง พวกมันจะจับคาร์บอนส่วนใหญ่ในเนื้อเยื่อ พวกเขาทำในลักษณะเดียวกับที่ต้นไม้กำจัดคาร์บอนไดออกไซด์หรือ CO2 ออกจากอากาศ

แต่สิ่งมีชีวิตในสระน้ำไม่ได้อยู่นานเท่าต้นไม้ ทันทีที่พวกมันตาย จุลินทรีย์ในน้ำจะเริ่มทำลายเซลล์ที่ตายแล้ว และคาร์บอนของพวกมัน เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ คาร์บอนมีแนวโน้มที่จะถูกปล่อยออกมาเป็น CO2 และมีเทน (CH4) ทั้งสองเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพ ก๊าซเหล่านั้นจะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำและออกไปในอากาศ บางครั้งมีเทนก็จะเรอขึ้นสู่ผิวน้ำเป็นฟองอากาศ

คาร์บอนในบ่อทั้งหมดจะไม่เข้าสู่อากาศ บางตัวจะจมลงสู่ก้นบึ้งและสะสมในโคลน และคาร์บอนบางส่วนอาจไหลออกมาหากมีช่องทางออกไปยังลำธารหรือโรงบำบัดน้ำ นักวิจัยใช้อุปกรณ์หลายจุดในแต่ละบ่อเพื่อวัด CO2 และมีเทนที่เข้าสู่อากาศ ทีมงานทำเช่นนี้ทุกสองสัปดาห์ตั้งแต่มิถุนายน 2019 ถึงมีนาคม 2020

การปล่อยก๊าซออกจากบ่ออาจเพิ่ม CO2 เทียบเท่า 2,900 กรัม (6.4 ปอนด์) ต่อตารางเมตร (ประมาณต่อตารางหลา) ของพื้นที่ผิวต่อปี ในขณะเดียวกัน พวกเขาพบว่าการจัดเก็บคาร์บอนสำหรับบ่ออยู่ระหว่าง 22 ถึง 217 กรัม (0.8 ถึง 7.7 ออนซ์) ต่อพื้นที่ผิวตารางเมตรในแต่ละปี

ช่วงของค่านั้นแสดงว่าบ่อทั้งหมดไม่ตอบสนองแบบเดียวกัน บ่อที่เก่ากว่ามีแนวโน้มที่จะเก็บคาร์บอนมากขึ้นและปล่อยน้อยลง ทำไม

ชั้นตะกอนมักจะอยู่ลึกลงไปในบ่อเก่า พวกเขามักจะมีออกซิเจนน้อยกว่าที่จะเป็นเชื้อเพลิงในการสลายตัวของเซลล์และเนื้อเยื่อโดยจุลินทรีย์ Goeckner อธิบาย ซึ่งอาจชะลอการปล่อยก๊าซที่อุดมด้วยคาร์บอน สระน้ำที่เก่ากว่าอาจมีการสังเคราะห์แสงมากขึ้นในพืชพันธุ์ของเธอด้วย ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจำนวนมากขึ้นอาจใช้คาร์บอนไดออกไซด์และใช้มันเพื่อสร้างเซลล์ใหม่

ผลการวิจัยมีความสำคัญแค่ไหน?

นี่ไม่ใช่การศึกษาครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่าบ่อน้ำสามารถปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ Trisha Moore กล่าว เธอเป็นวิศวกรด้านนิเวศวิทยาที่ Kansas State University ในแมนฮัตตัน สิ่งที่ทำให้การศึกษาใหม่แตกต่างไปจากนี้ก็คือ การศึกษานี้เป็นหนึ่งใน “การดูทั้งสองส่วนของระบบ” เป็นครั้งแรก — ว่าบ่อกักเก็บคาร์บอนได้เท่าไรและปล่อยคาร์บอนออกมาเท่าใด ด้วยเหตุนี้ เธอจึงพบว่า “เป็นเพียงตัวอย่างที่ดีว่าเราต้องมองระบบอย่างไร”

อย่างไรก็ตาม เธอเตือนว่า การศึกษานี้สุ่มตัวอย่างบ่อเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และพวกเขาทั้งหมดอยู่ในสถานะเดียวกัน การวิจัยในอนาคตควรพิจารณาถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในบ่อน้ำที่มีสภาพอากาศและพืชพรรณแตกต่างกัน มัวร์กล่าว งานวิจัยอื่นๆ สามารถทดสอบว่าการออกแบบบ่อน้ำที่แตกต่างกันอาจส่งผลต่อปริมาณคาร์บอนที่ปล่อยน้ำออกมาหรือไม่ หรือการทำความสะอาดน้ำก่อนที่มันจะไหลลงบ่อเหล่านี้จะส่งผลต่อการปล่อยคาร์บอนอย่างไร? ในท้ายที่สุด เธอกล่าวว่า วิศวกรบ่อน้ำต้องถามว่า “เราจะทำอะไรให้ดีขึ้นกว่านี้ได้อีก”

 

น้ำของโลกเชื่อมต่อกันเป็นวัฏจักรอันกว้างใหญ่เดียว

มันเป็นวันฤดูร้อนที่ทะเลสาบ ลำธารไหลลงสู่น้ำใส ก้อนเมฆเคลื่อนตัวไปทั่วท้องฟ้า บนขอบฟ้า ม่านฝนสีเทาพาดผ่านยอดเขาที่ปกคลุมไปด้วยหิมะที่อยู่ห่างไกลออกไป

 

นี่คือการทำงานของวัฏจักรของน้ำของโลก น้ำที่เปลี่ยนรูปร่างเป็นสามขั้นตอน — ของเหลว ไอน้ำ และน้ำแข็ง — เคลื่อนไหวตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันไม่เว้นวันหยุด เมื่อมันเคลื่อนที่ มันจะเชื่อมโยงทุกสภาพแวดล้อมและสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้ หากปราศจากวัฏจักรของน้ำเพื่อเติมเต็ม สะอาด และขนส่งน้ำ ชีวิตบนโลกก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้

 

วัฏจักรของน้ำขับเคลื่อนด้วยชุดของกระบวนการที่เชื่อมโยงกันเป็นวงไม่รู้จบ

 

เริ่มต้นด้วยการระเหย ความร้อนจากดวงอาทิตย์ทำให้น้ำที่เป็นของเหลวจากมหาสมุทร แม่น้ำ และทะเลสาบระเหยกลายเป็นไอที่มองไม่เห็น เนื่องจากไอระเหยเบากว่าอากาศจึงลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ

 

ไอน้ำยังเข้าสู่วัฏจักรของน้ำผ่านการคายน้ำ เป็นกระบวนการที่น้ำไหลผ่านพืชและถูกปล่อยออกจากใบพืชเป็นไอสู่ชั้นบรรยากาศ การคายน้ำคิดเป็นประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ของไอน้ำในบรรยากาศ

 

ต่อไปคือการควบแน่น เมื่อไอน้ำเพิ่มขึ้นก็จะเย็นตัวลง การระบายความร้อนทำให้ไอระเหยควบแน่นหรือจัดใหม่เป็นหยดเล็กๆ เราเห็นหยดน้ำเหล่านั้นเป็นเมฆ การควบแน่นและการระเหยกลายเป็นรูปร่างและก่อรูปเมฆอย่างต่อเนื่อง ดูเมฆแล้วคุณจะเห็นว่าแม้บางส่วนของเมฆจะระเหยและหายไป ส่วนอื่นๆ จะเติบโตเมื่อมีการควบแน่นเกิดขึ้น

 

การขนส่งทางน้ำเกิดขึ้นจากการเคลื่อนย้ายไอน้ำจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งด้วยลม กระแสน้ำ และเมฆ

 

หยาดน้ำฟ้าเกิดขึ้นเมื่อหยดเมฆรวมกันเป็นหยดที่ใหญ่ขึ้น พวกมันอาจสะสมอยู่รอบๆ อนุภาค เช่น น้ำแข็ง ฝุ่นหรือควัน หรืออาจแข็งตัวเป็นผลึกน้ำแข็ง เมื่อหยดน้ำหนักพอ ลงมาเป็นฝน ลูกเห็บ ลูกเห็บ หรือหิมะ ฝนไม่ได้ตกถึงพื้นทั้งหมด บางชนิดระเหยแทน หรือถูกกระแสลมพัดกลับ ถึงแม้ว่าหยดอื่นๆ จะตกลงมาก็ตาม

 

เมื่อหยาดน้ำฟ้าลงถึงพื้น อาจมีหลายสิ่งหลายอย่างเกิดขึ้น น้ำอาจแทรกซึมหรือซึมเข้าไปในดินและซึมลึกลงไปในดิน มันอาจวิ่งหนีไปทันที สะสมเป็นลูกน้ำและกระแสน้ำที่ไหลลงเนินข้ามพื้นผิว หรืออาจถูกพืชดักจับ สะสมในใบ หรือถอนรากถอนโคน

 

จากนั้นอาจมีกล่อมในการดำเนินการที่เรียกว่าการจัดเก็บ น้ำอาจสะสมในทะเลสาบ น้ำแข็ง หิมะ หรือใต้ดิน (เป็นน้ำใต้ดิน) แต่ในที่สุด หิมะละลาย ทะเลสาบระบายออกหรือระเหย และน้ำแข็งเปลี่ยนกลับเป็นของเหลวหรือไอ แม้แต่น้ำบาดาลก็ยังเคลื่อนตัวอย่างช้าๆ เมื่อมันเคลื่อนตัวกลับขึ้นสู่ผิวน้ำ

 

จากนั้นวัฏจักรของน้ำจะเกิดขึ้นซ้ำ โดยเริ่มด้วยการระเหยอีกครั้ง

วัฏจักรของน้ำนั้นเก่าแก่พอๆ กับชีวิตนั่นเอง ทว่านักวิทยาศาสตร์ยังคงค้นหารายละเอียดที่สำคัญของบทบาทของกระบวนการต่างๆ เหล่านี้ แพทริค คีย์ส กล่าว Keys เป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านความยั่งยืนที่ Colorado State University ในฟอร์ตคอลลินส์ และเขาเสริมว่า ผู้คนสามารถมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรของน้ำนั้น

 

“สิ่งที่เราทำกับผืนดินรอบตัวเรา เช่น การตัดต้นไม้จำนวนมากหรือปลูกพืชในที่แห้ง สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในการระเหยและการคายน้ำ ซึ่งเป็นส่วนที่มองไม่เห็นของวัฏจักรของน้ำ” เขากล่าว “การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในแผ่นดินบางครั้งอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงปริมาณฝนขนาดใหญ่ที่บริเวณใต้ลมอาจได้รับ”

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ fifthcolumnmusic.com