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在美国大西洋沿岸,詹姆斯河畔,10根不锈钢管道深入弗吉尼亚东南部地下数百米,穿透淤泥和沙层。2026年,汉普顿路卫生区(HRSD)将开始每天通过这些管道注入约6000万L处理后废水,这是回填巨型但正萎缩的波托马克含水层(potomac aquifer)项目的一部分。该含水层储水于压实沙层孔隙中。项目总投资28亿美元,完工后将成为中大西洋地区同类最大规模。

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(图片来源:《Science》)

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回补枯竭的地下水可能诱发小型地震
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Hannah Richter
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出版时间: 2025-12-28
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在美国大西洋沿岸,詹姆斯河畔,10根不锈钢管道深入弗吉尼亚东南部地下数百米,穿透淤泥和沙层。2026年,汉普顿路卫生区(HRSD)将开始每天通过这些管道注入约6000万L处理后废水,这是回填巨型但正萎缩的波托马克含水层(potomac aquifer)项目的一部分。该含水层储水于压实沙层孔隙中。项目总投资28亿美元,完工后将成为中大西洋地区同类最大规模。

Hannah Richter. 回补枯竭的地下水可能诱发小型地震. 科技导报, 2025 , 43 (24) : 15 -16 .
. Science & Technology Review, 2025 , 43 (24) : 15 -16 .
含水层注水项目的热潮或许会唤醒沉寂已久的断层
在美国大西洋沿岸,詹姆斯河畔,10根不锈钢管道深入弗吉尼亚东南部地下数百米,穿透淤泥和沙层。2026年,汉普顿路卫生区(HRSD)将开始每天通过这些管道注入约6000万L处理后废水,这是回填巨型但正萎缩的波托马克含水层(potomac aquifer)项目的一部分。该含水层储水于压实沙层孔隙中。项目总投资28亿美元,完工后将成为中大西洋地区同类最大规模。
美国多地正规划或实施类似项目,旨在为长期过度抽取含水层的家庭、企业和农场维持供水。但这些项目可能带来意外副作用:地震。弗吉尼亚理工大学地质科学家Ryan Pollyea领导与弗吉尼亚注入项目相关的“明日可持续水倡议”(sustainable waterinitiative for tomorrow)研究,他表示:“只要大规模深层注入液体,诱发地震始终是隐患。”
含水层提供美国约1/2淡水。过度抽取导致储量下降,上覆土地沉降,沿海地区还出现咸水入侵。HRSD水文地质学家DanHolloway表示,在已易受海平面上升影响的弗吉尼亚东南部,波托马克含水层水位某些地方下降超过30 m。
加州橙县水区回注规划经理Adam Hutchinson介绍,该区近百年前开始实验含水层回注。最初仅让水从巨型蓄水池自然渗入地面。但地表回注缓慢,且需大片未开发土地和疏松透水土壤(波托马克含水层则被厚黏土层覆盖,抑制自然回注)。
20世纪70年代,橙县加速进程:将污水处理厂净化至饮用标准的废水直接注入枯竭含水层。Hutchinson表示,这些项目恢复含水层压力,阻挡太平洋咸水入侵,同时允许橙县农民和居民维持高耗水生活方式。美国的全国效仿:从得州到佛州,水管理者启动各自注入项目。
但地球基岩布满断层——地壳板块相互摩擦产生地震的薄弱带。许多断层休眠于含水层下“基底”岩石中。注入水渗入这些岩石,提升孔隙压力,减轻岩石负荷。这降低正常夹紧断层的应力,导致滑动——引发地震。
意大利国家地球物理与火山学研究所大地测量学家NicolaD’Agostino表示:“当地壳处于临界状态时,只需应力系统极小变化就能触发地震。”此类地震可能数月或数年才显现,且出现在注入点数十公里外。即使停止注入,多年震颤已“蓄势待发”。意大利国家海洋与应用地球物理研究所地震学家Pier Luigi Bragato表示:“这不是简单开关问题。”
目前尚未报告含水层回注相关地震,但油气行业诱发地震屡见不鲜——压裂废水注入与含水层无关深层岩石。得克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局地质学家Katie Smye表示,在俄克拉荷马和得州,这些“天文数字”体积废水可引发每日地震。大多数震级太小不易察觉,但2011年俄克拉荷马5.7级地震毁坏房屋、扭曲公路,2022年得州5.4级地震导致医院大楼疏散。
2019年,HRSD找到此前研究油气诱发地震的Pollyea,评估其计划地震风险。其团队在规划注入点周围布设5个地震台站,建立区域背景震动基线。同时构建含水层及其他地下层地质模型,纳入岩石属性估算和已知断层方位。模型还考虑注入速度——决定流体压力是否深入断层密集岩石。
利用模型,Pollyea团队测试拟注入速率最高达每井近1000万L/d——比计划高50%。他们6月论文报告:最高速率产生孔隙压力仅为汽车轮胎压力的1/6,但仍足以诱发地震。11月,他们为弗吉尼亚项目带来更安心消息:波托马克含水层相对不透水黏土层将减缓水向基底岩石渗漏,或可限制地震。
非营利组织地下水保护委员会地下注入控制政策主任LorrieCouncil表示,数据中心耗水巨大,用于冷却驱动人工智能的计算机,加州和弗吉尼亚等地区含水层回注需求或将增长。她表示:“这加剧整个供水压力,未来我们将在意想不到的地方看到更多注入项目。”她已与水资源丰富州如华盛顿、俄勒冈、俄亥俄的有关人员讨论含水层注入。
D'Agostino表示,这更需确保地震不破坏前景看好的含水层注入项目。弗吉尼亚地壳相对安静,破坏性大震可能性低。但他强调:“想象一下,突然在以往极少地震的地方出现震动。”即使小震,人们也会察觉,因为此处的基础设施或未设计抗震。弗吉尼亚理工大学地质研究生John Ogun‐leye补充,多起小震会增加大震概率。
D'Agostino表示,这些项目上线时,必须牢记“我们无法控制地球对我们干扰的响应,一旦开始干扰地壳,就应谨慎。”
(译自《Science》,2025,39(6778))
(科技新闻栏目编辑 黄文光)

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2025年第43卷第24期
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  • 首发时间:2026-01-14
  • 出版时间:2025-12-28
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Genus
种数
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species
占总种数比例
Percentage of total
species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae 2 11 5.26 鹅膏菌属 Amanita 10 4.78
小菇科 Mycenaceae 2 12 5.74 丝盖伞属 Inocybe 5 2.39
多孔菌科 Polyporaceae 8 14 6.70 蜡蘑属 Laccaria 5 2.39
红菇科 Russulaceae 3 23 11.00 小皮伞属 Marasmius 6 2.87
小菇属 Mycena 11 5.26
光柄菇属 Pluteus 5 2.39
红菇属 Russula 17 8.13
栓菌属 Trametes 5 2.39
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