لماذا يمكن أن يكون هناك نقص في المياه العذبة؟
يرتبط نقص مياه الشرب بآثار التغيير
وفقا للإحصاءات ، ما يقرب من 1/5 من العالممن السكان يعيشون في مناطق تعاني من نقص خطير في مياه الشرب النظيفة. بالإضافة إلى ذلك ، يعيش 1/4 من السكان في البلدان النامية ، التي تعاني من نقص المياه بسبب نقص البنية التحتية اللازمة لسحبها من طبقات المياه الجوفية والأنهار.
التلوث هو أحد المشاكل الرئيسيةالمياه العذبة ، مما يقلل بشكل كبير من الاحتياطيات المتاحة. يتم تسهيل هذا التلوث من خلال الانبعاثات الصناعية والجريان السطحي ، وجريان الأسمدة من الحقول ، وتغلغل المياه المالحة في المناطق الساحلية إلى طبقات المياه الجوفية بسبب ضخ المياه الجوفية.
كيف المياه العذبة ملوثة
- تدخل الملوثات إلى المياه العذبة بطرق متنوعة: من خلال الحوادث ، والتخلص المتعمد من النفايات ، والانسكابات والتسريبات.
- أكبر مصدر محتمل للتلوثالمزارع التي تشغل ما يقرب من 80٪ من الأراضي في إنجلترا وويلز. يدخل بعض روث الحيوانات غير المعالج الذي يغطي التربة إلى مصادر المياه العذبة.
- بالإضافة إلى المزارعين في إنجلترا وويلزيستخدمون 2.5 مليون طن من النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم في التربة ، وينتهي الأمر ببعض هذه الأسمدة في المياه العذبة. بعضها عبارة عن مركبات عضوية ثابتة تدخل في السلسلة الغذائية وتسبب مشاكل بيئية. تعمل المملكة المتحدة الآن على التخلص التدريجي من إنتاج مركبات الكلور العضوي التي تم إنتاجها بكميات كبيرة في الخمسينيات.
- تشكل المياه العادمة التي يتم تصريفها من قبل المزارع السمكية تهديدًا متزايدًا لخزانات المياه العذبة ، نظرًا لاستخدامها الواسع للأدوية لمكافحة أمراض الأسماك.
- التلوث السريع للمياه الجوفية حول المدن. المصدر هو العدد المتزايد من الآبار الملوثة بسبب التشغيل غير السليم.
- الغابات والصرف المكشوف - المصادركمية كبيرة من المواد تدخل المياه العذبة ، وخاصة الحديد والألمنيوم والكادميوم. مع نمو الأشجار ، تزداد حموضة تربة الغابات ، وتشكل الأمطار الغزيرة جريانًا حمضيًا للغاية يضر بالحياة البرية.
- تلوث الغلاف الجوي للمياه العذبة على وجه الخصوصضار. هناك نوعان من هذه الملوثات: مشتت بخشونة (الرماد والسخام والغبار وقطرات السائل) والغازات (ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين). كل منهم من منتجات النشاط الصناعي أو الزراعي. عندما تتحد هذه الغازات مع الماء في قطرة مطر ، تتشكل أحماض مركزة - الكبريتيك والنتريك.
التلوث العالمي للمسطحات المائية
- الكوارث البيئية. ترتبط جميع حالات تلوث المحيطات الخطيرة بالنفط. ونتيجة للممارسة واسعة النطاق المتمثلة في غسل ناقلات النفط، يتم إلقاء ما يتراوح بين 8 إلى 20 مليون برميل من النفط عمداً في المحيط كل عام. وفي رواسب المناخ المعتدل، يمكن ملاحظة آثار انسكابات النفط لأكثر من 9 أشهر. في ظروف القطب الشمالي، يستمر النفط لفترة أطول بكثير.
- مياه الصرف الصحي. إنها بكميات صغيرة تثري المياه وتعزز نمو النباتات والأسماك، وبكميات كبيرة تدمر النظم البيئية. في اثنين من أكبر مواقع التخلص من مياه الصرف الصحي في العالم - لوس أنجلوس (الولايات المتحدة الأمريكية) ومرسيليا (فرنسا) - ظل المتخصصون يقومون بتنظيف المياه الملوثة لأكثر من عقدين من الزمن. وتظهر صور الأقمار الصناعية بوضوح انتشار مياه الصرف الصحي الناتجة عن مجمعات العادم. يشير التصوير تحت الماء إلى موت جماعي للكائنات البحرية.
- المعادن والمواد الكيميائية. المواد الكيميائية الخطرة التي يمكن أن تخل بالتوازن البيئي تشمل المعادن الثقيلة مثل الكادميوم والنيكل والزرنيخ والنحاس والرصاص والزنك والكروم. وتشير التقديرات إلى أن ما يصل إلى 50 ألف طن من هذه المعادن يتم تصريفها سنويًا في بحر الشمال وحده. والأمر الأكثر إثارة للقلق هو المبيدات الحشرية - الألدرين، والديلدرين، والإندرين - التي تتراكم في الأنسجة الحيوانية. ولم تُعرف بعد الآثار الطويلة المدى لاستخدام مثل هذه المواد الكيميائية.
- التأثير على النظم البيئية. تتأثر جميع المحيطات بالتلوث، لكن المياه الساحلية أكثر تلوثًا من المحيطات المفتوحة بسبب وجود عدد أكبر بكثير من مصادر التلوث: من المنشآت الصناعية الساحلية إلى حركة الشحن الكثيفة. في جميع أنحاء أوروبا وقبالة الساحل الشرقي لأمريكا الشمالية، تعد الأجراف القارية الضحلة موطنًا لأقفاص المحار وبلح البحر والأسماك المعرضة للبكتيريا السامة والطحالب والملوثات.
- المياه المزهرة. لا يستطيع المستهلكون من الدرجة الأولى التعامل مع النمو الهائل للكتلة الحيوية للعوالق النباتية، ونتيجة لذلك لا يتم استخدام معظمها في سلاسل الغذاء ويموتون ببساطة، ويغرقون في القاع. عند تحلل المادة العضوية للعوالق النباتية الميتة، غالبًا ما تستخدم البكتيريا القاعية كل الأكسجين المذاب في الماء، مما قد يؤدي إلى تكوين منطقة نقص الأكسجة (مع محتوى أكسجين غير كافٍ للكائنات الهوائية). تؤدي مثل هذه المناطق إلى انخفاض التنوع البيولوجي والكتلة الحيوية لقاع البحر الهوائية.
- التلوث الناتج عن النفايات البلاستيكية. تشكل تراكمات النفايات البلاستيكية بقعًا خاصة من القمامة في المحيط العالمي تحت تأثير التيارات. يوجد حاليًا خمس مجموعات كبيرة معروفة من بقع القمامة - اثنتان في كل من المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي، وواحدة في المحيط الهندي. تتكون دوامات النفايات هذه بشكل أساسي من النفايات البلاستيكية الناتجة عن التصريفات من المناطق الساحلية المكتظة بالسكان في القارات.
كيف يتم توزيع موارد المياه في العالم
حوالي ثلث جميع المخزونات طازجةتتركز المياه في أمريكا الجنوبية ، وربعها في آسيا ، وتمثل بلدان الفضاء ما بعد الاتحاد السوفيتي أكثر بقليل من 20٪. ويتم توزيع حوالي 2٪ فقط على منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا.
أكبر مستهلكي المياه العذبةتعتبر الهند والصين والولايات المتحدة الأمريكية وباكستان واليابان وتايلاند وإندونيسيا وبنغلاديش والمكسيك وروسيا. في الوقت نفسه ، لوحظ نقص حاد بشكل خاص في مياه الشرب في الصين والهند وفي جميع أنحاء إفريقيا.
بالإضافة إلى نقص المياه العذبة ، هناك شيء آخرالمشكلة الحقيقية هي جودتها. يعتمد تدهورها بشكل مباشر على زيادة مستوى التلوث البيئي. في معظم الحالات ، يرجع ذلك إلى الأنشطة البشرية والاكتظاظ السكاني.
كيفية تنقية المياه حتى لا تكون خطرة
مياه الشرب النقية ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، تسمىممنوع. من وجهة نظر الكيميائي ، الماء النقي هو ناتج تقطير خالٍ من جميع الشوائب والكائنات الحية الدقيقة. بالنسبة لأخصائي الأحياء الدقيقة ، تعتبر المياه النظيفة بيئة مثالية للبكتيريا. بالنسبة لنا ، المياه النقية عبارة عن سائل غني بالمعادن ، ويمكن شربه يوميًا دون مخاطر على الصحة.
اليوم لا يوجد واحدطريقة عالمية لتنقية المياه العذبة - يعتمد اختيارها على تكوين الماء ومتطلباته ونطاق استخدامه الإضافي. على سبيل المثال ، هناك أنظمة الأوزون والتناضحي والترشيح والتنقية الأيونية ، ولكل منها مزاياها وعيوبها.
التكنولوجيا الواعدة حتى الآن هيالترشيح النانوي. ستزيل هذه الطريقة بشكل فعال حتى الشوائب العضوية والهالوجينية المحتوية على الكلور في الماء دون استخدام الكواشف العدوانية. يُستخدم الترشيح النانوي في هولندا والولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا. تعتبر هذه الطريقة من أغلى الطرق ، لذا فهي غير مستخدمة على نطاق واسع. حتى في البلدان التي تُستخدم فيها تقنية الترشيح النانوي ، فإنهم يفعلون ذلك فقط من أجل تنقية المياه لغرض خاص.
تنقية المياه في المستقبل
- نانوفيبر
وقد قدم الباحثون الكوريون جديداتكنولوجيا تجعل مياه البحر صالحة للشرب في دقائق معدودة. واستخدم العلماء عملية التقطير الغشائي، مما جعل من الممكن تنقية الماء من الملح بنسبة 99.9%. وهم واثقون من أن الحل سيخفف من أزمة مياه الشرب التي تفاقمت بسبب تغير المناخ.
دراسة جديدة توضح بالتفصيل كيفتنقية مياه البحر باستخدام غشاء من الألياف النانوية كمرشح للملح. على الرغم من أن العلماء استخدموا التقطير الغشائي من قبل، إلا أنهم واجهوا مشكلة أدت إلى إبطاء العملية. إذا أصبح الغشاء رطبًا للغاية أو مملوءًا بالماء، فلن يتمكن من فصل الملح.
لذلك ، كان على العلماء الانتظار حتى يجف الغشاء ، أو التوصل إلى حلول إضافية ، على سبيل المثال ، استخدام الهواء المضغوط لإطلاق الماء المحبوس من المسام.
- أحدث محطات التحلية
مستكشفون من مشاة البحرية داليانطورت الجامعات في الصين محطة جديدة لتحلية المياه يمكنها أن تطفو على سطح مياه البحر ، وتمتص الطاقة الشمسية بكفاءة ، وتستخدم هذه الحرارة لتبخير المياه.
تتكون الكتلة نفسها من ثلاث طبقات:الجزء الرئيسي منها عبارة عن رغوة البولي إيثيلين، مما يساعدها على الطفو وتعمل كعازل حراري. يتم تغليف الجزء الخارجي من الرغوة بورق خاص - وهي مادة ماصة تستخدم في الحفاضات التي تستخدم لمرة واحدة. يقوم بتحويل المياه إلى السطح.
من المهم أن نلاحظ أن الجهاز تمكن من تجنب خطأ خطير - التلوث بسبب تراكم الأملاح على السطح. مع مرور الوقت، وهذا يقلل من فعاليتها.
خلال الاختبارات ، وجد الفريق هذا المحلول الملحيلم تتشكل أي طبقة. يشير هذا إلى أن المسام الخاصة الموجودة على غلاف الكتلة تعمل على تصريف الملح وإلقائه مرة أخرى في مياه البحر. وقال الفريق إن هناك فائدة أخرى تتمثل في إمكانية إعادة استخدام المواد الورقية أكثر من 30 مرة.
- محفز البلاديوم وجزيئات الذهب النانوية
ابتكر الكيميائيون في جامعة كارديف حافزًا للتطهير الفوري للمياه استنادًا إلى البلاديوم وجزيئات الذهب.
اكتشف مؤلفو العمل ذلك في هذه العمليةينتج عن تخليق H2O2 العديد من الجزيئات الأخرى التي تحتوي على الأكسجين، والتي تتفاعل مع الميكروبات بعشرات ومئات الملايين من المرات بشكل أكثر نشاطًا من البيروكسيد والمبيض.
مستوى مماثل من نشاط مبيد الجراثيم لهذه المركبات ،كما لاحظ هوتشينز وزملاؤه ، فإنه يسمح بتنقية المياه بشكل فوري تقريبًا من الميكروبات والجراثيم والملوثات العضوية الأخرى التي يمكن أن تؤثر سلبًا على صحة الإنسان.
- غشاء مرن
وجد الكيميائيون في جامعة كاليفورنيا في بيركلي طريقة لتسهيل إزالة المعادن السامة مثل الزئبق والبورون من الماء.
طريقة جديدة تعتمد على الغشاء تزيل ما يقرب من 100٪معادن سامة وإطلاقات معادن ثمينة لاستخدامها لاحقًا أو التخلص منها. وفقًا للمؤلفين ، من السهل دمج الغشاء في أنظمة معالجة المياه الحالية.
قيد التطوير ، كيميائيون من كاليفورنياصنعت جامعة بيركلي أغشية بوليمر مرنة بجسيمات نانوية يمكن ضبطها لامتصاص أيونات معدنية معينة ، مثل الذهب أو اليورانيوم.
يمكن ضبط الغشاء لنوع معين من الجسيمات التي سيمتصها.
- فلاتر خشبية
استخدم العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا خشب العصارة من الأشجار غير المزهرة لإنشاء مرشح لمياه الشرب من المواد الطبيعية.
لقد صنعوا مرشحات زيلم جديدةترشيح مسببات الأمراض مثل الإشريكية القولونية والفيروسة العجلية. أكدت الاختبارات المعملية أن تطورها يزيل البكتيريا من الينابيع والمياه الجوفية الملوثة. طور العلماء أيضًا طرقًا بسيطة لإطالة العمر الافتراضي للفلاتر. نتيجة لذلك ، يمكن للأقراص الخشبية تنقية المياه لمدة عامين على الأقل.
عواقب ندرة المياه
نقص المياه النظيفة يجبر الناساستخدام المياه من مصادر غير آمنة للشرب، الأمر الذي يرتبط بزيادة خطر الإضرار بالصحة. ويؤدي استهلاك المياه العذبة الملوثة إلى تدهور الظروف المعيشية والإصابة بأمراض خطيرة بما في ذلك الوفاة.
بسبب نقص المياه ، هناك ممارسة للتخزينالمياه في المنازل ، والتي يمكن أن تزيد بشكل كبير من خطر التلوث وتخلق ظروفًا مواتية لنمو البكتيريا الضارة. تعتبر النظافة أيضًا مشكلة خطيرة: لا يستطيع الناس غسل أنفسهم وغسل الملابس والحفاظ على نظافة منازلهم.
وإذا لم يتم اتخاذ أي تدابير، فبحلول عام 2030، سيظل ما يقرب من 5 مليارات شخص - حوالي 67٪ من سكان الكوكب - بدون تنقية مياه مُرضية.
اليوم، لكل سكان الأرض هناك حوالي750 متر مكعب سنويا من المياه العذبة، وبحلول عام 2050 ستنخفض هذه الكمية إلى 450 متر مكعب. وستجد ما يصل إلى 80% من دول العالم نفسها في منطقة تصنف حسب تصنيف الأمم المتحدة على أنها تحت خط ندرة المياه.
في أفريقيا وحدها ، بحلول عام 2020 ، بسبب تغير المناخ ، سيجد ما بين 75 و 250 مليون شخص أنفسهم في مثل هذا الوضع. سيؤدي نقص المياه في المناطق الصحراوية وشبه الصحراوية إلى هجرة كثيفة للسكان.
يعاني معظم الهند بالفعل من نقص مياه الشرب.
قراءة المزيد:
أحد سكان تركيا عثر بالصدفة على آثار حضارة مجهولة في فناء المنزل
كيف اندلع حريق تحت الماء في خليج المكسيك وما الذي يمكن أن يؤدي إليه
ساعدت البيانات من أقمار التجسس الصناعية في معرفة سبب ذوبان الأنهار الجليدية في آسيا