Warum kann es zu einem Mangel an Süßwasser kommen?
Trinkwasserknappheit im Zusammenhang mit den Auswirkungen des Wandels
Laut Statistik fast 1/5 der Weltder Bevölkerung lebt in Gebieten, in denen es an sauberem Trinkwasser gravierend mangelt. Darüber hinaus lebt 1/4 der Bevölkerung in Entwicklungsländern, die aufgrund fehlender Infrastruktur für die Entnahme aus Grundwasserleitern und Flüssen unter Wasserknappheit leiden.
Eines der Hauptprobleme ist die UmweltverschmutzungFrischwasser, wodurch die verfügbaren Reserven deutlich reduziert werden. Begünstigt wird diese Verschmutzung durch Industrieemissionen und -abfluss, Düngemittelabfluss von den Feldern und das Eindringen von Salzwasser in Küstenzonen in Grundwasserleiter durch das Pumpen von Grundwasser.
Wie Frischwasser verschmutzt ist
- Schadstoffe gelangen auf verschiedene Weise ins Süßwasser: durch Unfälle, vorsätzliche Abfallentsorgung, Leckagen und Leckagen.
- Die größte potenzielle Verschmutzungsquelle istFarmen, die fast 80 % des Landes in England und Wales einnehmen. Ein Teil des unbehandelten Tierdüngers, der den Boden bedeckt, gelangt in Süßwasserquellen.
- Auch Landwirte in England und WalesSie bringen 2,5 Millionen Tonnen Stickstoff, Phosphor und Kalium in den Boden, und einige dieser Düngemittel landen im Süßwasser. Einige von ihnen sind persistente organische Verbindungen, die in die Nahrungskette gelangen und Umweltprobleme verursachen. Großbritannien stellt nun die Produktion von chlororganischen Verbindungen ein, die in den 1950er Jahren in großen Mengen produziert wurden.
- Eine zunehmende Bedrohung für Süßwasserreservoirs stellen Abwässer von Fischfarmen dar, die aufgrund ihres weit verbreiteten Einsatzes von Arzneimitteln zur Bekämpfung von Fischkrankheiten eingesetzt werden.
- Schnelle Verschmutzung des Grundwassers in der Nähe von Städten. Die Quelle ist die zunehmende Zahl kontaminierter Brunnen durch unsachgemäßen Betrieb.
- Forstwirtschaft und offene Entwässerung - Quelleneine große Menge von Stoffen gelangt ins Süßwasser, vor allem Eisen, Aluminium und Cadmium. Mit dem Wachstum der Bäume nimmt der Säuregehalt des Waldbodens zu und sintflutartige Regenfälle bilden sehr saure Abflüsse, die für die Tierwelt schädlich sind.
- Atmosphärische Verschmutzung von Süßwasser vor allemschädlich. Es gibt zwei Arten solcher Schadstoffe: grob dispergiert (Asche, Ruß, Staub und Flüssigkeitströpfchen) und Gase (Schwefeldioxid und Stickstoffdioxid). Alle von ihnen sind Produkte industrieller oder landwirtschaftlicher Tätigkeit. Wenn sich diese Gase in einem Regentropfen mit Wasser verbinden, bilden sich konzentrierte Säuren - Schwefel- und Salpetersäure.
Globale Verschmutzung von Gewässern
- Ökologische Katastrophen. Alle schwerwiegenden Fälle von Meeresverschmutzung stehen im Zusammenhang mit Öl. Aufgrund der weit verbreiteten Praxis, Tankerladeräume zu waschen, werden jedes Jahr zwischen 8 und 20 Millionen Barrel Öl absichtlich ins Meer gekippt. In Sedimenten des gemäßigten Klimas können die Auswirkungen von Ölverschmutzungen über mehr als 9 Monate hinweg beobachtet werden. Unter arktischen Bedingungen ist Öl viel länger haltbar.
- Abwasser. In kleinen Mengen reichern sie das Wasser an und fördern das Wachstum von Pflanzen und Fischen, in großen Mengen zerstören sie Ökosysteme. In zwei der größten Abwasserentsorgungsstandorte der Welt – Los Angeles (USA) und Marseille (Frankreich) – reinigen Spezialisten seit mehr als zwei Jahrzehnten verschmutztes Wasser. Satellitenbilder zeigen deutlich die Ausbreitung des über die Abgaskrümmer austretenden Abwassers. Unterwasseraufnahmen deuten auf Massensterben von Meeresorganismen hin.
- Metalle und Chemikalien.Zu den gefährlichen Chemikalien, die das ökologische Gleichgewicht stören können, gehören Schwermetalle wie Cadmium, Nickel, Arsen, Kupfer, Blei, Zink und Chrom. Schätzungen zufolge werden jährlich allein in der Nordsee bis zu 50.000 Tonnen dieser Metalle eingeleitet. Noch alarmierender sind die Pestizide Aldrin, Dieldrin und Endrin, die sich im tierischen Gewebe ansammeln. Die langfristigen Auswirkungen des Einsatzes solcher Chemikalien sind noch nicht bekannt.
- Auswirkungen auf Ökosysteme. Alle Ozeane sind von Verschmutzung betroffen, aber Küstengewässer sind aufgrund einer viel größeren Anzahl von Verschmutzungsquellen stärker verschmutzt als im offenen Ozean: von Industrieanlagen an der Küste bis hin zu starkem Schiffsverkehr. Rund um Europa und vor der Ostküste Nordamerikas befinden sich auf flachen Kontinentalschelfs Käfige für Austern, Muscheln und Fische, die anfällig für giftige Bakterien, Algen und Schadstoffe sind.
- Blühendes Wasser. Konsumenten erster Ordnung können mit dem explosionsartigen Wachstum der Phytoplankton-Biomasse nicht umgehen, weshalb die meisten von ihnen nicht in Nahrungsketten verwendet werden und einfach absterben und auf den Boden sinken. Bei der Zersetzung der organischen Substanz abgestorbenen Phytoplanktons verbrauchen Bodenbakterien häufig den gesamten im Wasser gelösten Sauerstoff, was zur Bildung einer hypoxischen Zone (mit einem Sauerstoffgehalt, der für aerobe Organismen nicht ausreicht) führen kann. Solche Zonen führen zu einer Verringerung der Artenvielfalt und der Biomasse des aeroben Benthos.
- Verschmutzung durch Plastikmüll. Ansammlungen von Plastikmüll bilden unter dem Einfluss von Strömungen spezielle Müllflecken im Weltmeer. Derzeit sind fünf große Ansammlungen von Müllflecken bekannt – jeweils zwei im Pazifik und im Atlantik und eine im Indischen Ozean. Diese Abfallwirbel bestehen hauptsächlich aus Plastikmüll, der durch Einleitungen aus dicht besiedelten Küstengebieten der Kontinente entsteht.
Wie die Wasserressourcen der Welt verteilt sind
Etwa ein Drittel aller Bestände sind frischdes Wassers konzentriert sich in Südamerika, ein Viertel davon in Asien, und die Länder des postsowjetischen Raums machen etwas mehr als 20 % aus. Und nur etwa 2% werden in den Nahen Osten und Nordafrika verteilt.
Die größten Süßwasserverbraucherbetrachtet Indien, China, USA, Pakistan, Japan, Thailand, Indonesien, Bangladesch, Mexiko und Russland. Gleichzeitig ist in China, Indien und ganz Afrika eine besonders akute Trinkwasserknappheit zu beobachten.
Neben dem Mangel an Süßwasser gibt es noch einen weiterenDas eigentliche Problem ist seine Qualität. Ihre Verschlechterung hängt direkt von der erhöhten Umweltverschmutzung ab. In den meisten Fällen ist dies auf menschliche Aktivitäten und Überbevölkerung zurückzuführen.
Wie man Wasser filtert, damit es nicht gefährlich ist
Reines Trinkwasser heißt streng genommenes ist unmöglich. Reines Wasser ist aus der Sicht eines Chemikers ein Destillat frei von allen Verunreinigungen und Mikroorganismen. Für den Mikrobiologen ist sauberes Wasser die ideale Umgebung für Bakterien. Reines Wasser ist für uns eine mit Mineralien angereicherte Flüssigkeit, die täglich ohne Gesundheitsrisiko getrunken werden kann.
Heute gibt es keine Singleeine universelle Methode zur Reinigung von Süßwasser - ihre Wahl hängt von der Zusammensetzung des Wassers, den Anforderungen daran und dem Umfang der weiteren Verwendung ab. Es gibt zum Beispiel Ozon-, Osmose-, Filtrations- und Ionenreinigungssysteme, von denen jedes seine eigenen Vor- und Nachteile hat.
Die bisher vielversprechendste Technologie istNanofiltration. Diese Methode entfernt effektiv sogar halogenorganische und chlorhaltige Verunreinigungen im Wasser ohne den Einsatz aggressiver Reagenzien. Nanofiltration wird in Holland, USA und Frankreich eingesetzt. Diese Methode ist eine der teuersten und wird daher nicht häufig verwendet. Selbst in Ländern, in denen Nanofiltrationstechnologie verwendet wird, tun sie dies nur zur Reinigung von Wasser mit einem speziellen Zweck.
Wasserfiltrationsmethoden der Zukunft
- Nanofaser
Koreanische Forscher haben ein neues vorgestelltTechnologie, die Meerwasser in wenigen Minuten trinkbar macht. Die Wissenschaftler verwendeten ein Membrandestillationsverfahren, das eine 99,9-prozentige Reinigung des Wassers von Salz ermöglichte. Sie sind zuversichtlich, dass die Lösung die durch den Klimawandel verschärfte Trinkwasserkrise lindern wird.
Eine neue Studie beschreibt, wieMeerwasserreinigung mit einer Nanofasermembran als Salzfilter. Obwohl Wissenschaftler bereits zuvor die Membrandestillation eingesetzt hatten, stießen sie auf ein Problem, das den Prozess verlangsamte. Wenn die Membran zu nass oder mit Wasser überflutet wurde, konnte sie das Salz nicht mehr abtrennen.
Daher mussten die Wissenschaftler warten, bis die Membran getrocknet war, oder zusätzliche Lösungen finden, beispielsweise mit Druckluft, um eingeschlossenes Wasser aus den Poren zu lösen.
- Neueste Entsalzungsanlagen
Entdecker der Dalian MarineUniversitäten in China haben eine neue Entsalzungsanlage entwickelt, die auf der Oberfläche des Meerwassers schwimmen kann, Sonnenenergie effizient absorbiert und diese Wärme zum Verdampfen von Wasser nutzt.
Der Block selbst besteht aus drei Schichten:Der Hauptbestandteil ist Polyethylenschaum, der ihm beim Schwimmen hilft und als Wärmeisolator fungiert. Die Außenseite des Schaumstoffs ist mit Spezialpapier umwickelt – einem saugfähigen Material, das in Wegwerfwindeln verwendet wird. Es leitet Wasser an die Oberfläche.
Es ist wichtig zu beachten, dass das Gerät einen schwerwiegenden Fehler vermeidet – die Kontamination durch die Ansammlung von Salzen auf der Oberfläche. Mit der Zeit verringert sich dadurch die Wirksamkeit.
Bei Tests stellte das Team fest, dass Kochsalzlösunges hat sich keine Schicht gebildet. Dies deutet darauf hin, dass spezielle Poren in der Beschichtung des Blocks das Salz ableiten und wieder ins Meerwasser werfen. Ein weiterer Vorteil, so das Team, ist, dass das Papiermaterial mehr als 30 Mal wiederverwendet werden kann.
- Palladium-Gold-Nanopartikel-Katalysator
Chemiker der Cardiff University haben einen Katalysator für die sofortige Wasserdesinfektion auf Basis von Palladium- und Goldpartikeln entwickelt.
Das haben die Autoren des Werkes dabei herausgefundenBei der Synthese von H2O2 entstehen viele andere sauerstoffhaltige Moleküle, die zehn- und hundertmillionenmal aktiver mit Mikroben interagieren als Peroxid und Bleichmittel.
Eine ähnliche bakterizide Aktivität dieser Verbindungen,Wie Hutchins und seine Kollegen feststellten, ermöglicht es eine fast sofortige Reinigung des Wassers von Mikroben, Sporen und anderen organischen Verunreinigungen, die sich negativ auf die menschliche Gesundheit auswirken können.
- Flexible Membran
Chemiker der University of California, Berkeley, haben einen Weg gefunden, giftige Metalle wie Quecksilber und Bor leichter aus Wasser zu entfernen.
Eine neue membranbasierte Methode entfernt fast 100%giftige Metalle und setzt wertvolle Metalle zur späteren Verwendung oder Entsorgung frei. Laut den Autoren lässt sich die Membran leicht in aktuelle Wasseraufbereitungssysteme integrieren.
In Entwicklung, Chemiker aus KalifornienDie Universität von Berkeley hat flexible Polymermembranen mit Nanopartikeln synthetisiert, die so eingestellt werden können, dass sie bestimmte Metallionen wie Gold oder Uran absorbieren.
Die Membran kann auf einen bestimmten Partikeltyp abgestimmt werden, den sie absorbiert.
- Holzfilter
Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology nutzten das Splintholz nicht blühender Bäume, um aus natürlichen Materialien einen Filter für Trinkwasser herzustellen.
Sie haben neue Xylemfilter hergestellt, diefiltern Krankheitserreger wie E. coli und Rotavirus heraus. Labortests haben bestätigt, dass ihre Entwicklung Bakterien aus kontaminierten Quellen und Grundwasser entfernt. Wissenschaftler haben auch einfache Methoden entwickelt, um die Haltbarkeit von Filtern zu verlängern. Dadurch können Holzscheiben mindestens zwei Jahre lang Wasser reinigen.
Folgen von Wasserknappheit
Der Mangel an sauberem Wasser zwingt die MenschenVerwenden Sie zum Trinken Wasser aus unsicheren Quellen, was mit einem erhöhten Risiko einer Gesundheitsschädigung verbunden ist. Der Konsum von kontaminiertem Süßwasser führt zu einer Verschlechterung der Lebensbedingungen und zur Entwicklung schwerer Krankheiten, einschließlich des Todes.
Aufgrund des Wassermangels gibt es eine Praxis der LagerungWasser in Wohnungen, was das Verschmutzungsrisiko erheblich erhöhen und günstige Bedingungen für das Wachstum schädlicher Bakterien schaffen kann. Auch Hygiene ist ein ernstes Problem: Die Menschen können sich nicht richtig waschen, Kleidung waschen und ihre Häuser sauber halten.
Wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, werden bis 2030 fast 5 Milliarden Menschen – etwa 67 % der Weltbevölkerung – ohne zufriedenstellende Wasseraufbereitung bleiben.
Heute kommen auf jeden Bewohner der Erde ca750 m³ pro Jahr Frischwasser, bis 2050 wird diese Menge auf 450 m³ sinken. Bis zu 80 % der Länder der Welt werden sich in einem Gebiet befinden, das laut UN-Klassifizierung unterhalb der Wasserknappheitsgrenze liegt.
Allein in Afrika werden sich bis 2020 aufgrund des Klimawandels zwischen 75 und 250 Millionen Menschen in einer solchen Situation befinden. Wassermangel in Wüsten- und Halbwüstenregionen wird zu einer intensiven Abwanderung der Bevölkerung führen.
Der größte Teil Indiens leidet bereits unter Trinkwassermangel.
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