Miksi makeasta vedestä voi olla pulaa?
Juomaveden puute liittyy muutoksen vaikutuksiin
Tilastojen mukaan lähes 1/5 maailmastaväestöstä asuu alueilla, joilla puhtaasta juomavedestä on vakava pula. Lisäksi 1/4 väestöstä asuu kehitysmaissa, joissa on pulaa vedestä, koska sen vesistöistä ja jokista vetäytymiseen tarvittava infrastruktuuri puuttuu.
Yksi suurimmista ongelmista on saastuminenraikasta vettä, mikä vähentää merkittävästi käytettävissä olevia varastoja. Tätä saastumista helpottavat teollisuuden päästöt ja valumat, lannoitteiden valuminen pelloilta ja suolaisen veden pääsy rannikkovyöhykkeisiin pohjavesiin pohjaveden pumppaamisen vuoksi.
Kuinka makea vesi on saastunut
- Epäpuhtaudet pääsevät makeaan veteen monin eri tavoin: onnettomuuksien, tarkoituksellisen jätteiden hävittämisen, vuotojen ja vuotojen kautta.
- Suurin mahdollinen saastumisen lähde onmaatiloja, jotka vievät lähes 80% Englannin ja Walesin maasta. Jotkut käsittelemättömistä lannoista, jotka peittävät maaperän, joutuvat makean veden lähteisiin.
- Lisäksi maanviljelijät Englannissa ja Walesissa2,5 miljoonaa tonnia typpeä, fosforia ja kaliumia viedään maaperään, ja osa näistä lannoitteista päätyy makeaan veteen. Jotkut niistä ovat pysyviä orgaanisia yhdisteitä, jotka tulevat ravintoketjuun ja aiheuttavat ympäristöongelmia. Yhdistynyt kuningaskunta lopettaa asteittain 1950 -luvulla suuria määriä tuotettujen klooriorgaanisten yhdisteiden tuotannon.
- Kalanviljelylaitosten johtama jätevesi aiheuttaa yhä suuremman uhan makean veden säiliöille, koska lääkkeitä käytetään laajalti kala -tautien torjumiseksi.
- Pohjaveden nopea saastuminen kaupunkien ympärillä. Lähde on saastuneiden kaivojen lisääntyvä määrä epäasianmukaisen käytön vuoksi.
- Metsätalous ja avoin kuivatus - lähteetsuuri määrä makeaan veteen joutuvia aineita, pääasiassa rautaa, alumiinia ja kadmiumia. Puiden kasvun myötä metsän maaperän happamuus lisääntyy ja rankkasateet muodostavat erittäin happamia valumia, jotka ovat haitallisia villieläimille.
- Erityisesti makean veden ilmakehän saastuminenhaitallista. Tällaisia epäpuhtauksia on kahdenlaisia: karkeasti dispergoituneet (tuhka, noki, pöly ja nestepisarat) ja kaasut (rikkidioksidi ja typpidioksidi). Kaikki ne ovat teollisuuden tai maatalouden tuotteita. Kun nämä kaasut yhdistyvät veden kanssa sadepisarana, muodostuu väkeviä happoja - rikki- ja typpipitoisia.
Vesistöjen maailmanlaajuinen saastuminen
- Ekologiset katastrofit. Kaikki vakavat valtamerten saastumistapaukset liittyvät öljyyn. Tankkerien ruumien pesun laajalle levinneen käytännön seurauksena 8–20 miljoonaa tynnyriä öljyä upotetaan tarkoituksella valtamereen vuosittain. Lauhkean ilmaston sedimenteissä öljyvuotojen vaikutuksia voidaan havaita yli 9 kuukauden ajan. Arktisissa olosuhteissa öljy kestää paljon pidempään.
- Jätevesi. Pienissä määrin ne rikastavat vettä ja edistävät kasvien ja kalojen kasvua, ja suurina määrinä ne tuhoavat ekosysteemejä. Kahdessa maailman suurimmassa jätevesilaitoksessa - Los Angelesissa (USA) ja Marseillessa (Ranska) - asiantuntijat ovat puhdistaneet saastunutta vettä yli kahden vuosikymmenen ajan. Satelliittikuvat osoittavat selkeästi pakosarjan jätevesien leviämisen. Vedenalainen kuvaaminen osoittaa meren eliöiden massakuolemaa.
- Metallit ja kemikaalit. Vaarallisia kemikaaleja, jotka voivat häiritä ekologista tasapainoa, ovat raskasmetallit, kuten kadmium, nikkeli, arseeni, kupari, lyijy, sinkki ja kromi. Pelkästään Pohjanmereen lasketaan vuosittain jopa 50 000 tonnia näitä metalleja. Vielä hälyttävämpiä ovat torjunta-aineet – aldriini, dieldriini ja endriini – jotka kerääntyvät eläinkudokseen. Tällaisten kemikaalien käytön pitkäaikaisvaikutuksia ei vielä tunneta.
- Vaikutus ekosysteemeihin. Saaste vaikuttaa kaikkiin valtameriin, mutta rannikkovedet ovat saastuneempia kuin avomeret, koska saastelähteitä on paljon enemmän: rannikon teollisuuslaitoksista raskaaseen laivaliikenteeseen. Euroopassa ja Pohjois-Amerikan itärannikolla matalilla mannerjalustoilla on häkkejä ostereille, simpukoille ja kaloille, jotka ovat herkkiä myrkyllisille bakteereille, leville ja saasteille.
- Kukkiva vesi. Ensimmäisen asteen kuluttajat eivät selviä kasviplanktonin biomassan räjähdysmäisestä kasvusta, minkä seurauksena suurin osa niistä jää käyttämättä ravintoketjuissa ja yksinkertaisesti kuolee pois ja vajoaa pohjaan. Hajotessaan kuolleen kasviplanktonin orgaanista ainetta pohjabakteerit käyttävät usein kaiken veteen liuenneen hapen, mikä voi johtaa hypoksisen vyöhykkeen muodostumiseen (jossa happipitoisuus on riittämätön aerobisille organismeille). Tällaiset vyöhykkeet johtavat aerobisen pohjaeliöstön biologisen monimuotoisuuden ja biomassan vähenemiseen.
- Muovijätteen aiheuttama saastuminen. Muovijätteen kerääntyminen muodostaa virtausten vaikutuksesta erityisiä roskapaikkoja Maailman valtamereen. Tällä hetkellä tunnetaan viisi suurta roskaklusteria - kaksi Tyynellämerellä ja Atlantin valtamerellä ja yksi Intian valtamerellä. Nämä jäterenkaat koostuvat pääosin muovijätteestä, joka syntyy maanosien tiheästi asutuilta rannikkoalueilta.
Maailman vesivarojen jakautuminen
Noin kolmannes kaikista kannoista on tuoreitavesi on keskittynyt Etelä-Amerikkaan, neljäsosa Aasiasta, ja Neuvostoliiton jälkeisen avaruuden maiden osuus on hieman yli 20%. Ja vain noin 2% jaetaan Lähi -itään ja Pohjois -Afrikkaan.
Suurimmat makean veden kuluttajatIntia, Kiina, Yhdysvallat, Pakistan, Japani, Thaimaa, Indonesia, Bangladesh, Meksiko ja Venäjä. Samaan aikaan erityisen akuutti juomaveden puute on havaittavissa Kiinassa, Intiassa ja koko Afrikassa.
Makean veden puutteen lisäksi on toinenkintodellinen ongelma on sen laatu. Sen huononeminen riippuu suoraan ympäristön saastumisen lisääntymisestä. Useimmissa tapauksissa tämä johtuu ihmisen toiminnasta ja ylikansoituksesta.
Kuinka suodattaa vesi niin, ettei se ole vaarallista
Puhdasta juomavettä kutsutaan tarkasti ottaense on kielletty. Kemistin näkökulmasta puhdas vesi on tisle, joka ei sisällä epäpuhtauksia ja mikro -organismeja. Mikrobiologille puhdas vesi on ihanteellinen ympäristö bakteereille. Meille puhdas vesi on mineraaleilla rikastettu neste, joka voidaan juoda päivittäin ilman terveysriskiä.
Nykyään ei ole yhtäkäänuniversaali menetelmä makean veden puhdistamiseksi - sen valinta riippuu veden koostumuksesta, sitä koskevista vaatimuksista ja sen jatkokäytön laajuudesta. Esimerkiksi on olemassa otsoni-, osmoottisia, suodatus- ja ionipuhdistusjärjestelmiä, joista jokaisella on omat hyvät ja huonot puolensa.
Toistaiseksi lupaavin tekniikkananosuodatus. Tämä menetelmä poistaa tehokkaasti jopa halogeeniset orgaaniset ja klooria sisältävät epäpuhtaudet vedestä ilman aggressiivisia reagensseja. Nanosuodatusta käytetään Hollannissa, Yhdysvalloissa ja Ranskassa. Tämä menetelmä on yksi kalleimmista, joten sitä ei käytetä laajalti. Jopa maissa, joissa käytetään nanosuodatustekniikkaa, ne tekevät sitä vain veden puhdistamiseen, jolla on erityistarkoitus.
Tulevaisuuden vedensuodatusmenetelmät
- Nanokuitu
Korealaiset tutkijat ovat esittäneet uudenteknologiaa, joka tekee merivedestä juotavaa muutamassa minuutissa. Tutkijat käyttivät kalvotislausprosessia, joka mahdollisti 99,9-prosenttisen veden puhdistamisen suolasta. He uskovat, että ratkaisu helpottaa ilmastonmuutoksen pahentamaa juomavesikriisiä.
Uusi tutkimus kertoo kuinkameriveden puhdistus nanokuitukalvolla suolasuodattimena. Vaikka tutkijat olivat käyttäneet kalvotislausta aiemmin, he kohtasivat ongelman, joka hidasti prosessia. Jos kalvo kastui liian kosteaan tai tulvii vettä, se ei enää pystynyt erottamaan suolaa.
Siksi tutkijoiden oli odotettava kalvon kuivumista tai keksittävä lisäratkaisuja, esimerkiksi käyttämällä paineilmaa vapauttamaan juuttunut vesi huokosista.
- Uusimmat suolanpoistolaitokset
Tutkijat Dalian MarineKiinan yliopistot ovat kehittäneet uuden suolanpoistolaitoksen, joka voi kellua meriveden pinnalla, absorboida tehokkaasti aurinkoenergiaa ja käyttää tätä lämpöä veden haihduttamiseen.
Itse lohko koostuu kolmesta kerroksesta:pääosa on polyeteenivaahtoa, joka auttaa sitä kellumaan ja toimii lämmöneristeenä. Vaahdon ulkopinta on kääritty erikoispaperiin - imukykyiseen materiaaliin, jota käytetään kertakäyttövaippoissa. Se ohjaa vettä pintaan.
On tärkeää huomata, että laite onnistuu välttämään yhden vakavan virheen - pinnalle kertyneiden suolojen aiheuttaman kontaminaation. Ajan myötä tämä heikentää sen tehokkuutta.
Testien aikana ryhmä havaitsi, että suolaliuoskerrosta ei ole muodostunut. Tämä osoittaa, että lohkon pinnoitteen erityiset huokoset tyhjentävät suolan ja laskevat sen takaisin meriveteen. Toinen etu, tiimi sanoi, on se, että paperimateriaalia voidaan käyttää uudelleen yli 30 kertaa.
- Palladium -kullan nanopartikkelikatalyytti
Cardiffin yliopiston kemistit ovat luoneet katalysaattorin välittömään veden desinfiointiin, joka perustuu palladium- ja kultahiukkasiin.
Teoksen kirjoittajat huomasivat sen prosessissaH2O2:n synteesi tuottaa monia muita happea sisältäviä molekyylejä, jotka vuorovaikuttavat mikrobien kanssa kymmeniä ja satoja miljoonia kertoja aktiivisemmin kuin peroksidi ja valkaisuaine.
Näiden yhdisteiden samanlainen bakterisidinen aktiivisuus,kuten Hutchins ja hänen kollegansa huomauttavat, se mahdollistaa veden välittömän puhdistamisen mikrobeista, itiöistä ja muista orgaanisista epäpuhtauksista, jotka voivat vaikuttaa negatiivisesti ihmisten terveyteen.
- Joustava kalvo
Kalifornian yliopiston kemistit Berkeleyssä ovat löytäneet tavan helpottaa myrkyllisten metallien, kuten elohopean ja boorin, poistamista vedestä.
Uusi kalvopohjainen menetelmä poistaa lähes 100%myrkyllisiä metalleja ja vapauttaa arvokkaita metalleja myöhempää käyttöä tai hävittämistä varten. Kirjoittajien mukaan kalvo on helppo integroida nykyisiin vedenkäsittelyjärjestelmiin.
Kehitteillä, kemistit KaliforniastaBerkeleyn yliopisto on syntetisoinut joustavia polymeerikalvoja nanohiukkasilla, jotka voidaan virittää absorboimaan tiettyjä metalli-ioneja, kuten kulta tai uraani.
Kalvo voidaan virittää tietyntyyppisille hiukkasille, jotka se absorboi.
- Puiset suodattimet
Massachusetts Institute of Technologyn tutkijat käyttivät ei-kukkivien puiden havupuuta luodakseen suodattimen juomavedelle luonnonmateriaaleista.
He tekivät uusia ksylemisuodattimiasuodattaa pois taudinaiheuttajat, kuten E. coli ja rotavirus. Laboratoriokokeet ovat vahvistaneet, että niiden kehittäminen poistaa bakteerit saastuneista lähteistä ja pohjavedestä. Tutkijat ovat myös kehittäneet yksinkertaisia menetelmiä suodattimien säilyvyyden pidentämiseksi. Tämän seurauksena puulevyt voivat puhdistaa vettä vähintään kaksi vuotta.
Vesipulan seuraukset
Puhtaan veden puute pakottaa ihmisetkäyttää juomavettä vaarallisista lähteistä, mikä liittyy lisääntyneeseen terveyshaittojen riskiin. Saastuneen makean veden kulutus johtaa elinolojen heikkenemiseen ja vakavien sairauksien kehittymiseen, mukaan lukien kuolema.
Veden puutteen vuoksi varastointi on käytössävettä kodeissa, mikä voi merkittävästi lisätä saastumisriskiä ja luoda suotuisat olosuhteet haitallisten bakteerien kasvulle. Hygienia on myös vakava ongelma: ihmiset eivät voi pestä itseään kunnolla, pestä vaatteita ja pitää kotinsa puhtaana.
Jos toimenpiteisiin ei ryhdytä, vuoteen 2030 mennessä lähes 5 miljardia ihmistä – noin 67 prosenttia planeetan väestöstä – jää ilman tyydyttävää vedenpuhdistusta.
Nykyään jokaista maapallon asukasta kohden on noin750 m³ vuodessa makeaa vettä, vuoteen 2050 mennessä tämä määrä vähenee 450 m³:iin. Jopa 80 % maailman maista joutuu alueelle, joka YK:n luokituksen mukaan on luokiteltu vesipularajan alapuolelle.
Pelkästään Afrikassa vuoteen 2020 mennessä ilmastonmuutoksen vuoksi 75–250 miljoonaa ihmistä joutuu tällaiseen tilanteeseen. Veden puute aavikolla ja puoliaavikolla aiheuttaa väestön intensiivistä muuttoliikettä.
Suurin osa Intiasta kärsii jo juomaveden puutteesta.
Lue lisää:
Turkin asukas löysi talon pihalta vahingossa jälkiä tuntemattomasta sivilisaatiosta
Kuinka vedenalainen tulipalo puhkesi Meksikonlahdella ja mihin se voisi johtaa
Spy-satelliittien tiedot auttoivat selvittämään Aasian jäätiköiden sulamisen syyn