Perché può esserci una carenza di acqua dolce?
La carenza di acqua potabile è legata agli impatti del cambiamento
Secondo le statistiche, quasi 1/5 del mondodella popolazione vive in aree dove c'è una grave carenza di acqua potabile pulita. Inoltre, 1/4 della popolazione vive nei paesi in via di sviluppo, che stanno sperimentando penuria d'acqua a causa della mancanza di infrastrutture necessarie per il suo prelievo dalle falde acquifere e dai fiumi.
Uno dei problemi principali è l'inquinamentoacqua dolce, riducendo notevolmente le riserve disponibili. Questo inquinamento è facilitato dalle emissioni industriali e dal deflusso, dal deflusso di fertilizzanti dai campi e dalla penetrazione dell'acqua salata nelle zone costiere nelle falde acquifere a causa del pompaggio delle acque sotterranee.
Come viene inquinata l'acqua dolce
- Gli inquinanti entrano nell'acqua dolce in vari modi: attraverso incidenti, smaltimento deliberato dei rifiuti, fuoriuscite e perdite.
- La più grande fonte potenziale di inquinamento èfattorie che occupano quasi l'80% della terra in Inghilterra e Galles. Parte del letame animale non trattato che ricopre il suolo entra nelle fonti di acqua dolce.
- Inoltre, gli agricoltori in Inghilterra e Gallesapplicano 2,5 milioni di tonnellate di azoto, fosforo e potassio al suolo e alcuni di questi fertilizzanti finiscono in acqua dolce. Alcuni di questi sono composti organici persistenti che entrano nella catena alimentare e causano problemi ambientali. Il Regno Unito sta ora eliminando gradualmente la produzione di composti organoclorurati prodotti in grandi quantità negli anni '50.
- Una minaccia crescente per i bacini di acqua dolce è rappresentata dalle acque reflue scaricate dagli allevamenti ittici, a causa del loro uso diffuso di prodotti farmaceutici per combattere le malattie dei pesci.
- Rapido inquinamento delle acque sotterranee intorno alle città. La fonte è il numero crescente di pozzi contaminati a causa di un funzionamento improprio.
- Silvicoltura e drenaggio aperto - fontiuna grande quantità di sostanze che entrano nell'acqua dolce, principalmente ferro, alluminio e cadmio. Con la crescita degli alberi, l'acidità del suolo forestale aumenta e le forti piogge formano deflussi molto acidi che sono dannosi per la fauna selvatica.
- Inquinamento atmosferico di acqua dolce soprattuttodannoso. Esistono due tipi di tali inquinanti: grossolanamente dispersi (ceneri, fuliggine, polvere e goccioline liquide) e gas (anidride solforosa e biossido di azoto). Sono tutti prodotti dell'attività industriale o agricola. Quando questi gas si combinano con l'acqua in una goccia di pioggia, si formano acidi concentrati: solforico e nitrico.
Inquinamento globale dei corpi idrici
- Disastri ecologici. Tutti i casi gravi di inquinamento degli oceani sono associati al petrolio. A causa della diffusa pratica del lavaggio delle stive delle petroliere, ogni anno vengono deliberatamente scaricati nell’oceano tra gli 8 e i 20 milioni di barili di petrolio. Nei sedimenti del clima temperato, gli effetti delle fuoriuscite di petrolio possono essere osservati per più di 9 mesi. Nelle condizioni artiche, il petrolio dura molto più a lungo.
- Acque reflue. In piccole quantità arricchiscono l'acqua e promuovono la crescita di piante e pesci, mentre in grandi quantità distruggono gli ecosistemi. In due dei più grandi siti di smaltimento delle acque reflue del mondo, Los Angeles (USA) e Marsiglia (Francia), gli specialisti ripuliscono l'acqua inquinata da oltre vent'anni. Le immagini satellitari mostrano chiaramente la dispersione dei rifiuti scaricati dai collettori di scarico. Le riprese subacquee indicano la morte di massa di organismi marini.
- Metalli e prodotti chimici. Le sostanze chimiche pericolose che possono compromettere l'equilibrio ecologico includono metalli pesanti come cadmio, nichel, arsenico, rame, piombo, zinco e cromo. Si stima che ogni anno nel solo Mare del Nord vengano scaricate fino a 50.000 tonnellate di questi metalli. Ancora più allarmanti sono i pesticidi – aldrin, dieldrin ed endrin – che si accumulano nei tessuti animali. Gli effetti a lungo termine dell’utilizzo di tali sostanze chimiche non sono ancora noti.
- Impatto sugli ecosistemi. Tutti gli oceani sono colpiti dall'inquinamento, ma le acque costiere sono più inquinate che in oceano aperto a causa di un numero molto maggiore di fonti di inquinamento: dagli impianti industriali costieri al traffico marittimo pesante. Intorno all’Europa e al largo della costa orientale del Nord America, le piattaforme continentali poco profonde ospitano gabbie per ostriche, cozze e pesci vulnerabili a batteri tossici, alghe e sostanze inquinanti.
- Acqua in fiore. I consumatori di primo ordine non riescono a far fronte alla crescita esplosiva della biomassa di fitoplancton, per cui la maggior parte di essi non viene utilizzata nelle catene alimentari e semplicemente muore, sprofondando sul fondo. Quando si decompongono la materia organica del fitoplancton morto, i batteri del fondo spesso utilizzano tutto l'ossigeno disciolto nell'acqua, il che può portare alla formazione di una zona ipossica (con un contenuto di ossigeno insufficiente per gli organismi aerobici). Tali zone portano a una riduzione della biodiversità e della biomassa del benthos aerobico.
- Inquinamento da rifiuti di plastica. Gli accumuli di rifiuti di plastica formano speciali macchie di spazzatura negli oceani sotto l'influenza delle correnti. Attualmente sono noti cinque grandi gruppi di immondizia: due ciascuno negli oceani Pacifico e Atlantico e uno nell'Oceano Indiano. Questi vortici di rifiuti sono costituiti principalmente da rifiuti di plastica generati dagli scarichi provenienti dalle aree costiere densamente popolate dei continenti.
Come sono distribuite le risorse idriche mondiali
Circa un terzo di tutte le scorte sono freschel'acqua è concentrata in Sudamerica, un quarto in Asia, ei paesi dello spazio post-sovietico ne rappresentano poco più del 20%. E solo il 2% circa è distribuito in Medio Oriente e Nord Africa.
I maggiori consumatori di acqua dolceconsiderati India, Cina, USA, Pakistan, Giappone, Thailandia, Indonesia, Bangladesh, Messico e Russia. Allo stesso tempo, si osserva una carenza particolarmente acuta di acqua potabile in Cina, India e in tutta l'Africa.
Oltre alla mancanza di acqua dolce, ce n'è un'altrail vero problema è la sua qualità. Il suo deterioramento dipende direttamente dall'aumento del livello di inquinamento ambientale. Nella maggior parte dei casi, ciò è dovuto alle attività umane e alla sovrappopolazione.
Come filtrare l'acqua in modo che non sia pericoloso
L'acqua potabile pura, in senso stretto, si chiamaè impossibile. Dal punto di vista di un chimico, l'acqua pura è un distillato esente da ogni impurità e microorganismo. Per il microbiologo, l'acqua pulita è l'ambiente ideale per i batteri. Per noi l'acqua pura è un liquido arricchito di minerali, che può essere bevuto quotidianamente senza rischi per la salute.
Oggi non c'è nessun singoloun metodo universale per purificare l'acqua dolce: la sua scelta dipende dalla composizione dell'acqua, dai requisiti per essa e dall'ambito di ulteriore utilizzo. Ad esempio, esistono sistemi ad ozono, osmotici, di filtrazione e di purificazione ionica, ognuno dei quali ha i suoi pro e contro.
La tecnologia più promettente finora ènanofiltrazione. Questo metodo eliminerà efficacemente anche le impurità organiche alogene e contenenti cloro nell'acqua senza l'uso di reagenti aggressivi. La nanofiltrazione è utilizzata in Olanda, USA e Francia. Questo metodo è uno dei più costosi, quindi non è ampiamente utilizzato. Anche nei paesi in cui viene utilizzata la tecnologia della nanofiltrazione, lo fanno solo per purificare l'acqua con uno scopo speciale.
Metodi di filtrazione dell'acqua del futuro
- nanofibra
I ricercatori coreani hanno presentato una novitàtecnologia che rende potabile l’acqua del mare in pochi minuti. Gli scienziati hanno utilizzato un processo di distillazione a membrana, che ha permesso di ottenere una purificazione del 99,9% dell'acqua dal sale. Sono fiduciosi che la soluzione allevierà la crisi dell’acqua potabile aggravata dal cambiamento climatico.
Un nuovo studio spiega in dettaglio comepurificazione dell'acqua di mare utilizzando una membrana in nanofibra come filtro del sale. Sebbene gli scienziati avessero già utilizzato la distillazione su membrana in precedenza, hanno riscontrato un problema che ha rallentato il processo. Se la membrana diventasse troppo bagnata o inondata d'acqua, non sarebbe più in grado di separare il sale.
Pertanto, gli scienziati hanno dovuto attendere che la membrana si asciugasse o trovare soluzioni aggiuntive, ad esempio utilizzando aria pressurizzata per rilasciare l'acqua intrappolata dai pori.
- Ultimi impianti di desalinizzazione
Esploratori della marina di DalianLe università cinesi hanno sviluppato un nuovo impianto di desalinizzazione che può galleggiare sulla superficie dell'acqua di mare, assorbire efficacemente l'energia solare e utilizzare quel calore per far evaporare l'acqua.
Il blocco stesso è costituito da tre strati:la parte principale è la schiuma di polietilene, che lo aiuta a galleggiare e funge da isolante termico. L'esterno della schiuma è avvolto in carta speciale, un materiale assorbente utilizzato nei pannolini usa e getta. Devia l'acqua fino alla superficie.
È importante notare che il dispositivo riesce a evitare un errore grave: la contaminazione dovuta all'accumulo di sali sulla superficie. Nel tempo, ciò riduce la sua efficacia.
Durante i test, il team ha scoperto che la soluzione salinanon si è formato alcuno strato. Ciò indica che speciali pori sul rivestimento del blocco drenano il sale e lo riversano nell'acqua di mare. Un altro vantaggio, ha affermato il team, è che il materiale cartaceo può essere riutilizzato più di 30 volte.
- Catalizzatore Nanoparticelle Palladio Oro
I chimici dell'Università di Cardiff hanno creato un catalizzatore per la disinfezione istantanea dell'acqua a base di palladio e particelle d'oro.
Gli autori del lavoro lo hanno scoperto nel processoLa sintesi di H2O2 produce molte altre molecole contenenti ossigeno, che interagiscono con i microbi decine e centinaia di milioni di volte più attivamente del perossido e della candeggina.
Un livello simile di attività battericida di questi composti,come notato da Hutchins e dai suoi colleghi, consente la purificazione dell'acqua quasi istantanea da microbi, spore e altri contaminanti organici che possono influire negativamente sulla salute umana.
- Membrana flessibile
I chimici dell'Università della California, Berkeley, hanno trovato un modo per rendere più facile la rimozione di metalli tossici come mercurio e boro dall'acqua.
Un nuovo metodo a membrana rimuove quasi il 100%metalli tossici e rilascia metalli preziosi per un uso o smaltimento successivo. Secondo gli autori, la membrana è facilmente integrabile negli attuali sistemi di trattamento delle acque.
In fase di sviluppo, chimici dalla CaliforniaL'Università di Berkeley ha sintetizzato membrane polimeriche flessibili con nanoparticelle che possono essere regolate per assorbire ioni metallici specifici, come l'oro o l'uranio.
La membrana può essere sintonizzata su un tipo specifico di particelle che assorbirà.
- Filtri di legno
Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology hanno utilizzato l'alburno di alberi non in fiore per creare un filtro per l'acqua potabile da materiali naturali.
Hanno realizzato nuovi filtri xilematici chefiltrare gli agenti patogeni come E. coli e rotavirus. I test di laboratorio hanno confermato che il loro sviluppo rimuove i batteri dalle sorgenti e dalle acque sotterranee contaminate. Gli scienziati hanno anche sviluppato metodi semplici per prolungare la durata di conservazione dei filtri. Di conseguenza, i dischi di legno possono purificare l'acqua per almeno due anni.
Conseguenze della scarsità d'acqua
La mancanza di acqua pulita costringe le personeutilizzare per bere acqua proveniente da fonti non sicure, il che è associato ad un aumento del rischio di danni alla salute. Il consumo di acqua dolce contaminata porta al deterioramento delle condizioni di vita e allo sviluppo di malattie gravi, inclusa la morte.
A causa della mancanza di acqua, esiste una pratica di conservazioneacqua nelle case, che può aumentare notevolmente il rischio di inquinamento e creare condizioni favorevoli alla crescita di batteri nocivi. Anche l'igiene è un problema serio: le persone non possono lavarsi adeguatamente, lavare i vestiti e mantenere pulita la propria casa.
Se non verranno adottate misure, entro il 2030 quasi 5 miliardi di persone – circa il 67% della popolazione mondiale – rimarranno senza una depurazione dell’acqua soddisfacente.
Oggi, per ogni abitante della Terra ce ne sono circa750 m³ all'anno di acqua dolce, entro il 2050 questa quantità scenderà a 450 m³. Fino all'80% dei paesi del mondo si troveranno in un'area che, secondo la classificazione delle Nazioni Unite, è classificata al di sotto della linea di scarsità idrica.
Nella sola Africa, entro il 2020, a causa dei cambiamenti climatici, tra 75 e 250 milioni di persone si troveranno in una situazione del genere. La mancanza di acqua nelle regioni desertiche e semidesertiche provocherà un'intensa migrazione della popolazione.
La maggior parte dell'India sta già soffrendo per la mancanza di acqua potabile.
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