מלחמה על מים נקיים: כיצד הנוזל הנפוץ ביותר הסתיים במחסור

מדוע יכול להיות מחסור במים מתוקים?

מחסור במי שתייה קשור להשפעות השינוי

אקלים, כאשר פעילות אנושית מובילה לצמצום משאבי המים עקב זיהום מערכות אקולוגיות של מים מתוקים, כמו גם השפעות העיור ושינוי שימושי הקרקע.

על פי הסטטיסטיקה, כמעט 1/5 מהעולםהאוכלוסייה מתגוררת באזורים שבהם קיים מחסור חמור במי שתייה נקיים. בנוסף, 1/4 מהאוכלוסייה מתגוררת במדינות מתפתחות, שחוות מחסור במים בגלל היעדר תשתיות הדרושות לנסיגתם מאקוויפרים ונהרות.

אחת הבעיות העיקריות היא זיהוםמים מתוקים, מה שמקטין משמעותית את הרזרבות הזמינות. זיהום זה מועד על ידי פליטת תעשייה ונגר, נגר דשנים מהשדות וחדירת מי מלח באזורי החוף לאקוויפרים בגלל שאיבת מי תהום.

כמה מים מתוקים מזוהמים

• מזהמים נכנסים למים מתוקים במגוון דרכים: באמצעות תאונות, פינוי פסולת מכוון, נזילות ונזילות.
• מקור הזיהום הפוטנציאלי הגדול ביותר הואחוות שתופסות כמעט 80% מהאדמות באנגליה ובוויילס. חלק מזבל בעלי החיים הלא מטופל המכסה את האדמה נכנס למקורות מים מתוקים.
• בנוסף, חקלאים באנגליה ובוויילסהם מורחים על הקרקע 2.5 מיליון טון חנקן, זרחן ואשלגן, וחלק מהדשנים הללו מגיעים למים מתוקים. חלקם הם תרכובות אורגניות קבועות שנכנסות לשרשרת המזון וגורמות לבעיות סביבתיות. בריטניה מפסקת כעת את ייצורן של תרכובות אורגנו כלור המיוצרות בכמויות גדולות בשנות החמישים.
• איום הולך וגובר על מאגרי מים מתוקים נובע ממי שפכים המופעלים על ידי חוות דגים, עקב השימוש הנרחב בתרופות למאבק במחלות דגים.
• זיהום מהיר של מי תהום סביב הערים. המקור הוא מספר גדל והולך של בארות מזוהמות עקב פעולה לא נכונה.
• ייעור וניקוז פתוח - מקורותכמות גדולה של חומרים הנכנסים למים מתוקים, בעיקר ברזל, אלומיניום וקדמיום. עם צמיחתם של עצים, חומציות אדמת היער גוברת, וגשמים שוטפים יוצרים נגר חומצי מאוד הפוגע בחיות הבר.
• זיהום אטמוספרי של מים מתוקים במיוחדמזיק. ישנם שני סוגים של מזהמים כאלה: מפוזרים גס (אפר, פיח, אבק וטיפות נוזליות) וגזים (דו-חמצני גופרית וחנקן דו-חמצני). כולם תוצרי פעילות תעשייתית או חקלאית. כאשר גזים אלה משתלבים במים בטיפת גשם, נוצרות חומצות מרוכזות - גופרתית וחנקתית.

זיהום גלובלי של גופי מים

• אסונות סביבתיים. כל המקרים החמורים של זיהום האוקיינוס קשורים oil.As כתוצאה מהנוהג הנפוץ של שטיפת מכליות, האוקיינוס נזרק בכוונה לאוקיינוס מדי שנה. 8 עד 20 מיליון חביות של משקעים ממוזגים oil.In, ההשפעות של דליפות נפט יכולבתנאים ארקטיים, הנפט נמשך זמן רב יותר.
• שפכים. בכמויות קטנות הם מעשירים את המים ומקדמים את צמיחת הצמחים והדגים, ובכמויות גדולות הם הורסיםשניים מאתרי הזרמת השפכים הגדולים בעולם, לוס אנג'לס (ארה"ב) ומרסיי (צרפת), מטפלים במים מזוהמים כבר יותר משני עשורים.תמונות לוויין מראות בבירור את התפשטות הביוב המוזרם על ידי סעפות הפליטה.סקרים תת-ימיים מצביעים על מוות המוני של אורגניזמים ימיים. 
• מתכות וכימיקלים. כימיקלים מסוכנים שיכולים להפר את האיזון האקולוגי כוללים מתכות כבדות כגון קדמיום, ניקל, ארסן, נחושת, עופרת, אבץ וכרום. ההערכה היא כי עד 50,000 טון מוזרמים לים הצפוני בלבד מדי שנהמדאיגים עוד יותר הם חומרי ההדברה – אולדרין, דילדרין ואנדרין – המצטברים ברקמות בעלי חיים.ההשפעות ארוכות הטווח של כימיקלים כאלה עדיין אינן ידועות.
• השפעות על מערכות אקולוגיות. כל האוקיינוסים סובלים מזיהום, אך זיהום מי החופים גבוה יותר מאשר באוקיינוס הפתוח בשל מספר גדול בהרבה של מקורות זיהום:ברחבי אירופה ומול חופיה המזרחיים של צפון אמריקה מוקמים מדפים יבשתיים רדודיםכלובים לגידול צדפות, מולים ודגים הפגיעים לחיידקים, אצות ומזהמים רעילים.
• מים פורחים. צרכנים מסדר ראשון אינם יכולים להתמודד עם הגידול הנפיץ של ביומסת פיטופלנקטון, כתוצאה מכך רובם אינם נמצאים בשימוש ברשתות המזון ופשוט מתים, שוקעים לקרקעית. בעת פירוק החומר האורגני של פיטופלנקטון מת, חיידקי תחתית משתמשים לרוב בכל החמצן המומס במים, מה שעלול להוביל להיווצרות אזור היפוקסי (עם תכולת חמצן שאינה מספקת לאורגניזמים אירוביים). אזורים כאלה מובילים להפחתה במגוון הביולוגי ובביומסה של בנטוס אירובי. 
• זיהום מפסולת פלסטיק. הצטברויות של פסולת פלסטיק יוצרות כתמי אשפה מיוחדים באוקיינוס ​​העולמי בהשפעת זרמים. ידועים כיום חמישה מקבצים גדולים של כתמי אשפה - שניים כל אחד באוקיינוס ​​השקט והאטלנטי, ואחד באוקיינוס ​​ההודי. גלגלי פסולת אלו מורכבים בעיקר מפסולת פלסטיק הנוצרת מהזרמות מאזורי חוף מאוכלסים בצפיפות של היבשות.

כיצד מחולקים מקורות המים בעולם

כשליש מכל המניות טריותהמים מרוכזים בדרום אמריקה, רבע מהם באסיה, ומדינות החלל הפוסט-סובייטי מהוות קצת יותר מ -20%. ורק כ -2% מופצים למזרח התיכון ולצפון אפריקה.

הצרכנים הגדולים ביותר של מים מתוקיםנחשבת להודו, סין, ארה"ב, פקיסטן, יפן, תאילנד, אינדונזיה, בנגלדש, מקסיקו ורוסיה. במקביל, נצפה מחסור חריף במי שתייה בסין, בהודו וברחבי אפריקה.

בנוסף למחסור במים מתוקים, יש עוד אחדהבעיה בפועל היא האיכות שלה. ההידרדרות שלו תלויה ישירות ברמה המוגברת של זיהום הסביבה. ברוב המקרים זה נובע מפעילות אנושית ומאוכלוסיית יתר.

איך לסנן מים כדי שלא יהיו מסוכנים

מי שתייה טהורים נקראים בקפדנותזה בלתי אפשרי. מנקודת מבטו של כימאי, מים טהורים הם תזקיק נטול כל זיהומים ומיקרואורגניזמים. עבור המיקרוביולוג, מים נקיים הם הסביבה האידיאלית לחיידקים. עבורנו, מים טהורים הם נוזל המועשר במינרלים, אותו ניתן לשתות מדי יום ללא סיכון לבריאות.

היום אין אף אחדשיטה אוניברסלית לטיהור מים מתוקים - בחירתה תלויה בהרכב המים, בדרישות להם ובהיקף השימוש נוסף. לדוגמא, ישנן מערכות אוזון, אוסמוטיות, סינון וטיהור יוניות, שלכל אחת מהן יתרונות וחסרונות משלה.

הטכנולוגיה המבטיחה עד כה היאננו-סינון. שיטה זו תבטל ביעילות אפילו זיהומים אורגניים המכילים כלור וכלור במים ללא שימוש בחומרים כימיים אגרסיביים. ננו-סינון משמש בהולנד, ארה"ב וצרפת. שיטה זו היא מהיקרות ביותר, ולכן היא אינה בשימוש נרחב. גם במדינות בהן משתמשים בטכנולוגיית ננו-סינון, הם עושים זאת רק לטיהור מים עם מטרה מיוחדת.

שיטות סינון מים לעתיד

• ננו-פיבר

חוקרים קוריאנים הציגו חדשטכנולוגיה שהופכת מי ים לשתייה תוך דקות ספורות. המדענים השתמשו בתהליך זיקוק ממברנות, שאיפשר להשיג 99.9% טיהור מים ממלח. הם בטוחים שהפתרון יקל על משבר מי השתייה שהוחמר בעקבות שינויי האקלים. 

מחקר חדש מפרט כיצדטיהור מי ים באמצעות ממברנה ננוסיבית כמסנן מלח. למרות שמדענים השתמשו בעבר בזיקוק ממברנות, הם נתקלו בבעיה שהאטה את התהליך. אם הממברנה נרטבה מדי או הוצפה במים, היא לא יכלה עוד להפריד בין המלח.

לכן, מדענים נאלצו להמתין להתייבשות הקרום, או להמציא פתרונות נוספים, למשל, באמצעות אוויר בלחץ כדי לשחרר מים כלואים מהנקבוביות.

• מפעלי ההתפלה האחרונים

חוקרים מימי דליאןאוניברסיטאות בסין פיתחו מתקן להתפלה חדש שיכול לצוף על פני מי הים, לספוג ביעילות אנרגיית שמש ולהשתמש בחום זה לאידוי מים.

הבלוק עצמו מורכב משלוש שכבות:החלק העיקרי הוא פוליאתילן קצף, שעוזר לו לצוף ופועל כמבודד תרמי. החלק החיצוני של הקצף עטוף בנייר מיוחד - חומר סופג המשמש בחיתולים חד פעמיים. הוא מפנה מים עד לפני השטח. 

חשוב לציין שהמכשיר מצליח למנוע טעות אחת חמורה – זיהום עקב הצטברות מלחים על פני השטח. עם הזמן, זה מפחית את יעילותו.

במהלך הבדיקות הצוות מצא כי מלוחיםשום שכבה לא נוצרה. זה מצביע על כך שנקבוביות מיוחדות בציפוי הבלוק מנקזות את המלח ומזרקות אותו חזרה למי הים. יתרון נוסף, אמר הצוות, הוא שניתן לעשות בו שימוש חוזר בחומר הנייר יותר מ- 30 פעמים.

• זרז ננו-חלקיקים מזהב פלדיום

כימאים מאוניברסיטת קרדיף יצרו זרז לחיטוי מים מיידי על בסיס חלקיקי פלדיום וזהב.

כותבי העבודה גילו זאת תוך כדיהסינתזה של H2O2 מייצרת מולקולות רבות אחרות המכילות חמצן, אשר מקיימות אינטראקציה עם חיידקים באופן פעיל פי עשרות ומאות מיליוני מי חמצן ואקונומיקה.

רמה דומה של פעילות חיידקית של תרכובות אלה,כפי שצוין על ידי האצ'ינס ועמיתיו, זה מאפשר טיהור מים מיידי כמעט מחיידקים, נבגים ומזהמים אורגניים אחרים העלולים להשפיע לרעה על בריאות האדם.

• קרום גמיש

כימאים מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי מצאו דרך להקל על סילוק מתכות רעילות כמו כספית ובורון מהמים.

Новый метод на основе мембран удаляет почти 100% מתכות רעילות ומשחרר מתכות יקרות ערך לשימוש או לסילוק מאוחר יותר. לדברי המחברים, קל לשלב את הממברנה במערכות הטיפול במים הנוכחיות.

בפיתוח, כימאים מקליפורניהאוניברסיטת ברקלי סינתזה ממברנות פולימריות גמישות עם חלקיקי ננו הניתנים לכוונון לספיגת יונים מתכתיים ספציפיים, כגון זהב או אורניום.

ניתן לכוון את הקרום לסוג מסוים של חלקיקים שהוא יספוג.

• מסנני עץ

מדענים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס השתמשו בעץ העץ הלא פורח כדי ליצור פילטר לשתיית מים מחומרים טבעיים.

הם יצרו מסנני קסילם חדשיםלסנן פתוגנים כגון E. coli ו- rotavirus. בדיקות מעבדה אישרו כי התפתחותן מסלקת חיידקים ממעיינות מזוהמים וממי תהום. מדענים פיתחו גם שיטות פשוטות להארכת חיי המדף של המסננים. כתוצאה מכך, דיסקי עץ יכולים לטהר מים במשך שנתיים לפחות.

השלכות של מחסור במים

מחסור במים נקיים מכריח אנשיםלהשתמש במים ממקורות לא בטוחים לשתייה, הקשורים לסיכון מוגבר לפגיעה בבריאות. צריכת מים מתוקים מזוהמים מביאה להרעה בתנאי החיים ולהתפתחות מחלות קשות, כולל מוות.

בגלל המחסור במים, יש נוהג לאחסוןמים בבתים, מה שעלול להגדיל משמעותית את הסיכון לזיהום וליצור תנאים נוחים לצמיחת חיידקים מזיקים. היגיינה היא גם בעיה חמורה: אנשים לא יכולים לכבס את עצמם כראוי, לשטוף בגדים ולשמור על ניקיון בתיהם.

אם לא יינקטו צעדים, אז עד שנת 2030 כמעט 5 מיליארד בני אדם - כ-67% מאוכלוסיית כדור הארץ - יישארו ללא טיהור מים מספק.

כיום, לכל תושב כדור הארץ יש בערך750 מ"ק לשנה של מים שפירים, עד שנת 2050 כמות זו תרד ל-450 מ"ק. עד 80% ממדינות העולם ימצאו את עצמן באזור שעל פי הסיווג של האו"ם, מסווג מתחת לקו המחסור במים.

באפריקה בלבד, עד שנת 2020, בגלל שינויי האקלים, בין 75 ל -250 מיליון איש ימצאו את עצמם במצב כזה. מחסור במים באזורים מדבריים וחצי מדבריים יגרום להגירה אינטנסיבית של האוכלוסייה.

רוב הודו כבר סובלת ממחסור במי שתייה.

קרא עוד:

תושב טורקיה מצא בטעות עקבות של תרבות לא ידועה בחצר הבית

כיצד פרצה שריפה תת-מימית במפרץ מקסיקו ולמה הדבר יכול להוביל

נתונים מלווייני ריגול סייעו לגלות את הגורם להמסת קרחונים באסיה