Kāpēc var trūkt svaiga ūdens?
Dzeramā ūdens trūkums, kas saistīts ar pārmaiņu ietekmi
Saskaņā ar statistiku, gandrīz 1/5 pasaulesiedzīvotāju dzīvo apgabalos, kur nopietni trūkst tīra dzeramā ūdens. Turklāt 1/4 iedzīvotāju dzīvo jaunattīstības valstīs, kurās ir ūdens trūkums, jo trūkst infrastruktūras, kas nepieciešama tās izņemšanai no ūdens nesējslāņiem un upēm.
Viena no galvenajām problēmām ir piesārņojumssaldūdens, ievērojami samazinot pieejamās rezerves. Šo piesārņojumu veicina rūpnieciskās emisijas un notece, mēslojuma notece no laukiem un sālsūdens iekļūšana piekrastes zonās ūdens nesējslāņos gruntsūdeņu sūknēšanas dēļ.
Kā tiek piesārņots svaigs ūdens
- Piesārņotāji nonāk saldūdenī dažādos veidos: negadījumu, apzinātas atkritumu apglabāšanas, noplūdes un noplūdes dēļ.
- Lielākais iespējamais piesārņojuma avots irfermas, kas aizņem gandrīz 80% Anglijas un Velsas zemes. Daži neapstrādāti dzīvnieku mēsli, kas pārklāj augsni, nonāk saldūdens avotos.
- Turklāt Anglijas un Velsas zemniekitie augsnē ielej 2,5 miljonus tonnu slāpekļa, fosfora un kālija, un daži no šiem mēslošanas līdzekļiem nonāk saldūdenī. Daži no tiem ir noturīgi organiskie savienojumi, kas nonāk pārtikas ķēdē un rada vides problēmas. Apvienotā Karaliste tagad pakāpeniski pārtrauc hlororganisko savienojumu ražošanu, kas tika ražota lielos daudzumos 1950. gados.
- Arvien lielākus draudus saldūdens rezervuāriem rada zivju audzētavu novadītie notekūdeņi, jo tie plaši izmanto farmaceitiskos līdzekļus zivju slimību apkarošanai.
- Straujš gruntsūdeņu piesārņojums ap pilsētām. Avots ir pieaugošais piesārņoto urbumu skaits nepareizas ekspluatācijas dēļ.
- Mežsaimniecība un atklātā meliorācija - avotiliels daudzums vielu nonāk saldūdenī, galvenokārt dzelzs, alumīnijs un kadmijs. Pieaugot kokiem, palielinās meža augsnes skābums, un lietusgāzes veido ļoti skābu noteci, kas kaitē savvaļas dzīvniekiem.
- Īpaši saldūdens piesārņojums ar atmosfērukaitīgs. Pastāv divu veidu šādi piesārņotāji: rupji izkliedēti (pelni, kvēpi, putekļi un šķidruma pilieni) un gāzes (sēra dioksīds un slāpekļa dioksīds). Visi no tiem ir rūpnieciskas vai lauksaimnieciskas darbības produkti. Kad šīs gāzes lietus pilienā apvienojas ar ūdeni, veidojas koncentrētas skābes - sērskābes un slāpekļa.
Pasaules ūdensobjektu piesārņojums
- Ekoloģiskās katastrofas. Visi nopietni okeāna piesārņojuma gadījumi ir saistīti ar naftu. Pateicoties plaši izplatītajai tankkuģu tilpņu mazgāšanas praksei, katru gadu okeānā apzināti tiek izmesti no 8 līdz 20 miljoniem barelu naftas. Mērenā klimata nogulumos naftas noplūdes sekas var novērot vairāk nekā 9 mēnešus. Arktikas apstākļos eļļa ilgst daudz ilgāk.
- Notekūdeņi. Nelielos daudzumos tie bagātina ūdeni un veicina augu un zivju augšanu, bet lielos daudzumos iznīcina ekosistēmas. Divās no pasaules lielākajām notekūdeņu novadīšanas vietām - Losandželosā (ASV) un Marseļā (Francija) - speciālisti piesārņoto ūdeni attīra jau vairāk nekā divus gadu desmitus. Satelītu attēli skaidri parāda izplūdes kolektoru izvadīto notekūdeņu izplatīšanos. Zemūdens filmēšana liecina par jūras organismu masveida bojāeju.
- Metāli un ķīmiskās vielas. Bīstamās ķīmiskās vielas, kas var izjaukt ekoloģisko līdzsvaru, ir smagie metāli, piemēram, kadmijs, niķelis, arsēns, varš, svins, cinks un hroms. Tiek lēsts, ka ik gadu Ziemeļjūrā vien tiek novadīti līdz 50 000 tonnu šo metālu. Vēl satraucošāki ir pesticīdi — aldrīns, dieldrīns un endrīns —, kas uzkrājas dzīvnieku audos. Šādu ķīmisko vielu lietošanas ilgtermiņa ietekme vēl nav zināma.
- Ietekme uz ekosistēmām. Piesārņojums ietekmē visus okeānus, taču piekrastes ūdeņi ir vairāk piesārņoti nekā atklātā okeānā daudz lielāka piesārņojuma avotu skaita dēļ: no piekrastes rūpnieciskajām iekārtām līdz intensīvai kuģu satiksmei. Visā Eiropā un pie Ziemeļamerikas austrumu krastiem seklajos kontinentālajos šelfos atrodas būri austerēm, mīdijām un zivīm, kuras ir neaizsargātas pret toksiskām baktērijām, aļģēm un piesārņotājiem.
- Ziedošs ūdens. Pirmās kārtas patērētāji nespēj tikt galā ar sprādzienbīstamu fitoplanktona biomasas pieaugumu, kā rezultātā lielākā daļa no tiem netiek izmantota barības ķēdēs un vienkārši atmirst, nogrimstot apakšā. Sadalot mirušā fitoplanktona organiskās vielas, grunts baktērijas bieži izmanto visu ūdenī izšķīdušo skābekli, kas var izraisīt hipoksiskas zonas veidošanos (ar aerobiem organismiem nepietiekamu skābekļa saturu). Šādas zonas samazina aerobā bentosa bioloģisko daudzveidību un biomasu.
- Piesārņojums no plastmasas atkritumiem. Plastmasas atkritumu uzkrāšanās pasaules okeānā straumju ietekmē veido īpašus atkritumu plankumus. Pašlaik ir zināmas piecas lielas atkritumu plankumu kopas – pa divām Klusajā un Atlantijas okeānā un viena Indijas okeānā. Šīs atkritumu tvertnes galvenokārt sastāv no plastmasas atkritumiem, kas rodas no blīvi apdzīvotām kontinentu piekrastes zonām.
Kā tiek sadalīti pasaules ūdens resursi
Apmēram trešdaļa no visiem krājumiem ir svaigiūdens ir koncentrēts Dienvidamerikā, ceturtā daļa no tā ir Āzijā, un postpadomju telpas valstis veido nedaudz vairāk par 20%. Un tikai aptuveni 2% tiek izplatīti Tuvajos Austrumos un Ziemeļāfrikā.
Lielākie saldūdens patērētājiuzskata Indiju, Ķīnu, ASV, Pakistānu, Japānu, Taizemi, Indonēziju, Bangladešu, Meksiku un Krieviju. Tajā pašā laikā īpaši akūts dzeramā ūdens trūkums vērojams Ķīnā, Indijā un visā Āfrikā.
Papildus saldūdens trūkumam ir vēl vienspatiesā problēma ir tā kvalitāte. Tās pasliktināšanās ir tieši atkarīga no paaugstināta vides piesārņojuma līmeņa. Vairumā gadījumu tas ir saistīts ar cilvēku darbību un pārapdzīvotību.
Kā filtrēt ūdeni, lai tas nebūtu bīstams
Tīrs dzeramais ūdens, stingri runājot, tiek sauktstas ir aizliegts. No ķīmiķa viedokļa tīrs ūdens ir destilāts, kas nesatur visus piemaisījumus un mikroorganismus. Mikrobiologam tīrs ūdens ir ideāla vide baktērijām. Mums tīrs ūdens ir ar minerālvielām bagātināts šķidrums, ko var dzert katru dienu, neradot risku veselībai.
Šodien nav nevienauniversāla metode svaiga ūdens attīrīšanai - tās izvēle ir atkarīga no ūdens sastāva, prasībām pret to un turpmākās izmantošanas apjoma. Piemēram, ir ozona, osmotiskās, filtrēšanas un jonu attīrīšanas sistēmas, katrai no tām ir savi plusi un mīnusi.
Daudzsološākā tehnoloģija līdz šim irnanofiltrācija. Šī metode efektīvi likvidēs pat halogēnos organiskos un hloru saturošos piemaisījumus ūdenī, neizmantojot agresīvus reaģentus. Nanofiltrāciju izmanto Holandē, ASV un Francijā. Šī metode ir viena no dārgākajām, tāpēc tā netiek plaši izmantota. Pat valstīs, kur tiek izmantota nanofiltrēšanas tehnoloģija, tās to dara tikai ūdens attīrīšanai ar īpašu mērķi.
Nākotnes ūdens filtrēšanas metodes
- Nanofiber
Korejas pētnieki ir prezentējuši jaunutehnoloģija, kas padara jūras ūdeni dzeramu dažu minūšu laikā. Zinātnieki izmantoja membrānas destilācijas procesu, kas ļāva panākt 99,9% ūdens attīrīšanu no sāls. Viņi ir pārliecināti, ka risinājums atvieglos dzeramā ūdens krīzi, ko pasliktināja klimata pārmaiņas.
Jaunā pētījumā ir aprakstīts, kājūras ūdens attīrīšana, izmantojot nanošķiedras membrānu kā sāls filtru. Lai gan zinātnieki jau iepriekš bija izmantojuši membrānas destilāciju, viņi saskārās ar problēmu, kas palēnināja procesu. Ja membrāna kļuva pārāk mitra vai applūda ar ūdeni, tā vairs nevarēja atdalīt sāli.
Tāpēc zinātniekiem bija jāgaida, līdz membrāna izžūst, vai arī jānāk klajā ar papildu risinājumiem, piemēram, izmantojot saspiestu gaisu, lai atbrīvotu no porām notverto ūdeni.
- Jaunākās atsāļošanas iekārtas
Pētnieki no Dalian MarineĶīnas universitātes ir izstrādājušas jaunu atsāļošanas iekārtu, kas var peldēt pa jūras ūdens virsmu, efektīvi absorbēt saules enerģiju un izmantot šo siltumu ūdens iztvaikošanai.
Pats bloks sastāv no trim slāņiem:galvenā daļa ir polietilēna putas, kas palīdz tai peldēt un darbojas kā siltumizolators. Putuplasta ārpuse ir ietīta speciālā papīrā - absorbējošā materiālā, ko izmanto vienreizējās lietošanas autiņos. Tas novirza ūdeni līdz virsmai.
Ir svarīgi atzīmēt, ka ierīcei izdodas izvairīties no vienas nopietnas kļūdas - piesārņojuma, kas saistīts ar sāļu uzkrāšanos uz virsmas. Laika gaitā tas samazina tā efektivitāti.
Pārbaužu laikā komanda konstatēja, ka fizioloģiskais šķīdumsnav izveidojies slānis. Tas norāda, ka īpašas poras uz bloka pārklājuma iztukšo sāli un izlej atpakaļ jūras ūdenī. Vēl viens ieguvums, sacīja komanda, ir tas, ka papīra materiālu var atkārtoti izmantot vairāk nekā 30 reizes.
- Pallādija zelta nanodaļiņu katalizators
Kārdifas universitātes ķīmiķi ir izveidojuši katalizatoru tūlītējai ūdens dezinfekcijai, pamatojoties uz pallādija un zelta daļiņām.
Darba autori atklāja, ka procesāH2O2 sintēze rada daudzas citas skābekli saturošas molekulas, kuras mijiedarbojas ar mikrobiem desmitiem un simtiem miljonu reižu aktīvāk nekā peroksīds un balinātājs.
Līdzīgs šo savienojumu baktericīdās aktivitātes līmenis,kā atzīmēja Haččins un viņa kolēģi, tas ļauj gandrīz uzreiz attīrīt ūdeni no mikrobiem, sporām un citiem organiskiem piesārņotājiem, kas var negatīvi ietekmēt cilvēku veselību.
- Elastīga membrāna
Ķīmiķi Kalifornijas universitātē Bērklijā ir atraduši veidu, kā atvieglot toksisku metālu, piemēram, dzīvsudraba un bora, noņemšanu no ūdens.
Jauna uz membrānām balstīta metode noņem gandrīz 100%toksiskus metālus un atbrīvo vērtīgos metālus vēlākai lietošanai vai iznīcināšanai. Pēc autoru domām, membrānu ir viegli integrēt pašreizējās ūdens attīrīšanas sistēmās.
Tiek izstrādāti ķīmiķi no KalifornijasBērklija universitāte ir sintezējusi elastīgas polimēru membrānas ar nanodaļiņām, kuras var noregulēt, lai absorbētu īpašus metāla jonus, piemēram, zeltu vai urānu.
Membrānu var noregulēt uz noteikta veida daļiņām, kuras tā absorbēs.
- Koka filtri
Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta zinātnieki izmantoja neziedošu koku sulu, lai no dabīgiem materiāliem izveidotu filtru dzeramajam ūdenim.
Viņi izgatavoja jaunus ksilēmas filtrusfiltrē patogēnus, piemēram, E. coli un rotavīrusu. Laboratoriskie testi ir apstiprinājuši, ka to attīstība noņem baktērijas no piesārņotajiem avotiem un gruntsūdeņiem. Zinātnieki ir izstrādājuši arī vienkāršas metodes, lai pagarinātu filtru glabāšanas laiku. Tā rezultātā koka diski var attīrīt ūdeni vismaz divus gadus.
Ūdens trūkuma sekas
Tīra ūdens trūkums liek cilvēkiemdzeršanai izmantot ūdeni no nedrošiem avotiem, kas ir saistīts ar paaugstinātu veselības kaitējuma risku. Piesārņota saldūdens patēriņš izraisa dzīves apstākļu pasliktināšanos un nopietnu slimību attīstību, tostarp nāvi.
Ūdens trūkuma dēļ pastāv uzglabāšanas prakseūdens mājās, kas var ievērojami palielināt piesārņojuma risku un radīt labvēlīgus apstākļus kaitīgo baktēriju augšanai. Nopietna problēma ir arī higiēna: cilvēki nevar pareizi nomazgāties, mazgāt drēbes un uzturēt mājas tīras.
Ja netiks veikti nekādi pasākumi, tad līdz 2030. gadam gandrīz 5 miljardi cilvēku – aptuveni 67% planētas iedzīvotāju – paliks bez apmierinošas ūdens attīrīšanas.
Mūsdienās katram Zemes iedzīvotājam ir aptuveni750 m³ gadā saldūdens, līdz 2050. gadam šis daudzums samazināsies līdz 450 m³. Līdz pat 80% pasaules valstu atradīsies apgabalā, kas saskaņā ar ANO klasifikāciju ir klasificēts kā zem ūdens trūkuma robežas.
Tikai Āfrikā līdz 2020. gadam klimata pārmaiņu dēļ šādā situācijā nonāks no 75 līdz 250 miljoniem cilvēku. Ūdens trūkums tuksneša un daļēji tuksneša reģionos izraisīs intensīvu iedzīvotāju migrāciju.
Lielākā daļa Indijas jau cieš no dzeramā ūdens trūkuma.
Lasīt vairāk:
Kāds Turcijas iedzīvotājs mājas pagalmā nejauši atrada nezināmas civilizācijas pēdas
Kā Meksikas līcī izcēlās zemūdens uguns un pie kā tas varēja novest
Spiegu satelītu dati palīdzēja noskaidrot ledāju kušanas cēloni Āzijā