Waarom kan er een tekort aan zoet water zijn?
Drinkwatertekorten gekoppeld aan de gevolgen van verandering
Volgens statistieken, bijna 1/5 van de wereldvan de bevolking woont in gebieden waar een ernstig tekort aan schoon drinkwater is. Bovendien woont 1/4 van de bevolking in ontwikkelingslanden, die te kampen hebben met watertekorten vanwege het gebrek aan infrastructuur die nodig is voor de terugtrekking uit watervoerende lagen en rivieren.
Een van de grootste problemen is vervuilingzoet water, waardoor de beschikbare reserves aanzienlijk worden verminderd. Deze vervuiling wordt mogelijk gemaakt door industriële emissies en afvoer, afvloeiing van kunstmest uit de velden en het binnendringen van zout water in kustgebieden in watervoerende lagen als gevolg van het oppompen van grondwater.
Hoe zoet water is vervuild
- Verontreinigende stoffen komen op verschillende manieren in zoet water terecht: door ongelukken, opzettelijke afvalverwijdering, morsen en lekken.
- De grootste potentiële bron van vervuiling is:boerderijen die bijna 80% van het land in Engeland en Wales beslaan. Een deel van de onbehandelde dierlijke mest die de bodem bedekt, komt in zoetwaterbronnen terecht.
- Bovendien hebben boeren in Engeland en Walesze brengen 2,5 miljoen ton stikstof, fosfor en kalium aan op de bodem en een deel van deze meststoffen komt in zoet water terecht. Sommige zijn persistente organische verbindingen die in de voedselketen terechtkomen en milieuproblemen veroorzaken. Het VK stopt nu de productie van organochloorverbindingen die in de jaren vijftig in grote hoeveelheden werden geproduceerd.
- Een toenemende bedreiging voor zoetwaterreservoirs wordt gevormd door afvalwater dat door viskwekerijen wordt geloosd, vanwege het wijdverbreide gebruik van geneesmiddelen om visziekten te bestrijden.
- Snelle vervuiling van het grondwater rond steden. De bron is het toenemende aantal verontreinigde putten als gevolg van een onjuiste werking.
- Bosbouw en open drainage - bronneneen grote hoeveelheid stoffen die in zoet water terechtkomen, voornamelijk ijzer, aluminium en cadmium. Met de groei van bomen neemt de zuurgraad van de bosgrond toe en zware regenval vormt zeer zure afvoer die schadelijk is voor dieren in het wild.
- Vooral atmosferische vervuiling van zoet waternadelig. Er zijn twee soorten van dergelijke verontreinigende stoffen: grof verspreid (as, roet, stof en vloeistofdruppels) en gassen (zwaveldioxide en stikstofdioxide). Het zijn allemaal producten van industriële of agrarische activiteiten. Wanneer deze gassen worden gecombineerd met water in een regendruppel, worden geconcentreerde zuren gevormd - zwavelzuur en salpeterzuur.
Wereldwijde vervuiling van waterlichamen
- Milieurampen. Alle ernstige gevallen van oceaanvervuiling houden verband met olie. Als gevolg van de wijdverbreide praktijk van het wassen van tankerruimen worden jaarlijks tussen de 8 en 20 miljoen vaten olie opzettelijk in de oceaan gedumpt. In sedimenten met een gematigd klimaat kunnen de gevolgen van olielekken langer dan negen maanden worden waargenomen. In arctische omstandigheden gaat olie veel langer mee.
- Afvalwater. In kleine hoeveelheden verrijken ze het water en bevorderen ze de groei van planten en vissen, en in grote hoeveelheden vernietigen ze ecosystemen. In twee van 's werelds grootste afvalwaterzuiveringslocaties - Los Angeles (VS) en Marseille (Frankrijk) - zijn specialisten al meer dan twintig jaar bezig met het opruimen van verontreinigd water. Satellietbeelden laten duidelijk de verspreiding zien van het afval dat door de uitlaatspruitstukken wordt geloosd. Onderwaterfilms duiden op de massale dood van mariene organismen.
- Metalen en chemicaliën. Gevaarlijke chemicaliën die het ecologische evenwicht kunnen verstoren, zijn onder meer zware metalen zoals cadmium, nikkel, arseen, koper, lood, zink en chroom. Er wordt geschat dat jaarlijks alleen al in de Noordzee tot 50.000 ton van deze metalen wordt geloosd. Nog alarmerender zijn de pesticiden – aldrin, dieldrin en endrin – die zich ophopen in dierlijk weefsel. De langetermijneffecten van het gebruik van dergelijke chemicaliën zijn nog niet bekend.
- Impact op ecosystemen. Alle oceanen worden getroffen door vervuiling, maar kustwateren zijn meer vervuild dan in de open oceaan als gevolg van een veel groter aantal bronnen van vervuiling: van industriële installaties aan de kust tot zwaar scheepvaartverkeer. In heel Europa en voor de oostkust van Noord-Amerika herbergen de ondiepe continentale plateaus kooien voor oesters, mosselen en vissen die kwetsbaar zijn voor giftige bacteriën, algen en verontreinigende stoffen.
- Bloeiend water. Eerste-ordeconsumenten kunnen de explosieve groei van de biomassa van fytoplankton niet aan, waardoor de meeste daarvan niet in voedselketens worden gebruikt en eenvoudigweg afsterven en naar de bodem zinken. Bij het afbreken van de organische stof van dood fytoplankton gebruiken bodembacteriën vaak alle in het water opgeloste zuurstof, wat kan leiden tot de vorming van een hypoxische zone (met een zuurstofgehalte dat onvoldoende is voor aërobe organismen). Dergelijke zones leiden tot een vermindering van de biodiversiteit en biomassa van aerobe benthos.
- Vervuiling door plastic afval. Ophopingen van plastic afval vormen onder invloed van stromingen speciale vuilnisplekken in de Wereldoceaan. Er zijn momenteel vijf grote clusters van vuilnisbelten bekend: twee in de Stille en de Atlantische Oceaan, en één in de Indische Oceaan. Deze afvalstromen bestaan voornamelijk uit plastic afval dat voortkomt uit lozingen uit dichtbevolkte kustgebieden van de continenten.
Hoe de watervoorraden in de wereld worden verdeeld
Ongeveer een derde van alle voorraden is versvan het water is geconcentreerd in Zuid-Amerika, een vierde ervan in Azië, en de landen van de post-Sovjet-ruimte nemen iets meer dan 20% voor hun rekening. En slechts ongeveer 2% wordt gedistribueerd naar het Midden-Oosten en Noord-Afrika.
De grootste verbruikers van zoet waterbeschouwd als India, China, de VS, Pakistan, Japan, Thailand, Indonesië, Bangladesh, Mexico en Rusland. Tegelijkertijd wordt in China, India en in heel Afrika een bijzonder acuut drinkwatertekort geconstateerd.
Naast het gebrek aan zoet water is er nog eenhet eigenlijke probleem is de kwaliteit ervan. De verslechtering ervan hangt rechtstreeks af van de toegenomen mate van milieuvervuiling. In de meeste gevallen is dit te wijten aan menselijke activiteiten en overbevolking.
Hoe water te filteren zodat het niet gevaarlijk is?
Zuiver drinkwater heet strikt genomenhet is verboden. Vanuit het oogpunt van een chemicus is zuiver water een distillaat dat vrij is van alle onzuiverheden en micro-organismen. Voor de microbioloog is schoon water de ideale omgeving voor bacteriën. Zuiver water is voor ons een met mineralen verrijkte vloeistof, die zonder gevaar voor de gezondheid dagelijks gedronken kan worden.
Vandaag is er geen singleeen universele methode voor het zuiveren van zoet water - de keuze hangt af van de samenstelling van het water, de vereisten ervoor en de reikwijdte van het verdere gebruik. Zo zijn er ozon-, osmotische-, filtratie- en ionische zuiveringssystemen, die elk hun eigen voor- en nadelen hebben.
De meest veelbelovende technologie tot nu toe isnanofiltratie. Deze methode elimineert effectief zelfs organische halogeen- en chloorhoudende onzuiverheden in water zonder het gebruik van agressieve reagentia. Nanofiltratie wordt gebruikt in Nederland, de VS en Frankrijk. Deze methode is een van de duurste en wordt daarom niet veel gebruikt. Zelfs in landen waar nanofiltratietechnologie wordt gebruikt, doen ze dat alleen voor het zuiveren van water met een speciaal doel.
Waterfiltratiemethoden van de toekomst
- Nanovezel
Koreaanse onderzoekers hebben een nieuwe gepresenteerdtechnologie die zeewater binnen enkele minuten drinkbaar maakt. De wetenschappers gebruikten een membraandestillatieproces, waardoor het water voor 99,9% uit zout kon worden gezuiverd. Ze hebben er vertrouwen in dat de oplossing de drinkwatercrisis zal verzachten, die nog verergerd wordt door de klimaatverandering.
Een nieuwe studie beschrijft hoezeewaterzuivering met behulp van een nanovezelmembraan als zoutfilter. Hoewel wetenschappers al eerder membraandestillatie hadden toegepast, stuitten ze op een probleem dat het proces vertraagde. Als het membraan te nat werd of onder water kwam te staan, kon het het zout niet meer scheiden.
Daarom moesten wetenschappers wachten tot het membraan droog was of met aanvullende oplossingen komen, bijvoorbeeld door perslucht te gebruiken om ingesloten water uit de poriën te verwijderen.
- Nieuwste ontziltingsinstallaties
Ontdekkingsreizigers van de Dalian MarineUniversiteiten in China hebben een nieuwe ontziltingsinstallatie ontwikkeld die op het oppervlak van zeewater kan drijven, zonne-energie efficiënt kan absorberen en die warmte kan gebruiken om water te verdampen.
Het blok zelf bestaat uit drie lagen:het grootste deel is polyethyleenschuim, waardoor het blijft drijven en als thermische isolator fungeert. De buitenkant van het schuim is omwikkeld met speciaal papier, een absorberend materiaal dat wordt gebruikt in wegwerpluiers. Het leidt water naar het oppervlak.
Het is belangrijk op te merken dat het apparaat één ernstige fout weet te voorkomen: besmetting als gevolg van de ophoping van zouten op het oppervlak. Na verloop van tijd vermindert dit de effectiviteit ervan.
Tijdens tests ontdekte het team dat zoutoplossinger is geen laag gevormd. Dit geeft aan dat speciale poriën op de coating van het blok het zout afvoeren en terug in het zeewater dumpen. Een ander voordeel, aldus het team, is dat het papiermateriaal meer dan 30 keer kan worden hergebruikt.
- Palladium Goud Nanodeeltjes Katalysator
Chemici van de Universiteit van Cardiff hebben een katalysator ontwikkeld voor onmiddellijke desinfectie van water op basis van palladium- en gouddeeltjes.
Dat ontdekten de auteurs van het werk gaandewegBij de synthese van H2O2 ontstaan vele andere moleculen die zuurstof bevatten, die tientallen en honderden miljoenen keren actiever met microben interageren dan peroxide en bleekmiddel.
Een vergelijkbaar niveau van bacteriedodende activiteit van deze verbindingen,zoals opgemerkt door Hutchins en zijn collega's, zorgt het voor bijna onmiddellijke waterzuivering van microben, sporen en andere organische verontreinigingen die de menselijke gezondheid negatief kunnen beïnvloeden.
- Flexibel membraan
Chemici van de University of California, Berkeley hebben een manier gevonden om het gemakkelijker te maken om giftige metalen zoals kwik en boor uit water te verwijderen.
Een nieuwe op membranen gebaseerde methode verwijdert bijna 100%giftige metalen en geeft waardevolle metalen vrij voor later gebruik of verwijdering. Volgens de auteurs is het membraan eenvoudig te integreren in de huidige waterbehandelingssystemen.
In ontwikkeling, chemici uit CaliforniëDe University of Berkeley heeft flexibele polymeermembranen gesynthetiseerd met nanodeeltjes die kunnen worden afgestemd om specifieke metaalionen, zoals goud of uranium, te absorberen.
Het membraan kan worden afgestemd op een specifiek type deeltjes dat het zal absorberen.
- Houtfilters
Wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology gebruikten het spinthout van niet-bloeiende bomen om een filter te maken voor drinkwater uit natuurlijke materialen.
Ze hebben nieuwe xyleemfilters gemaakt die:ziekteverwekkers zoals E. coli en rotavirus eruit filteren. Laboratoriumtests hebben bevestigd dat hun ontwikkeling bacteriën verwijdert uit verontreinigde bronnen en grondwater. Wetenschappers hebben ook eenvoudige methoden ontwikkeld om de houdbaarheid van filters te verlengen. Hierdoor kunnen houten schijven water minimaal twee jaar zuiveren.
Gevolgen van waterschaarste
Gebrek aan schoon water dwingt mensenwater uit onveilige bronnen gebruiken om te drinken, wat gepaard gaat met een verhoogd risico op gezondheidsschade. De consumptie van verontreinigd zoet water leidt tot verslechtering van de levensomstandigheden en de ontwikkeling van ernstige ziekten, waaronder de dood.
Vanwege het gebrek aan water, is er een praktijk van opslagwater in woningen, wat het risico op vervuiling aanzienlijk kan vergroten en gunstige omstandigheden kan creëren voor de groei van schadelijke bacteriën. Hygiëne is ook een serieus probleem: mensen kunnen zichzelf niet goed wassen, kleren wassen en hun huis niet schoon houden.
Als er geen maatregelen worden genomen, zullen in 2030 bijna 5 miljard mensen – ongeveer 67% van de wereldbevolking – geen bevredigende waterzuivering meer hebben.
Tegenwoordig zijn er voor elke bewoner van de aarde ongeveer750 m³ per jaar zoet water, in 2050 zal deze hoeveelheid afnemen naar 450 m³. Tot 80% van de landen in de wereld zullen zich in een gebied bevinden dat volgens de VN-classificatie onder de waterschaarstegrens ligt.
Alleen al in Afrika zullen tegen 2020, als gevolg van klimaatverandering, tussen de 75 en 250 miljoen mensen zich in een dergelijke situatie bevinden. Gebrek aan water in woestijn- en halfwoestijngebieden zal een intensieve migratie van de bevolking veroorzaken.
Het grootste deel van India lijdt al onder het gebrek aan drinkwater.
Lees verder:
Een inwoner van Turkije vond per ongeluk sporen van een onbekende beschaving op de binnenplaats van het huis
Hoe een onderwaterbrand uitbrak in de Golf van Mexico en waar dit toe kan leiden?
Gegevens van spionagesatellieten hielpen de oorzaak van smeltende gletsjers in Azië te achterhalen