Krig för rent vatten: hur den vanligaste vätskan hamnade i brist

Varför kan det vara brist på färskt vatten?

Dricksvattenbrist kopplat till effekterna av förändringar

klimat, med mänskliga aktiviteter som minskar vattenresurserna genom förorening av sötvattensekosystem, samt effekterna av urbanisering och förändringar i markanvändningen.

Enligt statistik, nästan 1/5 av världenav befolkningen bor i områden där det finns en allvarlig brist på rent dricksvatten. Dessutom bor 1/4 av befolkningen i utvecklingsländer, som upplever vattenbrist på grund av bristen på infrastruktur som är nödvändig för att dra sig ur vattenlevande vatten och floder.

Ett av huvudproblemen är föroreningarfärskt vatten, vilket avsevärt minskar de tillgängliga reserverna. Denna förorening underlättas av industriella utsläpp och avrinning, avrinning av gödningsmedel från åkrarna och inträngning av saltvatten i kustzoner i vattendrag på grund av pumpning av grundvatten.

Hur sötvatten är förorenat

• Föroreningar kommer in i färskvatten på olika sätt: genom olyckor, avsiktligt avfallshantering, spill och läckage.
• Den största potentiella föroreningskällan ärgårdar som upptar nästan 80% av marken i England och Wales. En del av den obehandlade djurgödseln som täcker jorden kommer in i färskvattenkällor.
• Dessutom bönder i England och Walesde applicerar 2,5 miljoner ton kväve, fosfor och kalium i jorden, och några av dessa gödningsmedel hamnar i färskt vatten. Några av dem är ihållande organiska föreningar som kommer in i näringskedjan och orsakar miljöproblem. Storbritannien fasar nu ut produktionen av organiska klorföreningar som produceras i stora mängder på 1950 -talet.
• Ett ökande hot mot sötvattentankar utgörs av avloppsvatten som släpps ut från fiskodlingar på grund av deras utbredda användning av läkemedel för att bekämpa fisksjukdomar.
• Snabb förorening av grundvatten runt städer. Källan är det ökande antalet förorenade brunnar på grund av felaktig drift.
• Skogsbruk och öppen dränering - källoren stor mängd ämnen som kommer in i färskvatten, främst järn, aluminium och kadmium. Med tillväxten av träd ökar surheten i skogsjorden och kraftiga regn bildar mycket sura avrinningar som skadar djurlivet.
• Speciellt atmosfärisk förorening av sötvattenskadlig. Det finns två typer av sådana föroreningar: grovt dispergerade (aska, sot, damm och vätskedroppar) och gaser (svaveldioxid och kvävedioxid). Alla är produkter av industriell eller jordbruksverksamhet. När dessa gaser kombineras med vatten i en regndroppe bildas koncentrerade syror - svavelsyra och salpetersyra.

Global förorening av vattenförekomster

• Ekologiska katastrofer. Alla allvarliga fall av havsföroreningar är förknippade med olja. Som ett resultat av den utbredda praxisen att tvätta tankrum, dumpas mellan 8 och 20 miljoner fat olja medvetet i havet varje år. I tempererade klimatsediment kan effekterna av oljeutsläpp observeras i mer än 9 månader. Under arktiska förhållanden håller oljan mycket längre.
• Avloppsvatten. I små mängder berikar de vatten och främjar tillväxten av växter och fiskar, och i stora mängder förstör de ekosystem. På två av världens största avloppsanläggningar - Los Angeles (USA) och Marseille (Frankrike) - har specialister städat upp förorenat vatten i mer än två decennier. Satellitbilder visar tydligt spridningen av det avloppsvatten som släpps ut från avgasgrenrören. Undervattensfilmning indikerar massdöd av marina organismer. 
• Metaller och kemikalier. Farliga kemikalier som kan störa den ekologiska balansen inkluderar tungmetaller som kadmium, nickel, arsenik, koppar, bly, zink och krom. Det uppskattas att upp till 50 000 ton av dessa metaller släpps ut årligen bara i Nordsjön. Ännu mer alarmerande är bekämpningsmedlen – aldrin, dieldrin och endrin – som ackumuleras i djurvävnad. De långsiktiga effekterna av att använda sådana kemikalier är ännu inte kända.
• Påverkan på ekosystem. Alla hav påverkas av föroreningar, men kustvattnen är mer förorenade än i det öppna havet på grund av ett mycket större antal föroreningskällor: från kustindustrianläggningar till tung sjöfartstrafik. Runt om i Europa och utanför Nordamerikas östra kust är grunda kontinentalsocklar hem för burar för ostron, musslor och fiskar som är känsliga för giftiga bakterier, alger och föroreningar.
• Blommande vatten. Första ordningens konsumenter kan inte klara av den explosiva tillväxten av växtplanktonbiomassa, som ett resultat av vilken de flesta av dem inte används i näringskedjor och helt enkelt dör av och sjunker till botten. Vid nedbrytning av det organiska materialet i dött växtplankton använder bottenbakterier ofta allt syre som är löst i vattnet, vilket kan leda till att det bildas en hypoxisk zon (med en syrehalt som är otillräcklig för aeroba organismer). Sådana zoner leder till en minskning av biologisk mångfald och biomassa för aerob bentos. 
• Föroreningar från plastavfall. Ansamlingar av plastavfall bildar speciella skräpfläckar i världshavet under påverkan av strömmar. Det finns för närvarande fem kända stora kluster av sopor - två vardera i Stilla havet och Atlanten, och en i Indiska oceanen. Dessa avfallshjul består huvudsakligen av plastavfall som genereras av utsläpp från tätbefolkade kustområden på kontinenterna.

Hur världens vattenresurser fördelas

Ungefär en tredjedel av alla bestånd är färskaav vatten är koncentrerat i Sydamerika, en fjärdedel av det är i Asien, och länderna i det post-sovjetiska rymden står för lite mer än 20%. Och bara cirka 2% distribueras till Mellanöstern och Nordafrika.

De största konsumenterna av sötvattenbetraktade Indien, Kina, USA, Pakistan, Japan, Thailand, Indonesien, Bangladesh, Mexiko och Ryssland. Samtidigt observeras en särskilt akut brist på dricksvatten i Kina, Indien och i hela Afrika.

Förutom bristen på färskvatten finns det en annandet verkliga problemet är dess kvalitet. Dess försämring beror direkt på den ökade miljöpåverkan. I de flesta fall beror detta på mänsklig verksamhet och överbefolkning.

Hur man filtrerar vatten så att det inte är farligt

Rent dricksvatten kallas, strängt tagetdet är förbjudet. Ur en kemists synvinkel är rent vatten ett destillat fritt från alla föroreningar och mikroorganismer. För en mikrobiolog är rent vatten en idealisk miljö för bakterier. För oss är rent vatten en vätska som är berikad med mineraler, som kan drickas dagligen utan risk för hälsan.

Idag finns det ingen singelen universell metod för att rena sötvatten - dess val beror på vattnets sammansättning, kraven för det och omfattningen av ytterligare användning. Till exempel finns det ozon-, osmotiska, filtrerings- och joniska reningssystem, som alla har sina egna fördelar och nackdelar.

Den mest lovande tekniken hittills ärnanofiltrering. Denna metod eliminerar effektivt även halogena organiska och klorhaltiga föroreningar i vatten utan användning av aggressiva reagenser. Nanofiltrering används i Holland, USA och Frankrike. Denna metod är en av de dyraste, så den används inte i stor utsträckning. Även i länder där nanofiltreringsteknik används gör de det bara för att rena vatten med ett speciellt syfte.

Framtidens vattenfiltreringsmetoder

• Nanofiber

Koreanska forskare har presenterat en nyteknik som gör havsvatten drickbart på några minuter. Forskarna använde en membrandestillationsprocess, som gjorde det möjligt att uppnå 99,9% rening av vatten från salt. De är övertygade om att lösningen kommer att lindra dricksvattenkrisen som förvärrats av klimatförändringarna. 

En ny studie beskriver hurhavsvattenrening med ett nanofibermembran som saltfilter. Även om forskare hade använt membrandestillation tidigare, stötte de på ett problem som saktade ner processen. Om hinnan blev för blöt eller översvämmad med vatten kunde den inte längre separera saltet.

Därför fick forskare vänta på att membranet torkade, eller komma med ytterligare lösningar, till exempel genom att använda tryckluft för att släppa ut fångat vatten från porerna.

• Senaste avsaltningsanläggningar

Upptäckare från Dalian MarineUniversitet i Kina har utvecklat en ny avsaltningsanläggning som kan flyta på ytan av havsvatten, effektivt absorbera solenergi och använda den värmen för att förånga vatten.

Själva blocket består av tre lager:huvuddelen är polyetenskum, vilket hjälper det att flyta och fungerar som en värmeisolator. Utsidan av skummet är insvept i specialpapper - ett absorberande material som används i engångsblöjor. Det leder vatten upp till ytan. 

Det är viktigt att notera att enheten lyckas undvika ett allvarligt fel - kontaminering på grund av ackumulering av salter på ytan. Med tiden minskar detta dess effektivitet.

Under tester fann teamet att saltlösninginget lager har bildats. Detta indikerar att speciella porer på blockets beläggning dränerar saltet och tömmer tillbaka det i havsvattnet. En annan fördel, säger teamet, är att pappersmaterialet kan återanvändas mer än 30 gånger.

• Palladium guld nanopartikelkatalysator

Kemister vid Cardiff University har skapat en katalysator för omedelbar vattendesinfektion baserad på palladium och guldpartiklar.

Författarna till verket upptäckte det i processenSyntesen av H2O2 producerar många andra molekyler som innehåller syre, som interagerar med mikrober tiotals och hundratals miljoner gånger mer aktivt än peroxid och blekmedel.

En liknande nivå av bakteriedödande aktivitet hos dessa föreningar,som påpekats av Hutchins och hans kollegor tillåter det nästan omedelbar vattenrening från mikrober, sporer och andra organiska föroreningar som kan påverka människors hälsa negativt.

• Flexibelt membran

Kemister vid University of California, Berkeley har hittat ett sätt att göra det lättare att ta bort giftiga metaller som kvicksilver och bor från vatten.

En ny membranbaserad metod tar bort nästan 100%giftiga metaller och släpper ut värdefulla metaller för senare användning eller bortskaffande. Enligt författarna är membranet lätt att integrera i nuvarande vattenbehandlingssystem.

Under utveckling, kemister från KalifornienUniversity of Berkeley har syntetiserat flexibla polymermembran med nanopartiklar som kan ställas in för att absorbera specifika metalljoner, såsom guld eller uran.

Membranet kan ställas in på en viss typ av partiklar som det kommer att absorbera.

• Träfilter

Forskare vid Massachusetts Institute of Technology använde trädet från icke-blommande träd för att skapa ett filter för dricksvatten från naturmaterial.

De gjorde nya xylemfilter somfiltrera bort patogener som E. coli och rotavirus. Laboratorietester har bekräftat att deras utveckling tar bort bakterier från förorenade källor och grundvatten. Forskare har också utvecklat enkla metoder för att förlänga hållbarheten för filter. Som ett resultat kan träskivor rena vatten i minst två år.

Konsekvenser av vattenbrist

Brist på rent vatten tvingar människoranvända vatten från osäkra källor för att dricka, vilket är förenat med en ökad risk för skador på hälsan. Konsumtion av förorenat sötvatten leder till försämrade levnadsvillkor och utveckling av allvarliga sjukdomar, inklusive dödsfall.

På grund av bristen på vatten finns det en lagringsmetodvatten i bostäder, vilket kan öka risken för föroreningar avsevärt och skapa gynnsamma förutsättningar för tillväxt av skadliga bakterier. Hygien är också ett allvarligt problem: människor kan inte tvätta sig ordentligt, tvätta kläder och hålla sina hem rena.

Om inga åtgärder vidtas kommer år 2030 nästan 5 miljarder människor – cirka 67 % av jordens befolkning – att stå kvar utan tillfredsställande vattenrening.

Idag, för varje invånare på jorden finns det ca750 m³ per år sötvatten, år 2050 kommer denna mängd att minska till 450 m³. Upp till 80 % av världens länder kommer att befinna sig i ett område som enligt FN:s klassificering klassas som under vattenbristgränsen.

Bara i Afrika, 2020, på grund av klimatförändringar, kommer mellan 75 och 250 miljoner människor att hamna i en sådan situation. Brist på vatten i öken- och halvökenregioner kommer att orsaka intensiv migration av befolkningen.

De flesta av Indien lider redan av bristen på dricksvatten.

Läs mer:

En bosatt i Turkiet hittade av misstag spår av en okänd civilisation på gårdsplanen

Hur en undervattensbrand utbröt i Mexikanska golfen och vad detta kan leda till

Data från spionattsatelliter hjälpte till att ta reda på orsaken till smältande glaciärer i Asien