Чому може статися дефіцит прісної води
Дефіцит питної води пов'язаний із наслідками зміни
За статистикою, майже 1/5 частина світовогонаселення живе в районах, в яких спостерігається серйозна нестача чистої питної води. Крім того, 1/4 населення живе в країнах, що розвиваються, які потерпають від браку води через відсутність інфраструктури, необхідної для її забору з водоносних пластів і річок.
Однією з основних є проблема забрудненняпрісної води, істотно скорочує наявні запаси. Цьому забруднення сприяють промислові викиди і стоки, змив добрив з полів, а також проникнення солоної води в прибережних зонах в водоносні шари через відкачування грунтових вод.
Як забруднюється прісна вода
- Забруднювачі потрапляють в прісну воду різними шляхами: в результаті нещасних випадків, які мають намір скидів відходів, проток і витоків.
- Найбільший потенційне джерело забруднення -фермерські господарства, що займають в Англії і Уельсі майже 80% земель. Частина покриває грунт необробленого гною тварин проникає в джерела прісної води.
- Крім того, фермери Англії і Уельсу щорічновносять в грунт 2,5 млн тонн азоту, фосфору і калію, і частина цих добрив потрапляє в прісну воду. Деякі з них - стійкі органічні сполуки, які проникають в харчові ланцюги і викликають екологічні проблеми. Сьогодні в Великобританії згортають виробництво хлорорганічних сполук, що випускаються у великих кількостях в 1950-і рр.
- Все більшу загрозу для прісноводних водойм представляють стоки, що скидаються рибоводів, зважаючи на широке застосування ними фармацевтичних засобів боротьби з хворобами риб.
- Швидке забруднення підземних вод навколо міст. Джерело - зростаюче число забруднених свердловин внаслідок неправильної експлуатації.
- Лісові господарства і відкритий дренаж - джерелавеликої кількості речовин, що потрапляють в прісну воду, в першу чергу заліза, алюмінію і кадмію. З ростом дерев кислотність лісового грунту збільшується, і проливні дощі утворюють дуже кислі стоки, згубні для живої природи.
- Атмосферний забруднення прісної води особливозгубно. Є два види таких забруднювачів: Грубодисперсні (зола, сажа, пил і крапельки рідини) і гази (сірчистий газ і двоокис азоту). Всі вони - продукти промислової чи сільськогосподарської діяльності. Коли в дощовій краплі ці гази з'єднуються з водою, утворюються концентровані кислоти - сірчана і азотна.
Глобальне забруднення водойм
- Екологічні катастрофи. Всі серйозні випадки забруднення океану пов'язані з нафтою. В результаті широко поширеної практики миття трюмів танкерів в океан щороку свідомо скидається від 8 до 20 млн. барелів нафти. В опадах помірного клімату наслідки нафтових розливів можуть простежуватися понад 9 місяців. В арктичних умовах нафту зберігається значно довше.
- Стічні води. У малих кількостях вони збагачують воду і сприяють росту рослин і риб, а у великих — руйнують екосистеми. У двох найбільших у світі місцях скидання стоків - у Лос-Анджелесі (США) та Марселі (Франція) - фахівці займаються очищенням забруднених вод уже понад два десятиліття. На знімках із супутника чітко видно розтікання стоків, що скидаються випускними колекторами. Підводні зйомки свідчать про масову загибель морських організмів.
- Метали та хімікати. До небезпечних хімічних речовин, здатних порушити екологічний баланс, відносяться і такі важкі метали, як кадмій, нікель, миш'як, мідь, свинець, цинк та хром. Згідно з підрахунками, тільки в Північне море щорічно скидається до 50 000 т цих металів. Ще більшу тривогу викликають пестициди - альдрін, дильдрін і ендрин, - що накопичуються в тваринних тканинах. Поки що невідомі віддалені наслідки застосування таких хімікатів.
- Вплив на екосистеми.Від забруднення страждають всі океани, але забрудненість прибережних вод вище, ніж у відкритому океані, через набагато більшу кількість джерел забруднення: від берегових промислових установок до інтенсивного руху морських суден. Навколо Європи та біля східних берегів Північної Америки на мілководних континентальних шельфах влаштовують садки для розведення устриць, мідій та риб, уразливих для токсичних бактерій, водоростей та забруднювачів.
- Цвітіння води.З вибуховим зростанням біомаси фітопланктону консументи першого порядку не справляються, в результаті чого більша частина в харчових ланцюгах не використовується і просто відмирає, опускаючись на дно. Розкладаючи органічну речовину фітопланктону, що відмерла, донні бактерії нерідко використовують весь розчинений у воді кисень, що може призвести до формування зони гіпоксії (з недостатнім для аеробних організмів вмістом кисню). Подібні зони призводять до скорочення біорізноманіття та біомаси аеробних форм бентоса.
- Забруднення пластмасовими відходами.Скупчення відходів з пластмас утворюють у Світовому океані під впливом течій спеціальні сміттєві плями. На даний момент відомі п'ять великих скупчень сміттєвих плям - по два в Тихому та Атлантичному океанах, і одне - в Індійському океані. Дані сміттєві кругообіги в основному складаються з пластикових відходів, що утворюються в результаті скидів із густонаселених прибережних зон континентів.
Як розподілені водні ресурси світу
Приблизно третина з усіх запасів прісноїводи зосереджена в Південній Америці, четверта її частина знаходиться в Азії, а на країни пострадянського простору доводиться трохи більше 20%. І тільки близько 2% розподілено на Близький Схід і Північну Африку.
Найбільшими ж споживачами прісної водивважається Індія, Китай, США, Пакистан, Японія, Таїланд, Індонезія, Бангладеш, Мексика і Росія. При цьому особливо гостро дефіцит питної води спостерігається в Китаї, Індії і на всій території Африки.
Крім браку прісної води, є ще однаактуальна проблема - її якість. Його погіршення безпосередньо залежить від підвищеного рівня забруднення навколишнього середовища. У більшості випадків причиною цього стає людська діяльність і перенаселення.
Як фільтрувати воду, щоб вона була не є небезпечною
Чистої питну воду, строго кажучи, називатине можна. З точки зору хіміка чиста вода - це дистилят, вільний від усіх домішок і мікроорганізмів. Для мікробіолога чиста вода - ідеальне середовище для бактерій. Для нас чиста вода - рідина, збагачена мінералами, яку можна без ризику для здоров'я пити щодня.
На сьогоднішній день не існує єдиногоуніверсального методу очищення прісної води - його вибір залежить від складу води, вимог до неї та сфери подальшого використання. Наприклад існують озонові, осмотичні, фільтраційні і іонні системи очищення, кожна з яких має свої плюси і мінуси.
Найперспективнішою поки є технологіянанофільтрації. Цей метод ефективно усуне навіть галогенні органічні і містять хлор домішки у воді без використання агресивних реагентів. Використовують нанофільтрацію в Голландії, США та Франції. Цей спосіб - один з найдорожчих, тому він не використовується масово. Навіть в країнах, де застосовують технологію нанофільтрації, роблять це лише для очищення води, що має спеціальне призначення.
Способи фільтрації води майбутнього
- Нанофібра
Корейські дослідники представили новутехнологію, яка робить морську воду придатною для пиття за кілька хвилин. Вчені використали процес мембранної дистиляції, який дозволив досягти 99,9% очищення води від солі. Вони впевнені, що рішення полегшить кризу питної води, що посилюється зміною клімату.
У новому дослідженні докладно описується спосібочищення морської води за допомогою мембрани з нановолокна як сольовий фільтр. Хоча вчені раніше вже використовували мембранну дистиляцію, вони стикалися з проблемою, яка сповільнювала процес. Якщо мембрана ставала надто вологою або заливалася водою, вона більше не могла відокремлювати сіль.
Тому вченим доводилося чекати, поки мембрана висохне, або придумувати додаткові рішення, наприклад, використовувати повітря під тиском, щоб випустити з пір застрягла воду.
- Новітні опріснювальні установки
Дослідники з Даляньського морськогоуніверситету в Китаї розробили нову опріснювальну установку, яка може плавати на поверхні морської води, ефективно поглинати сонячну енергію і використовувати це тепло для випаровування води.
Сам блок складається із трьох шарів:основна частина - це спінений поліетилен, який допомагає йому плавати і діє як утеплювач. Зовні пінопласт загорнутий у спеціальний папір - абсорбуючий матеріал, який використовується в одноразових підгузках. Він відводить воду до поверхні.
Важливо, що пристрою вдається уникнути однієї серйозної помилки - забруднення через накопичення солей на поверхні. Згодом це знижує його ефективність.
В ході випробувань команда з'ясувала, що сольовийшар не утворився. Це свідчить про те, що спеціальні пори на покритті блоку відводять сіль і скидають її назад в морську воду. Ще одна перевага, за словами команди, полягає в тому, що паперовий матеріал можна повторно використовувати більше 30 разів.
- Каталізатор з наночастинок паладію і золота
Хіміки з Кардіфського університету створили каталізатор для миттєвої дезінфекції води на основі частинок паладію і золота.
Автори роботи виявили, що в процесісинтезу H2O2 виникає безліч інших молекул, що містять кисень, які в десятки та сотні мільйонів разів активніше взаємодіють з мікробами, ніж перекис та хлорка.
Подібний рівень бактерицидности цих сполук,як відзначають Хатчинс і його колеги, дозволяє проводити практично миттєву очищення води від бактерій, спор і інших органічних забруднень, здатних негативно вплинути на здоров'я людини.
- гнучка мембрана
Хіміки Каліфорнійського університету в Берклі знайшли спосіб спростити видалення з води токсичних металів - ртуті і бору.
Новий метод на основі мембран видаляє майже 100%токсичних металів і виділяє цінні метали для подальшого використання або утилізації. За словами авторів, мембрану легко інтегрувати в нинішні системи очищення води.
В процесі розробки хіміки з Каліфорнійськогоуніверситету в Берклі синтезували гнучкі полімерні мембрани з наночастинками, які можуть бути налаштовані на поглинання певних іонів металів, наприклад, золота або урану.
Мембрану можна налаштувати на якийсь певний тип частинок, які вона буде поглинати.
- деревні фільтри
Вчені з Массачусетського технологічного інституту використовували заболонь неквітучих дерев при створенні фільтра для питної води з натуральних матеріалів.
Вони виготовили нові ксілемного фільтри, яківідфільтровують такі патогени, такі як кишкова паличка і ротавірус. Лабораторні тести підтвердили, що їх розробка видаляє бактерії із забруднених джерел і ґрунтових вод. Також вчені розробили прості методи для продовження терміну придатності фільтрів. У підсумку, деревні диски можуть очищати воду не менше двох років.
Наслідки дефіциту води
Нестача чистої води змушує людейвикористовувати для пиття воду з небезпечних джерел, що пов'язано з підвищеним ризиком шкоди здоров'ю. Споживання забрудненої прісної води призводить до погіршення умов життя, розвитку серйозних захворювань – аж до смертельних наслідків.
Через брак води існує практика зберіганняводи в оселях, що може істотно підвищити ризик забруднення і привести до створення сприятливих умов для розмноження шкідливих бактерій. Також серйозною є проблема гігієни: люди не можуть належним чином митися, прати одяг і містити в чистоті своїх домівок.
Якщо не вживати жодних заходів, то до 2030 року без задовільного очищення води залишатимуться майже 5 млрд. чоловік — близько 67% населення планети.
Сьогодні на кожного жителя Землі припадає близько750м³ на рік прісної води, до 2050 року ця кількість зменшиться до 450 м³. До 80% країн світу опиняться в зоні, яка за класифікацією ООН належить до категорії нижче за рису дефіциту водних ресурсів.
Тільки в Африці до 2020 року через зміни клімату в такій ситуації опиняться від 75 до 250 млн осіб. Брак води в пустельних і напівпустельних регіонах викличе інтенсивну міграцію населення.
Уже зараз від нестачі питної води страждає велика частина Індії.
Читати далі:
Житель Туреччини випадково знайшов сліди невідомої цивілізації у дворі будинку
Як в Мексиканській затоці спалахнув підводний пожежа і до чого це може привести
Дані із супутників-шпигунів допомогли з'ясувати причину танення льодовиків в Азії