Zasoby wodne - Water resources

Graficzny rozkład lokalizacji wody na Ziemi. Tylko 3% wody na Ziemi to woda słodka. Większość z nich znajduje się w czapach lodowych i lodowcach (69%) oraz wodach gruntowych (30%), podczas gdy wszystkie jeziora, rzeki i bagna łącznie stanowią tylko niewielką część (0,3%) całkowitych zasobów słodkiej wody na Ziemi.

Zasoby wodnezasoby naturalne w wodzie , które są potencjalnie użyteczne jako źródło zaopatrzenia w wodę . 97% wody na Ziemi to woda słona, a tylko 3% to woda słodka ; nieco ponad dwie trzecie tego jest zamrożone w lodowcach i polarnych czapach lodowych . Pozostała niezamrożona woda słodka znajduje się głównie jako woda gruntowa, a tylko niewielka jej część znajduje się nad ziemią lub w powietrzu. Naturalne źródła słodkiej wody obejmują wody powierzchniowe , pod rzeką, wody gruntowe i wody zamarznięte . Sztuczne źródła świeżej wody mogą obejmować oczyszczone ścieki ( odzyskaną wodę ) i odsoloną wodę morską .

Zastosowania wody obejmują działalność rolniczą , przemysłową , domową , rekreacyjną i środowiskową .

Zasoby wodne są zagrożone niedoborem wody , zanieczyszczenia wód , konfliktu wody i zmian klimatycznych . Słodka woda jest zasobem odnawialnym , jednak światowe zasoby wód gruntowych stale się zmniejszają, przy czym wyczerpywanie występuje najbardziej w Azji, Ameryce Południowej i Ameryce Północnej, chociaż nadal nie jest jasne, w jakim stopniu naturalna odnowa równoważy to wykorzystanie i czy ekosystemy są zagrożone. Ramy przydzielania zasobów wodnych użytkownikom wody (jeśli takie ramy istnieją) są znane jako prawa do wody .

Źródła wody użytkowej

Naturalne źródła świeżej wody

Naturalne źródła słodkiej wody obejmują wody powierzchniowe , pod rzeką, wody gruntowe i wody zamarznięte .

Powierzchnia wody

Jezioro Chungará i wulkan Parinacota w północnym Chile

Woda powierzchniowa to woda w rzece, jeziorze lub na mokradłach słodkowodnych . Wody powierzchniowe są w naturalny sposób uzupełniane przez opady i naturalnie tracone poprzez odprowadzanie do oceanów , parowanie , ewapotranspirację i uzupełnianie wód gruntowych .

Chociaż jedynym naturalnym wkładem do każdego systemu wód powierzchniowych są opady w jego zlewni , całkowita ilość wody w tym systemie w danym momencie zależy również od wielu innych czynników. Czynniki te obejmują zdolność magazynowania w jeziorach, terenach podmokłych i sztucznych zbiornikach , przepuszczalność gleby pod zbiornikami magazynowymi, charakterystykę odpływu gruntu w zlewni, czas opadów i lokalne tempo parowania. Wszystkie te czynniki wpływają również na proporcje utraty wody.

Działalność człowieka może mieć duży, a czasem niszczący wpływ na te czynniki. Ludzie często zwiększają pojemność magazynową, budując zbiorniki, a zmniejszają ją, osuszając tereny podmokłe. Ludzie często zwiększają ilość i prędkość spływu, brukując obszary i kanalizując przepływ strumienia.

Ważnym czynnikiem jest całkowita ilość wody dostępnej w danym momencie. Niektórzy użytkownicy wody mają okresowe zapotrzebowanie na wodę. Na przykład wiele gospodarstw wymaga dużej ilości wody na wiosnę, a w ogóle jej braku zimą. Aby zaopatrzyć takie gospodarstwo w wodę, system wód powierzchniowych może wymagać dużej pojemności magazynowej, aby gromadzić wodę przez cały rok i uwalniać ją w krótkim czasie. Inni użytkownicy mają ciągłe zapotrzebowanie na wodę, na przykład elektrownia, która potrzebuje wody do chłodzenia. Aby zaopatrzyć taką elektrownię w wodę, system wód powierzchniowych potrzebuje wystarczającej pojemności magazynowej do napełnienia, gdy średni przepływ strumienia jest niższy niż zapotrzebowanie elektrowni.

Niemniej jednak, w perspektywie długoterminowej, średnie natężenie opadów w zlewni stanowi górną granicę średniego zużycia naturalnych wód powierzchniowych z tego zlewni.

Naturalną wodę powierzchniową można uzupełnić, importując wodę powierzchniową z innego zlewni kanałem lub rurociągiem . Można go również sztucznie zwiększyć z dowolnego z innych wymienionych tutaj źródeł, jednak w praktyce ilości są znikome. Ludzie mogą również powodować „utratę” wód powierzchniowych (tj. stają się bezużyteczne) poprzez zanieczyszczenie .

Szacuje się, że Brazylia ma największe zasoby słodkiej wody na świecie, za nią plasują się Rosja i Kanada .

Pod przepływem rzeki

W całym biegu rzeki całkowita objętość wody transportowanej w dół rzeki często będzie kombinacją widocznego swobodnego przepływu wody wraz ze znacznym wkładem przepływającym przez skały i osady leżące pod rzeką i jej równiną zalewową, zwaną strefą hyporheic . W przypadku wielu rzek w dużych dolinach ten niewidoczny składnik przepływu może znacznie przewyższać przepływ widoczny. Strefa hyporheic często tworzy dynamiczną granicę między wodami powierzchniowymi i gruntowymi z warstw wodonośnych, wymieniając przepływ między rzekami i warstwami wodonośnymi, które mogą być w pełni naładowane lub zubożone. Jest to szczególnie istotne na obszarach krasowych , gdzie często występują dziury i podziemne rzeki.

Wody gruntowe

Względne czasy przemieszczania się wód gruntowych w podpowierzchni

Wody podziemne to wody słodkie znajdujące się w podpowierzchniowej przestrzeni porów gleby i skał . Jest to również woda płynąca w warstwach wodonośnych poniżej zwierciadła wody . Czasami przydatne jest rozróżnienie między wodami gruntowymi, które są ściśle związane z wodami powierzchniowymi a głębokimi wodami podziemnymi w warstwie wodonośnej (czasami nazywanej „ wodą kopalną ”).

Wody podziemne można traktować w tych samych terminach, co wody powierzchniowe: wejścia, wyjścia i magazynowanie. Krytyczna różnica polega na tym, że ze względu na powolne tempo rotacji, magazynowanie wód podziemnych jest na ogół znacznie większe (objętościowo) w porównaniu z napływem niż w przypadku wód powierzchniowych. Ta różnica ułatwia ludziom korzystanie z wód gruntowych niezrównoważonych przez długi czas bez poważnych konsekwencji. Niemniej jednak, w perspektywie długoterminowej, średnie tempo przesiąkania nad źródłem wód gruntowych stanowi górną granicę średniego zużycia wody z tego źródła.

Naturalnym wkładem do wód podziemnych jest przesiąkanie z wód powierzchniowych. Naturalne źródła wód gruntowych to źródła i przecieki do oceanów.

Jeżeli źródło wód powierzchniowych podlega również znacznemu parowaniu, źródło wód gruntowych może stać się zasolone . Taka sytuacja może wystąpić naturalnie pod endorheicznymi zbiornikami wodnymi lub sztucznie pod nawadnianymi polami uprawnymi. Na obszarach przybrzeżnych korzystanie przez człowieka ze źródła wód gruntowych może spowodować odwrócenie kierunku przesączania do oceanu, co może również spowodować zasolenie gleby . Ludzie mogą również powodować „utratę” wód gruntowych (tj. stają się bezużyteczne) poprzez zanieczyszczenie. Ludzie mogą zwiększyć dopływ do źródła wód gruntowych, budując zbiorniki lub stawy retencyjne.

Zamarznięta woda

Góra lodowa w pobliżu Nowej Fundlandii

Zaproponowano kilka schematów wykorzystania gór lodowych jako źródła wody, jednak do tej pory robiono to tylko w celach badawczych. Odpływ z lodowca jest uważany za wody powierzchniowe.

Himalaje, często nazywane „Dachem Świata”, zawierają jedne z najbardziej rozległych i nierównych obszarów wysokogórskich na Ziemi, a także największy obszar lodowców i wiecznej zmarzliny poza biegunami. Odpływa stąd dziesięć największych rzek Azji, od których zależy utrzymanie ponad miliarda ludzi. Sprawę komplikuje fakt, że tam temperatury rosną szybciej niż średnia światowa. W Nepalu temperatura wzrosła o 0,6 stopnia Celsjusza w ciągu ostatniej dekady, podczas gdy globalnie w ciągu ostatnich stu lat Ziemia ociepliła się o około 0,7 stopnia Celsjusza.

Sztuczne źródła wody użytkowej

Sztuczne źródła świeżej wody mogą obejmować oczyszczone ścieki ( odzyskaną wodę ) i odsoloną wodę morską . Należy jednak również wziąć pod uwagę ekonomiczne i środowiskowe skutki uboczne tych technologii.

Woda odzyskana

Odzyskiwanie wody (zwane również ponownym wykorzystaniem wody lub recyklingiem wody) to proces przekształcania ścieków komunalnych (ścieków) lub ścieków przemysłowych w wodę, którą można ponownie wykorzystać do różnych celów. Rodzaje ponownego wykorzystania obejmują: ponowne wykorzystanie miejskie, ponowne wykorzystanie w rolnictwie (nawadnianie), ponowne wykorzystanie środowiskowe, ponowne wykorzystanie przemysłowe, planowane ponowne wykorzystanie wody pitnej, de facto ponowne wykorzystanie ścieków (nieplanowane ponowne wykorzystanie wody pitnej). Na przykład ponowne wykorzystanie może obejmować nawadnianie ogrodów i pól uprawnych lub uzupełnianie wód powierzchniowych i gruntowych (tj. uzupełnianie wód gruntowych ). Wtórnie wykorzystana woda może być również kierowana na zaspokojenie pewnych potrzeb w mieszkaniach (np. spłukiwanie toalet ), przedsiębiorstwach i przemyśle, a nawet może być uzdatniana w celu osiągnięcia standardów wody pitnej . Ponowne wykorzystanie oczyszczonych ścieków komunalnych do nawadniania jest od dawna praktyką, zwłaszcza w krajach suchych . Ponowne wykorzystanie ścieków w ramach zrównoważonej gospodarki wodnej pozwala wodzie pozostać alternatywnym źródłem wody dla działalności człowieka. Może to zmniejszyć niedobór i złagodzić presję na wody gruntowe i inne naturalne zbiorniki wodne.

Istnieje kilka technologii stosowanych do oczyszczania ścieków do ponownego wykorzystania. Połączenie tych technologii może spełnić surowe normy uzdatniania i zapewnić, że uzdatniona woda jest bezpieczna pod względem higienicznym, czyli wolna od patogenów . Oto niektóre z typowych technologii: ozonowanie , ultrafiltracja , obróbka tlenowa ( bioreaktor membranowy ), osmoza przednia , osmoza odwrócona , zaawansowane utlenianie . Niektóre czynności wymagające wody nie wymagają wody wysokiej jakości. W takim przypadku ścieki można ponownie wykorzystać przy niewielkim lub żadnym oczyszczeniu.

Odsolenie

Odsalanie to proces polegający na usuwaniu składników mineralnych z wody zasolonej . Bardziej ogólnie, odsalanie odnosi się do usuwania soli i minerałów z substancji docelowej, jak w przypadku odsalania gleby , co stanowi problem dla rolnictwa. Słonej wody (w szczególności woda morska ) jest odsolonej wody wytwarzają odpowiednią do spożycia przez ludzi lub nawadniania . Produkt uboczny z procesu odsalania jest solanka . Odsalanie jest stosowane na wielu statkach morskich i łodziach podwodnych . Większość współczesnego zainteresowania odsalaniem koncentruje się na opłacalnym dostarczaniu świeżej wody do użytku przez ludzi. Wraz ze ściekami poddanymi recyklingowi jest jednym z niewielu zasobów wodnych niezależnych od opadów.

Ze względu na zużycie energii odsalanie wody morskiej jest generalnie droższe niż woda słodka z wód powierzchniowych lub gruntowych , recykling wody i ochrona wód . Jednak te alternatywy nie zawsze są dostępne, a wyczerpanie rezerw jest krytycznym problemem na całym świecie. Procesy odsalania są zwykle napędzane energią cieplną (w przypadku destylacji ) lub mechaniczną (w przypadku odwróconej osmozy ) jako rodzaje energii pierwotnej.

Wykorzystanie wody

Woda pitna i do użytku domowego (gospodarstwa domowe)

Woda pitna

Szacuje się, że 8% światowego zużycia wody jest przeznaczone do celów domowych. Należą do nich woda pitna , kąpiele , gotowanie , spłukiwanie toalet , sprzątanie, pranie i ogrodnictwo . Podstawowe zapotrzebowanie na wodę w gospodarstwie domowym zostało oszacowane przez Petera Gleicka na około 50 litrów na osobę dziennie, z wyłączeniem wody do ogrodów.

Woda pitna to woda wystarczająco wysokiej jakości, aby można ją było spożywać lub używać bez ryzyka natychmiastowych lub długotrwałych szkód. Taka woda jest potocznie nazywana wodą pitną. W większości krajów rozwiniętych woda dostarczana do gospodarstw domowych, handlu i przemysłu jest w całości zgodna ze standardem wody pitnej, mimo że tylko bardzo mała część jest faktycznie zużywana lub wykorzystywana do przygotowywania żywności.

W 2017 r. 844 mln ludzi nadal nie miało nawet podstawowego dostępu do wody pitnej. Spośród nich 159 mln ludzi na całym świecie pije wodę bezpośrednio ze źródeł wód powierzchniowych, takich jak jeziora i strumienie.

Co ósma osoba na świecie nie ma dostępu do bezpiecznej wody. Niewłaściwe użycie wody może przyczynić się do tego problemu. Poniższe tabele zawierają niektóre wskaźniki zużycia wody.

Zalecane podstawowe zapotrzebowanie na wodę dla potrzeb człowieka (na osobę)
Działalność Minimum, litry / dzień Zasięg / dzień
Woda pitna 5 2–5
Usługi sanitarne 20 20–75
Kąpielowy 15 5-70
Gotowanie i kuchnia 10 10–50

Rolnictwo

Szacuje się, że 70% światowej wody jest wykorzystywane do nawadniania , przy czym 15–35% poborów z nawadniania jest niezrównoważonych. Aby wyprodukować wystarczającą ilość żywności, aby zaspokoić codzienne potrzeby żywieniowe jednej osoby, potrzeba około 2000-3000 litrów wody. Jest to znaczna ilość w porównaniu z potrzebą do picia, która wynosi od dwóch do pięciu litrów. Aby wyprodukować żywność dla ponad 7 miliardów ludzi zamieszkujących dziś planetę, potrzebna jest woda, która wypełniłaby kanał o głębokości dziesięciu metrów, szerokości 100 metrów i długości 2100 kilometrów.

Ocena gospodarki wodnej w sektorze rolnictwa została przeprowadzona w 2007 roku przez Międzynarodowy Instytut Gospodarki Wodnej na Sri Lance, aby sprawdzić, czy świat ma wystarczającą ilość wody, aby zapewnić żywność rosnącej populacji. Oceniono obecną dostępność wody dla rolnictwa w skali globalnej i wyznaczono miejsca dotknięte niedoborem wody. Okazało się, że jedna piąta ludzi na świecie, ponad 1,2 miliarda, żyje na obszarach fizycznego niedoboru wody , gdzie nie ma wystarczającej ilości wody, aby zaspokoić wszystkie potrzeby. Kolejne 1,6 miliarda ludzi mieszka na obszarach dotkniętych ekonomicznym niedoborem wody , gdzie brak inwestycji w wodę lub niewystarczająca zdolność ludzka uniemożliwia władzom zaspokojenie zapotrzebowania na wodę. W raporcie stwierdzono, że w przyszłości będzie możliwe wytwarzanie potrzebnej żywności, ale kontynuacja dzisiejszych trendów w produkcji żywności i ochrony środowiska doprowadziłaby do kryzysów w wielu częściach świata. Aby uniknąć globalnego kryzysu wodnego, rolnicy będą musieli dążyć do zwiększenia wydajności, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na żywność, podczas gdy przemysł i miasta znajdą sposoby na bardziej efektywne wykorzystanie wody.

W niektórych rejonach świata nawadnianie jest konieczne, aby w ogóle uprawiać jakąkolwiek uprawę, w innych umożliwia uprawę bardziej dochodowych upraw lub zwiększa plony. Różne metody nawadniania wiążą się z różnymi kompromisami między plonami, zużyciem wody i kosztami kapitałowymi sprzętu i konstrukcji. Metody nawadniania, takie jak nawadnianie bruzdowe i zraszacze górne, są zwykle tańsze, ale również mniej wydajne, ponieważ duża część wody odparowuje, spływa lub spływa poniżej strefy korzeniowej. Inne metody nawadniania uważane za bardziej wydajne obejmują nawadnianie kroplowe lub zraszające , nawadnianie przepięciowe oraz niektóre rodzaje systemów zraszaczy, w których zraszacze działają blisko poziomu gruntu. Tego typu systemy, choć droższe, zwykle oferują większy potencjał minimalizacji spływów, odwadniania i parowania. Każdy system, który jest niewłaściwie zarządzany, może być marnotrawstwem, wszystkie metody mają potencjał wysokiej wydajności w odpowiednich warunkach, przy odpowiednim czasie i zarządzaniu nawadnianiem. Niektóre kwestie, które są często niedostatecznie uwzględniane, to zasolenie wód gruntowych i akumulacja zanieczyszczeń prowadząca do pogorszenia jakości wody.

Wraz ze wzrostem globalnej populacji i wzrostem zapotrzebowania na żywność podejmowane są wysiłki, aby nauczyć się, jak produkować więcej żywności przy mniejszej ilości wody , poprzez udoskonalenia metod i technologii nawadniania , gospodarki wodnej w rolnictwie , rodzajów upraw i monitorowania wody. Akwakultura to niewielkie, ale rosnące wykorzystanie wody w rolnictwie. Komercyjne rybołówstwo słodkowodne można również uznać za wykorzystanie wody w rolnictwie, ale generalnie przypisano im niższy priorytet niż nawadnianie (patrz Morze Aralskie i Jezioro Piramidowe ).

Zmieniający się krajobraz pod uprawę ma duży wpływ na przepływ wody słodkiej. Zmiany w krajobrazie poprzez usuwanie drzew i gleb zmieniają przepływ wody słodkiej w środowisku lokalnym, a także wpływają na obieg wody słodkiej. W rezultacie w glebie gromadzi się więcej świeżej wody, co jest korzystne dla rolnictwa. Ponieważ jednak rolnictwo jest działalnością człowieka, która zużywa najwięcej słodkiej wody, może to poważnie nadwerężyć lokalne zasoby słodkiej wody, powodując zniszczenie lokalnych ekosystemów .

W Australii nadmierny pobór słodkiej wody do intensywnych działań nawadniających spowodował, że 33% powierzchni lądu jest zagrożone zasoleniem .

Zapotrzebowanie na wodę różnych klas zwierząt gospodarskich
Zwierzę Średnia / dzień Zasięg / dzień
Krowa mleczna 76 l (20 galonów amerykańskich) 57 do 95 l (15 do 25 galonów amerykańskich)
Para krowa-cielę 57 l (15 galonów amerykańskich) 8 do 76 l (2 do 20 galonów amerykańskich)
Bydło roczne 38 l (10 galonów amerykańskich) 23 do 53 l (6 do 14 galonów amerykańskich)
Koń 38 l (10 galonów amerykańskich) 30 do 53 l (8 do 14 galonów amerykańskich)
Owce 8 l (2 galony amerykańskie) 8 do 11 litrów (2 do 3 galonów amerykańskich)


Orientacyjne wartości sezonowych potrzeb wodnych upraw
Przyciąć Woda uprawna potrzebuje mm/całkowity okres wegetacji
Trzcina cukrowa 1500–2500
Banan 1200–2200
Cytrus 900–1200
Ziemniak 500–700
Pomidor 400–800
Jęczmień/Owies/Pszenica 450–650
Kapusta 350–500
Cebule 350–550
Groszek 350–500

Branże

Elektrownia w Polsce

Szacuje się, że 22% światowej wody jest wykorzystywane w przemyśle . Głównymi użytkownikami przemysłowymi są tamy hydroelektryczne , elektrownie termoelektryczne , które wykorzystują wodę do chłodzenia , rafinerie rud i ropy naftowej , które wykorzystują wodę w procesach chemicznych oraz zakłady produkcyjne, w których woda jest rozpuszczalnikiem . Pobór wody może być bardzo wysoki w niektórych gałęziach przemysłu, ale zużycie jest na ogół znacznie niższe niż w rolnictwie.

Woda wykorzystywana jest w energetyce odnawialnej . Energia hydroelektryczna czerpie energię z siły wody spływającej w dół, napędzającej turbinę połączoną z generatorem. Ta hydroelektrownia jest tanim, nie zanieczyszczającym, odnawialnym źródłem energii. Co istotne, energia hydroelektryczna może być również wykorzystywana do śledzenia obciążenia, w przeciwieństwie do większości odnawialnych źródeł energii, które są przerywane . Ostatecznie energię w elektrowni wodnej dostarcza słońce. Ciepło słoneczne wyparowuje wodę, która skrapla się w postaci deszczu na większych wysokościach i spływa w dół. Istnieją również elektrownie szczytowo- pompowe, które wykorzystują energię elektryczną z sieci do pompowania wody pod górę, gdy zapotrzebowanie jest niskie, i wykorzystują zmagazynowaną wodę do produkcji energii elektrycznej, gdy zapotrzebowanie jest wysokie.

Elektrownie wodne generalnie wymagają stworzenia dużego sztucznego jeziora. Parowanie z tego jeziora jest większe niż parowanie z rzeki ze względu na większą powierzchnię narażoną na działanie żywiołów, co skutkuje znacznie większym zużyciem wody. Proces tłoczenia wody przez turbinę i tunele lub rury również na krótko usuwa tę wodę ze środowiska naturalnego, powodując jej pobór. Wpływ tego wycofania na dziką przyrodę różni się znacznie w zależności od projektu elektrowni.

Woda pod ciśnieniem jest wykorzystywana do obróbki strumieniowo-ściernej i przecinarek wodnych. Do precyzyjnego cięcia stosuje się również pistolety na wodę pod bardzo wysokim ciśnieniem. Działa bardzo dobrze, jest stosunkowo bezpieczny i nie jest szkodliwy dla środowiska. Jest również stosowany w chłodzeniu maszyn, aby zapobiec przegrzaniu lub przegrzaniu brzeszczotów. Jest to na ogół bardzo małe źródło zużycia wody w porównaniu z innymi zastosowaniami.

Woda jest również wykorzystywana w wielu wielkoskalowych procesach przemysłowych, takich jak produkcja energii termoelektrycznej, rafinacja ropy naftowej, produkcja nawozów i inne zastosowania w zakładach chemicznych oraz wydobycie gazu ziemnego ze skał łupkowych . Zrzut nieoczyszczonej wody z zastosowań przemysłowych jest zanieczyszczeniem . Zanieczyszczenia obejmują odprowadzane substancje rozpuszczone ( zanieczyszczenia chemiczne ) oraz podwyższoną temperaturę wody ( zanieczyszczenie termiczne ). Przemysł wymaga czystej wody do wielu zastosowań i wykorzystuje różnorodne techniki oczyszczania zarówno w dostarczaniu, jak i odprowadzaniu wody. Większość tej czystej wody jest wytwarzana na miejscu, albo z naturalnej wody słodkiej, albo z miejskiej szarej wody . Przemysłowe zużycie wody jest na ogół znacznie niższe niż pobór, ze względu na przepisy wymagające uzdatniania przemysłowej szarej wody i jej zwrotu do środowiska. Elektrownie termoelektryczne wykorzystujące chłodnie kominowe charakteryzują się wysokim zużyciem, prawie równym ich poborowi, ponieważ większość pobieranej wody jest odparowywana w ramach procesu chłodzenia. Pobór jest jednak niższy niż w systemach chłodzenia z jednorazowym przepływem .

Nawadnianie terenów zielonych i pól golfowych

Miejskie tereny zielone i pola golfowe zwykle wymagają jakiejś formy nawadniania. Pola golfowe są często celem nadużywania nadmiernej ilości wody, zwłaszcza w bardziej suchych regionach. Wiele pól golfowych wykorzystuje głównie lub wyłącznie uzdatnioną wodę ściekową, co ma niewielki wpływ na dostępność wody pitnej.

Środowisko

Wyraźne zużycie wody w środowisku również stanowi bardzo mały, ale rosnący odsetek całkowitego zużycia wody. Woda środowiskowa może obejmować wodę zmagazynowaną w spiętrzeniach i uwalnianą do celów środowiskowych (woda zatrzymana w środowisku), ale częściej jest to woda zatrzymana w drogach wodnych poprzez ustawowe limity poboru. Zużycie wody w środowisku obejmuje nawadnianie naturalnych lub sztucznych terenów podmokłych, sztucznych jezior, których celem jest stworzenie siedlisk dzikich zwierząt, przepławki dla ryb oraz zrzuty wody ze zbiorników, które mają pomóc rybom w tarle lub przywrócić bardziej naturalne systemy przepływu.

Korzystanie ze środowiska nie ma charakteru konsumpcyjnego, ale może zmniejszać dostępność wody dla innych użytkowników w określonych godzinach i miejscach. Na przykład, uwolnienie wody ze zbiornika w celu ułatwienia tarła rybom może nie być dostępne dla gospodarstw w górnym biegu rzeki, a woda zatrzymana w rzece w celu utrzymania zdrowia dróg wodnych nie byłaby dostępna dla poboru wody w dolnym biegu rzeki.

Rekreacja

Rekreacyjne wykorzystanie wody jest głównie związane z jeziorami, tamami, rzekami lub oceanami. Jeżeli zbiornik wodny jest utrzymywany w stanie pełniejszym niż w przypadku rekreacji, to zatrzymaną wodę można zaliczyć do wykorzystania rekreacyjnego. Przykładami są wędkarze, narciarze wodni, miłośnicy przyrody i pływacy.

Wykorzystanie rekreacyjne jest zwykle niezużyteczne. Jednak wykorzystanie rekreacyjne może zmniejszyć dostępność wody dla innych użytkowników w określonych godzinach i miejscach. Na przykład woda zatrzymana w zbiorniku, aby umożliwić pływanie łodzią późnym latem, nie jest dostępna dla rolników podczas wiosennego sezonu sadzenia. Woda uwalniana do raftingu może nie być dostępna do wytwarzania energii wodnej w czasie szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną.

Wyzwania i zagrożenia

Zagrożenia dla dostępności zasobów wodnych obejmują: niedobór wody, zanieczyszczenie wody, konflikty wodne i zmiany klimatyczne .

Niedobór wody

Stres wodny w poszczególnych krajach w 2019 r.

Niedobór wody (ściśle związany z niedoborem wody lub kryzysem wodnym) to brak zasobów wody słodkiej, aby zaspokoić standardowe zapotrzebowanie na wodę. Zdefiniowano dwa rodzaje niedoboru wody: fizyczny lub ekonomiczny niedobór wody. Fizyczny niedobór wody to sytuacja, w której nie ma wystarczającej ilości wody, aby zaspokoić wszystkie potrzeby, w tym te potrzebne do efektywnego funkcjonowania ekosystemów . Obszary suche (na przykład Azja Środkowa i Zachodnia oraz Afryka Północna) często cierpią z powodu fizycznego niedoboru wody. Z drugiej strony ekonomiczny niedobór wody jest spowodowany brakiem inwestycji w infrastrukturę lub technologię pobierania wody z rzek, warstw wodonośnych lub innych źródeł wody lub niewystarczającą zdolnością człowieka do zaspokojenia zapotrzebowania na wodę. Znaczna część Afryki Subsaharyjskiej charakteryzuje się ekonomicznym niedoborem wody.

Istotą globalnego niedoboru wody jest rozbieżność geograficzna i czasowa między zapotrzebowaniem na słodką wodę a jej dostępnością. Na poziomie globalnym i w ujęciu rocznym dostępna jest wystarczająca ilość słodkiej wody, aby zaspokoić takie zapotrzebowanie, ale przestrzenne i czasowe różnice w zapotrzebowaniu na wodę i jej dostępności są duże, co prowadzi do fizycznego niedoboru wody w kilku częściach świata w określonych porach roku. Głównymi siłami napędowymi rosnącego globalnego zapotrzebowania na wodę są wzrost liczby ludności na świecie , poprawa standardów życia , zmiana wzorców konsumpcji (na przykład zmiana diety w kierunku większej ilości produktów pochodzenia zwierzęcego) oraz rozwój rolnictwa nawadnianego . Zmiany klimatyczne (w tym susze czy powodzie ), wylesianie , zwiększone zanieczyszczenie wód i marnotrawstwo wody również mogą powodować niedostateczne zaopatrzenie w wodę . Niedobór zmienia się w czasie w wyniku naturalnej zmienności hydrologicznej , ale zmienia się jeszcze bardziej w zależności od dominującej polityki gospodarczej , podejścia do planowania i zarządzania. Można oczekiwać, że niedobór będzie się nasilał wraz z większością form rozwoju gospodarczego , ale jeśli zostanie prawidłowo zidentyfikowany, wiele jego przyczyn można przewidzieć, uniknąć lub je złagodzić.

Zanieczyszczenie wody

Zanieczyszczona woda

Zasobom wodnym zagraża wiele rodzajów zanieczyszczenia wody, ale najbardziej rozpowszechnione, zwłaszcza w krajach rozwijających się, jest odprowadzanie nieoczyszczonych ścieków do wód naturalnych; ta metoda odprowadzania ścieków jest najczęstszą metodą w krajach słabo rozwiniętych, ale jest również powszechna w krajach quasi rozwiniętych, takich jak Chiny, Indie, Nepal i Iran . Do wody trafiają ścieki, szlam, śmieci, a nawet toksyczne zanieczyszczenia. Nawet jeśli ścieki są oczyszczane, nadal pojawiają się problemy. Oczyszczone ścieki tworzą osady , które mogą być składowane na wysypiskach, rozrzucane na lądzie, spalane lub wyrzucane do morza. Oprócz ścieków, zanieczyszczenia niepunktowe, takie jak spływy rolnicze , są znaczącym źródłem zanieczyszczenia w niektórych częściach świata, wraz z miejskimi spływami deszczowymi i odpadami chemicznymi wyrzucanymi przez przemysł i rządy.

Woda i konflikt

Konflikt wodny to termin opisujący konflikt między krajami, stanami lub grupami o prawa dostępu do zasobów wodnych. ONZ uznaje, że woda spory wynikać z przeciwstawnych interesów użytkowników wody, publicznych lub prywatnych. Na przestrzeni dziejów pojawia się wiele konfliktów o wodę, choć rzadko toczą się tradycyjne wojny o samą wodę. Zamiast tego woda była historycznie źródłem napięć i czynnikiem konfliktów, które zaczynają się z innych powodów. Jednak konflikty wodne powstają z kilku powodów, m.in. sporów terytorialnych, walki o zasoby i przewagi strategicznej. Kompleksowa internetowa baza danych konfliktów związanych z wodą — Water Conflict Chronology — została opracowana przez Pacific Institute . Ta baza danych zawiera wykaz przemocy nad wodą sięgającą prawie 6000 lat.

Zmiana klimatu

Zmiana klimatu może mieć znaczący wpływ na zasoby wodne na całym świecie ze względu na bliskie powiązania między cyklem klimatycznym a cyklem hydrologicznym . Rosnące temperatury zwiększą parowanie i doprowadzą do wzrostu opadów, chociaż będą występować regionalne różnice w opadach . Zarówno susze, jak i powodzie mogą występować częściej w różnych regionach w różnym czasie, a na obszarach górskich oczekuje się dramatycznych zmian w opadach śniegu i topnieniu śniegu . Wyższe temperatury wpłyną również na jakość wody w sposób, który nie jest dobrze poznany. Możliwe skutki obejmują zwiększoną eutrofizację . Zmiana klimatu może również oznaczać wzrost zapotrzebowania na nawadnianie gospodarstw rolnych, zraszacze ogrodowe, a być może nawet baseny. Obecnie istnieje wiele dowodów na to, że zwiększona zmienność hydrologiczna i zmiany klimatu mają i będą miały i nadal będą miały głęboki wpływ na sektor wodny poprzez cykl hydrologiczny, dostępność wody, zapotrzebowanie na wodę i alokację wody na poziomie globalnym, regionalnym, dorzecza i lokalnym .

FAO Organizacji Narodów Zjednoczonych stwierdza, że ​​do 2025 r. 1,9 miliarda ludzi będzie żyło w krajach lub regionach z całkowitym niedoborem wody, a dwie trzecie światowej populacji może być narażonych na stres. Bank Światowy dodaje, że zmiana klimatu może dogłębnie zmienić przyszłe wzorce zarówno dostępności, jak i wykorzystania wody, zwiększając w ten sposób poziom stresu wodnego i niepewności, zarówno w skali globalnej, jak i w sektorach zależnych od wody.

Szacuje się, że GEO-2000 na rok 2025 przewiduje, że 25 krajów afrykańskich będzie cierpieć z powodu niedoboru wody lub jej deficytu.

Zarządzanie i zarządzanie

Zarządzanie zasobami wodnymi i zarządzanie nimi są różnie traktowane przez różne kraje. Na przykład w Stanach Zjednoczonych The United States Geological Survey (USGS) i jego partnerzy monitorowania zasobów wodnych, prowadzenie badań i informowania społeczeństwa o jakości wody gruntowej.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki