آب شیرین کالای کمیاب آینده

در تمام دنيا، ذوب برف قسمت بزرگي از جابجايي آب در طبيعت است. در اقليم سردتر بخش زيادي از جريان چشمه‌ها و جريان رودخانه‌ها از ذوب برف و يخ مي‌باشد. هنگام سيلاب، ذوب سريع برف باعث لغزش زمين‌ و جريان‌هاي غليظ مي‌شود.

راه مناسب براي فهم تأثير ذوب برف بر جريان رودخانه‌ها نگاه كردن به آبنمود يا هيدروگراف زير است كه جريان متوسط روزانه‌ (ميانگين جريان در هر روز) براي چهار سال در رودخانه‌ي نورث فورك در محل سد نورث فورك در كاليفرنياي آمريكا نشان مي‌دهد. هيدروگراف، نموداري است كه نشان مي‌دهد در هر زمان چه شدت جرياني آب در يك رودخانه در يك محل مشخص وجود دارد. ضمناً واحد شدت

جريان مترمكعب در ثانيه (حجم در واحد زمان) مي‌باشد. قله‌ي اين نمودار كه حداكثر شدت جريان را نشان مي‌دهد به دليل ذوب شدن برف مي‌باشد. در فروردين ماه سال ۲۰۰۰ ميلادي شدت جريان حدود ۳۴ مترمكعب در ثانيه مي‌باشد در صورتي كه در مرداد ماه كه تمام برف‌ها ذوب شده‌اند،‌ جريان آب در رودخانه كاهش مي‌يابد و به حدود ۶/۱ تا ۱/۲ متر مكعب در ثانيه مي‌رسد.

جريان ناشي از ذوب برف در فصل‌هاي مختلف و سال‌هاي مختلف متفاوت مي‌باشد. حداكثر جريان در سال ۲۰۰۰ را با حداكثر جريان در سال ۲۰۰۱ مقايسه كنيد. به نظر مي‌رسد كه يك خشكسالي شديد در منطقه‌ي كاليفرنيا در سال ۲۰۰۱ اتفاق افتاده است. كمبود حجم ذخيره‌ي آب برف در

زمستان كمتر از مقدار آب دردسترس در بقيه‌ي سال مي‌باشد. اين موضوع بر روي حجم آب داخل مخازن پايين‌دست تأثير مي‌گذارد و اين موضوع نيز يعني حجم آب كمتر براي كشاورزي، شرب و بهداشت مردم.

جريان آب سطحي (رواناب): آب بارندگي كه بر روي سطح خاكي حركت مي‌كند و به رودخانه‌ها مي‌روند

رواناب سطحي بارندگي روي سطح زمين مي‌باشد
بسياري از مردم فكر مي‌كنند كه بارندگي‌ها بر روي خشكي‌ها مي‌ريزند، روي آنها جريان مي‌يابند(رواناب) و به سمت رودخانه‌ها مي‌روند و در نهايت به داخل اقيانوس‌ها تخليه مي‌شوند. اما واقعاً قضيه كمي پيچيده‌تر مي‌باشد، چون‌كه رودخانه‌ها دائم در حال گرفتن آب و دادن آب به زمين مي‌باشند. اما به هرحال، باز هم بيشتر آب داخل رودخانه‌ها مستقيماً از بارندگي‌ها و رواناب آنها مي‌باشد.

معمولاً بخشي از باران به زمين نفوذ مي‌كند، اما وقتي باران به زمين كاملاً خيس يا غير قابل نفوذ برخورد مي‌كند، مانند جاده‌ي آسفالته و يا پشت‌بام خانه‌ها، شروع به جاري شدن در جهت ارتفاع كمتر خواهد كرد. در طي يك باران با شدت زياد، شايد شما رگه‌هاي كوچك جريان آب را كه به سمت سراشيبي مي‌روند را ديده باشيد. اين شكل نشان مي‌دهد كه چگونه رواناب وارد يك نهر كوچك مي‌شود. رواناب در اين شرايط روي زمين لخت حركت مي‌كند و رسوب‌ و دانه‌هاي خاك را نيز با خود حمل مي‌كند و به داخل رودخانه مي‌آورد (كه براي كيفيت آب مناسب نيست). اين رواناب راه خود را براي بازگشت به اقيانوس شروع كرده است.

مانند تمام اجزاي ديگر چرخه‌ي آب ارتباط بين رواناب سطحي و بارندگي در زمان و مكان مختلف، متفاوت مي‌باشد. تقريباً رگبارهاي جنگل آمازون و صحراي جنوب‌غربي ايالات متحده همانند هم هستند اما الگوهاي مختلفي از رواناب را ايجاد مي‌كنند. رواناب‌هاي سطحي توسط عوامل

هواشناسي، زمين‌شناسي و عوارض زمين (پستي‌ها و بلندي‌ها) متأثر مي‌شوند. فقط حدود يك سوم بارندگي روي خشكي‌ها به نهرها و رودخانه‌ها مي‌رسند و از آنجا به اقيانوس‌ها باز مي‌گردند. دو سوم ديگر، تبخير مي‌شوند، تعرق پيدا مي‌كنند و يا به داخل آب‌هاي زيرزميني نفوذ مي‌يابند. رواناب‌هاي سطحي همچنين توسط انسان‌ها براي موارد مختلف مصرف مي‌شوند.

جريان آب: حركت آب در رودخانه‌ها
دفتر بررسي‌هاي زمين‌شناسي ايالات متحده آمريكا از كلمه ”جريان آب“ به منظور حجم آب جاري در رودخانه‌ها، نهرها يا جوي‌ها استفاده مي‌نمايد.
اهميت رودخانه‌ها

رودخانه‌ها نه تنها براي انسان‌ها ، بلكه براي زنده‌ماندن همه چيز و در همه جا مهم هستند. رودخانه‌ها نه تنها براي تفريح كردن بلكه براي تأمين آب شرب، آبياري كشاورزي، توليد برق، حمل و نقل رودخانه‌ايي (مثل رودخانه كارون)، تهيه‌ي غذا و حمل آلودگي‌ها (كه خوشبختانه يك قسمت از اين آلودگي‌ها را مي‌توانند پالايش كنند) مورد استفاده قرار مي‌گيرند. رودخانه‌ها براي همه نوع گياهان و جانوران مهم هستند. رودخانه‌ها به آب‌هاي زيرزميني نيز از طريق نفوذ آب از بستر خود كمك مي‌كنند تا هميشه آب كافي داشته باشند.

حوزه‌هاي آبريز و رودخانه‌ها
وقتي كه در مورد رودخانه‌ها فكر مي‌كنيد، خيلي مهم است كه در مورد حوزه‌هاي آبريز نيز فكر كنيد. حوزه‌ي آبريز چيست؟ هر جا كه هستيد بايستيد و به سمتي نگاه كنيد كه هنگام بارندگي آب روي زمين به همان سمت مي‌رود. با اين‌كار شما در يك نقطه‌ي حوزه‌ي آبريز (از نوع شهري) نزديك به خانه خود هستيد و به سمت نقطه‌ي انتهايي نگاه مي‌كنيد. حوزه‌ي آبريز بخشي از يك خشكي است كه تمام آب بارش يافته و يا آب جاري شده در اين خشكي به يك نقطه‌ي انتهايي برسند.

حوزه‌ي آبريز مي‌تواند به كوچكي يك جاي پا و يا به بزرگي يك كشور باشد. حوزه‌ي آبريز مركزي ايران حدود دو سوم كل ايران را دربر مي‌گيرد. همچنين يكي از حوزه‌هاي آبريز در استراليا كمي از كل مساحت ايران كوچك‌تر است. هر حوزه‌ي آبريز بزرگ از چندين حوزه‌ي آبريز كوچك تشكيل شده است. حوزه‌هاي آبريز مهم هستند چراكه جريان آب و كيفيت آب يك رودخانه به تمام اجزاي داخل حوزه‌ي آبريز و تأثير انسان‌ها در آن دارد. با آنچه كه تعريف شد، مي‌توان به اين نتيجه رسيد كه

داخل حوزه‌هاي آبريز جاده‌ها، جنگل‌ها و حتي شهر‌ها نيز قرار دارند. مثلاً شهر تبريز داخل حوزه‌ي آبريز آجي‌چاي (تلخه رود) مي‌باشد و يا اهواز داخل حوزه‌ي آبريز رودخانه‌ي كارون مي‌باشد.
جريان رودخانه‌ها دائماً تغيير مي‌كنند

جريان آب دائماً در حال تغيير است، روزانه و حتي دقيقه به دقيقه اين تغيير ادامه دارد. البته، مهمترين عامل در اين تغييرات رواناب ناشي از بارندگي مي‌باشد. بارندگي باعث خواهد شد تا آب داخل رودخانه‌ها بالا بيايد و برعكس، فقط هنگامي سطح آب در داخل يك رودخانه بالا مي‌آيد كه در نقاط مرتفع و بالايي يك حوزه‌ي آبريز، بارندگي شده باشد. تقريباً مي‌توان گفت كه اندازه‌ي رودخانه‌ها بستگي به اندازه‌ي حوزه‌ي آبريز آنها دارد. رودخانه‌هاي بزرگ، حوزه‌هاي آبريز بزرگ دارند؛ رودخانه‌هاي كوچك نيز حوزه‌هاي آبريز كوچك‌تر دارند. به همين صورت، ابعاد مختلف رودخانه‌ها در برابر بارندگي‌ها نيز عكس‌العمل مختلف دارند. رودخانه‌هاي بزرگ افزايش و كاهش سطح آب آرام‌تري نسبت به يك رودخانه‌ي كوچك‌تر دارند. در يك حوزه‌ي آبريز كوچك، سطح آب در رودخانه در عرض

چند ساعت و يا حتي چند دقيقه افزايش و كاهش مي‌يابد. اما در رودخانه‌هاي بزرگ، روزها طول خواهد كشيد تا سطح آب بالا بيايد و روزها نيز بايد سپري شود تا سطح آب به حالت اوليه خود برگردد.
ذخيره‌ي آب شيرين: آب شيرين روي سطح زمين وجود دارد
يكي از بخش‌هاي مهمي كه در چرخه‌ي آب وجود دارد و براي حيات انسان‌ها ضروري است، آب شيرين موجود بر روي سطح زمين است. مي‌گوييد نه؟! خوب كافيست كه از همسايه‌تان، از يك گوجه فرنگي، از يك ماهي قزل‌آلا و بالاخره از يك پشه‌ي مزاحم بپرسيد كه رودخانه‌ها چقدر مهم هستند!! جريان آب سطحي شامل نهرها، آبگير‌ها، درياچه‌ها، مخازن (درياچه‌هاي ساخته دست بشر) و آب شيرين داخل تالاب‌ها هستند.

ميزان آب داخل رودخانه‌ها و درياچه‌ها با توجه به ورود و خروج آب آنها، متفاوت مي‌باشد. ورودي آب به آنها مي‌تواند از بارش، رواناب‌هاي سطحي اطراف، نشت آب از آب زيرزميني به آب سطحي و انشعاب‌هاي وارد شده به رودخانه در مسير آن باشد. خروجي‌هاي آب از درياچه‌ها و رودخانه‌ها نيز عبارتند از تبخير و ورود آب به آب‌هاي زيرزميني. همچنين انسان نيز براي مصارف مختلف آب را مورد بهره‌برداري قرار مي‌دهد. از طرف ديگر محل آب‌هاي سطحي نيز در طول زمان و مكان دچار تغيير مي‌شود.
آب‌هاي سطحي براي ادامه‌ي زندگي

همان‌طور كه در عكس دلتاي نيل در مصر ديده مي‌شود، زندگي مي‌تواند حتي در صحرا با حضور آب سطحي (و يا زيرزميني) شكوفا شود. آب روي زمين حقيقتاً باعث پايداري و ثبات زندگي خواهد شد. وقتي آب سطحي به سمت پايين حركت مي‌كند، باعث ورود آب به آب زيرزميني خواهد شد و آبخوان‌ها به وجود مي‌آيند. شايد فكر كنيد كه ماهي‌ها مي‌توانند در آب شور درياها زندگي كنند و نيازي به آب شيرين ندارند ولي اگر آب شيرين به اقيانوس‌ها بازنگردد، به‌دليل تبخير، آب اقيانوس‌ها آن‌قدر شور خواهد شد كه حتي ديگر ماهي‌ها نيز قادر به ادامه‌ي حيات نخواهند شد.
آب شيرين به طور نسبي در دنيا كمياب است. فقط حدود ۳ درصد از كل آب‌هاي دنيا آب

شيرين هستند و درياچه‌ها و تالاب‌هاي آب شيرين در دنيا فقط حدود ۲۹/۰ درصد از آب‌هاي شيرين در دنيا را تشكيل مي‌دهند. ۲۵ درصد از كل آب شيرين در دنيا در درياچه‌ي بايكال در جنوب سيبري و در روسيه مي‌باشد. ۲۵ درصد ديگر آب شيرين در دنيا در درياچه‌ي بزرگ ( كه شامل درياچه‌هاي هورون، ميشيگان، سوپريور، اري و اونتاريو مي‌باشد) در مرز ايالات متحده و كانادا ذخيره شده است. رودخانه‌ها تنها ۰۰۶/۰ درصد از كل آب شيرين در دنيا را شامل مي‌شوند. با اين شرايط مي‌توان تصور كرد كه زندگي روي زمين زنده به چيزي است كه فقط يك قطره در يك ديگ است!

نفوذ: حركت به سمت پايين آب از سطح زمين به زيرزمين

آب زيرزميني از بارندگي شروع مي‌شود

در هرجايي از دنيا، بخشي از آب كه به شكل باران و برف بارش مي‌يابند به سطح زيرين خاك و سنگ نفوذ مي‌يابند. مقدار اين نفوذ بستگي به عوامل متعددي دارد. نفوذ آب به درون يخ‌هاي گرينلند تقريباً صفر است، در صورتي‌كه در عكس بالا ديديد كه يك نهر به شكل كامل داخل يك غار نفوذ مي‌كند.

 

بخشي از آبي كه نفوذ مي‌كند در لايه‌ي سطحي كم عمق مي‌ماند و ممكن است به درون يك نهر يا رود نشت پيدا كند. بخش ديگري از آب ممكن است به اعماق پايين‌تر برود و آبخوان‌هاي زيرزميني را تغذيه نمايد. اگر آبخوان‌ها به اندازه كافي متخلخل باشند كه آب بتواند به داخل آنها نفوذ كند،

مردم مي‌توانند با حفر چاه از آب اين آبخوان‌ها استفاده نمايند. آب مي‌تواند مسافت زيادي را در زير زمين سفر كند و به‌عنوان ذخيره‌ي آب زيرزميني براي مدت طولاني بدون بازگشت به سطح زمين و يا نشت به يك بدنه‌ي آبي ديگر مثل اقيانوس‌ها و يا رودخانه‌ها به حساب آيد.
آب زيرسطحي
وقتي كه آب بارندگي به سطح زيرين خاك نفوذ پيدا مي‌كند، معمولاً دو لايه‌ي غير اشباع و اشباع بوجود مي‌آورد. در منطقه‌ي غير اشباع، مقداري آب در بازشدگي‌هاي بين سنگ‌ها وجود دارد ولي در زير آن آبي وجود ندارد. در بالاي منطقه‌ي غير اشباع، لايه‌ي خاك وجود دارد. لايه‌ي خاك داراي فواصلي است كه به وسيله‌ي ريشه‌ي گياهان بوجود آمده و باعث خواهد شد تا بارندگي‌ها از آن نفوذ نمايند. آب در اين ناحيه توسط ريشه‌ي گياهان به مصرف مي‌رسد. زير منطقه‌ي غير اشباع، منطقه‌ي اشباع وجود دارد كه آب كاملاً فضاي بين سنگ‌ها و ذرات خاك را پر كرده‌است. انسان مي‌تواند با حفر چاه تا اين منطقه آب را پمپاژ كند.

 

ذخيره آب زيرزميني: آب براي مدت‌هاي طولاني در زير سطح زمين وجود دارد
آب ذخيره شده، بخشي از چرخه‌ي آب مي‌باشد

مقدار زيادي از آب در زير زمين ذخيره شده است. اين آب،‌ اما هنوز مي‌تواند حركت كند، هر چند خيلي آرام، ولي هنوز به عنوان بخشي از چرخه‌ي عظيم آب به شمار مي‌رود. بخش بزرگي از آب زيرزميني داراي منشاء بارندگي مي‌باشد كه به سطح زيرين خاك نفوذ يافته‌. بالاترين لايه‌ي خاك، منطقه‌ي غير اشباع مي‌باشد، جايي كه مقدار آب در آن در طي زمان تغيير مي‌كند، اما خاك را خيس نمي‌كند. زير اين لايه، منطقه‌ي اشباع وجود دارد كه تمام خلل وفرج، ترك‌ها، فاصله‌ي بين سنگ‌ها و ذرات خاك پر از آب مي‌باشد. كلمه‌ي ”آب زيرزميني“ به اين منطقه اتلاق مي‌شود. حجم آب زيادي در اين آبخوان‌ها ذخيره مي‌شود و زندگي بسياري از مردم در دنيا به آب زيرزميني بستگي دارد.
براي پيدا كردن آب، زير پاي خودتان را ببينيد….. سطح ايستابي

اميدوارم كه قدر زحمات يك ساعته‌ي من براي سوراخ كردن زمين در زير آفتاب سوزان ساحل را بدانيد! اين بهترين راه براي نشان دادن برخي از مسايل است. مثلاً در يك عمق مشخص، در زير زمين، همه‌جا از آب اشباع است، منتها اگر به اندازه‌ي كافي خاك نفوذ‌پذير باشد و اجازه‌ي داخل شدن آب به حفره را بدهد. سطح بالايي اين منطقه را سطح ايستابي مي‌گويند. سطح آب در اين حفره برابر سطح آب در دريا است. اگر شما اين حفره را در كنار درياي آزاد و يا ساحل اقيانوس‌ها حفر مي‌كرديد، به دليل جذر و مد سطح آب دريا و يا اقيانوس بالا و پايين مي‌رفت و درنتيجه سطح آب در اين حفره نيز بالا و پايين مي‌رفت.

اين حفره مثال خوبي براي آب زير‌زميني است. اگر در اين حفره آب شيرين بود، آن وقت مي‌شد با يك سطل از آن براي مصارف مختلف آب برداشت كرد. خوب، حالا سعي كنيد با يك سطل اين حفره را از آب خالي كنيد. اما مي‌بينيد كه بلافاصله از آب پر مي‌شود، چون ماسه‌ي ساحل بسيار نفوذپذير است و آب موجود در دريا سريعاً به حفره مي‌رسد (كه البته براي چاه‌هاي آب شرب كنار ساحل اين موضوع اصلاً خوب نيست، زيرا بجاي آب شيرين، آب شور جاي آن را مي‌گيرد). به اين

چاه‌ها كه سريعاً پر مي‌شوند، چاه با آبدهي بالا مي‌گويند. براي رسيدن به آب شيرين كافي است كه يك چاه به اندازه‌اي عميق حفر شود كه به آبخوان برسد. اين چاه ممكن است كه چندين ده متر و يا چند صد متر عمق داشته باشد، اما مهم اين است كه اصول آبدهي آنها همگي شبيه همان حفره‌ي كنار ساحل مي‌باشد، دسترسي به آب در منطقه‌ي اشباع و جايي كه تمام فضاهاي بين سنگ‌ها و ذرات خاك پر از آب است.

تخليه آب زيرزميني: خارج شدن آب از زير زمين

شما هميشه بخشي از آب را كه به چشم مي‌توان ديد را تجربه كرده‌ايد، آب درياچه‌ها و رودخانه‌ها، يخ، باران و برف. اما حجم بزرگي از آب قابل ديدن نيست، جريان آبي كه در زير زمين در حال حركت است. انسان هزاران سال است كه از آب زيرزميني استفاده كرده‌است و اين كار براي آب شرب و آبياري اراضي كشاورزي كماكان ادامه دارد. زندگي بر روي زمين به همان اندازه كه به آب سطحي وابسته است، به آب زيرزميني نيز بستگي دارد.

آب زيرزميني در زيرزمين جريان دارد

بخشي از بارش كه روي زمين اتفاق مي‌افتد، به زير زمين نفوذ كرده و تبديل به آب زيرزميني مي‌شود. بخشي از اين آب بسيار نزديك به سطح است و تبديل به نشت آب به نهرها و يا رودخانه مي‌شوند، اما بخش بزرگتري از آن به دليل جاذبه‌ي زمين، به اعماق زمين نفوذ مي‌كند.

همان‌طور كه در شكل نشان داده شده است، جهت و سرعت آب در زير زمين بستگي به مشخصات آبخوان و لايه‌هاي زير زمين دارد (در سنگ‌هاي متراكم، آب زمان زيادي براي حركت در بين آنها نياز خواهد داشت). حركت آب در زير زمين بستگي به نفوذپذيري (آب تا چه ميزان راحت‌تر و يا سخت‌تر مي تواند در بين لايه‌هاي خاك حركت كند) و تخلخل (مقدار فضاي باز در بين خاك و سنگ) دارد. اگر سنگ و خاك به آب اجازه بدهند كه نسبتاً آزاد در بين لايه‌ها حركت نمايد، آب زيرزميني

مي‌تواند فواصل طولاني را درمدت چند روز طي نمايد. اما آب زيرزميني همچنين مي‌تواند به اعماق پايين‌تر نفوذ كند و در نتيجه هزاران سال طول مي‌كشد تا اين آب مجدداً به زمين بازگردد.

چشمه‌ها: جايي كه آب زيرزميني به سطح زمين تخليه مي‌شود
چشمه چيست؟

يك چشمه، نتيجه‌ي پر شدن يك آبخوان و سرريز شدن آن به سطح زمين است. ابعاد و اندازه‌ي چشمه‌ها از چشمه‌هاي كوچك آب كه بعد از يك بارندگي ايجاد مي‌شوند تا چشمه‌هاي بزرگي كه منشاء رودخانه‌هاي بزرگ مانند كارون مي‌شوند متغير است.
چشمه‌ها در هر نوع سنگي مي‌توانند شكل بگيرند، اما معمولاً آنها را مي‌توان در سنگ‌آهك‌ها و دولوميت (نوعي سنگ آهك) كه به راحتي مي‌شكنند و مي‌توانند در بارندگي‌ها حل بشوند وتوليد اسيد كنند،‌يافت مي‌شوند. وقتي كه سنگ حل مي‌شود و شكسته مي‌شود، آب در فضاي بوجود آمده در سنگ‌ها جريان مي‌يابد. اگر آب به شكل افقي جريان يابد، بالاخره در يك نقطه به سطح زمين مي‌رسد و يك چشمه بوجود مي‌آيد.

آب چشمه‌ها هميشه تميز و شفاف نيستند

آب چشمه‌ها معمولاً شفاف و بي‌رنگ است. اما برخي از چشمه‌ها، گاهي داراي رنگ چاي هستند، مثل همان چشمه كه در عكس ديده شد. رنگ قرمز و يا قهوه‌ايي آن نشان مي‌دهد كه آب در ارتباط با مواد معدني در زير زمين بوده است، مانند آهن. از طرف ديگر مي‌توان به اين نتيجه رسيد كه آب جريان يافته به جاي عبور از خلل وفرج، از يك كانال بزرگ بدون فيلتر شدن در خاك براي حذف مواد رنگي عبور كرده است كه به آن كارست مي‌گويند.

چشمه‌هاي آبگرم
چشمه‌هاي آبگرم، چشمه‌هاي معمولي هستند كه در آنها آب خروجي گرم و يا در برخي نقاط،‌ آب جوش و به همراه حباب‌هاي گل است مانند چشمه‌هاي موجود در پارك ملي يلوستون، ويومينگ ايالات متحده آمريكا. بسياري از چشمه‌هاي آبگرم، در مناطقي هستند كه فعاليت‌هاي آتشفشاني جديد داشته‌اند و آب به دليل نزديكي به سنگ‌هاي داغ زير سطح زمين، گرم مي‌شود. سنگ‌ها هر چه داراي عمق بيشتري باشند، گرم‌تر مي‌شوند و هنگامي‌كه آب به عمق فرو رفته به يك شكاف بزرگ برسد،‌راهي براي رسيدن به سطح زمين پيدا مي‌كند و در نتيجه تبديل به يك چشمه آبگرم خواهد شد. چشمه‌هاي آبگرم، در تمام نقاط دنيا اتفاق مي‌افتند و حتي همزيستي با كوه‌هاي يخي دارند، چنانچه كه در گرينلند مي‌توان مشاهده كرد.

توزيع جهاني آب
براي توضيح نسبتاً كامل براي مقدار آب در جهان، مي‌توانيد به نمودار و جدول زير نگاه كنيد. حالا، شما مي‌دانيد كه چرخه‌ي آب تشريح حركت آب در دنيا است، بنابراين نمودار و جدول زير وضعيت آب در يك نقطه كه وضع فعلي مي‌باشد را نشان مي‌دهد و اگر شما به هزاران و يا ميليون‌ها سال پيش بازگرديد، اين اعداد ممكن است متفاوت باشند.

توجه كنيد كه ۹۶ درصد از كل حجم ۱۳۸۶ ميليون كيلومتر مكعب (يعني به اندازه‌ي ۴۶ ميليون و ۲۰۰ هزار برابر اتاق خواب شما!)آب شور مي‌باشد. از ۴ درصد باقي‌مانده، بيش از ۶۸ درصد در يخ و يخچال‌هاي طبيعي مي‌باشد. منابع آب شيرين، مانند رودخانه‌ها و درياچه‌ها، فقط ۹۳۱۰۰ كيلومتر مكعب كه فقط ۱ قسمت از ۷۰۰ قسمت كل آب مي‌باشد. اما با اين وجود، رودخانه‌ها و درياچه‌ها مهمترين منبع آب تمامي مردم روي زمين مي‌باشند.

مقادير تخميني توزيع آب در جهان:
منبع آب حجم آب به كيلومتر مكعب حجم آب به مايل مكعب درصد آب شيرين درصد كل حجم آب
اقيانوس‌ها، درياها و گذرگاه‌ها ۱,۳۳۸,۰۰۰,۰۰۰ ۳۲۱,۰۰۰,۰۰۰ — ۹۶٫۵
توده‌هاي يخ،‌يخچال‌ها و برف‌هاي دائمي ۲۴,۰۶۴,۰۰۰ ۵,۷۷۳,۰۰۰ ۶۸٫۷ ۱٫۷۴
آب زيرزميني ۲۳,۴۰۰,۰۰۰ ۵,۶۱۴,۰۰۰ — ۱٫۷
شيرين ۱۰,۵۳۰,۰۰۰ ۲,۵۲۶,۰۰۰ ۳۰٫۱ ۰٫۷۶
شور ۱۲,۸۷۰,۰۰۰ ۳,۰۸۸,۰۰۰ — ۰٫۹۴
رطوبت خاك ۱۶,۵۰۰ ۳,۹۵۹ ۰٫۰۵ ۰٫۰۰۱
يخ زيرزميني و يخ دائمي ۳۰۰,۰۰۰ ۷۱,۹۷۰ ۰٫۸۶ ۰٫۰۲۲
درياچه‌ها ۱۷۶,۴۰۰ ۴۲,۳۲۰ — ۰٫۰۱۳
شيرين ۹۱,۰۰۰ ۲۱,۸۳۰ ۰٫۲۶ ۰٫۰۰۷
شور ۸۵,۴۰۰ ۲۰,۴۹۰ — ۰٫۰۰۶
اتمسفر ۱۲,۹۰۰ ۳,۰۹۵ ۰٫۰۴ ۰٫۰۰۱
آب تالاب‌ها ۱۱,۴۷۰ ۲,۷۵۲ ۰٫۰۳ ۰٫۰۰۰۸
رودخانه‌ها ۲,۱۲۰ ۵۰۹ ۰٫۰۰۶ ۰٫۰۰۰۲

آب بيولوژيكي ۱,۱۲۰ ۲۶۹ ۰٫۰۰۳ ۰٫۰۰۰۱
كل ۱,۳۸۶,۰۰۰,۰۰۰ ۳۳۲,۵۰۰,۰۰۰ – ۱۰۰

خواص آبهاي شيرين و شور

آب شور از جابجايي و حركت آب روي خشكي در گذر زمان پديد آمده است. اجزاء تخته سنگ ها سائيده شده به محلول نمكيتبديل شده اند. يادآوري شود كه واژه نمك تنها نمك طعام را در برنمي گيرد، بلكه به مواد شيميايي زيادي كه در گروه نمك ها دسته بندي مي شوند،هم اطلاق مي شود آب شور و آب دريا، مشخصاَ شبيه به آبهاي شيرين هستند البته با تفاوتهاي قآبل ملاحظه اي ،آن هم به خاطر آب شور و آب دريا ، مشخصاَ شبيه به آبهاي شيرين هستند البته با تفاوتهاي قآبل

ملاحظه اي، آن هم به خاطر نمكي كه در آب حل شده است. براي نمونه غلظت آب دريا (مقاومت دروني يك ماده از جريان يافتن) ببيشتر از آب شيرين مي باشد تنها به دليل شوري بالاتري كه دارد. بنآبراين چگالي آب دريا بيشتر استو آب دريا در مقايسه با آب خالص از نقطه انجماد پائين تر از نقطه جوش بالاتري برخوردار است. شناور شدن اشياء در آب شور آسانتر از شناور شدن در آب شيرين

است . خيلي از انسانها مي توانند به آساني در آب دريا شناور شوند اما در آب شيرين نمي توانند چنين كاري كنند. به اين دليل كه، آبي كه محتواي نمك دارد چگالتر است. بنآبراين اشيائي كه در آب شيرين نمي توانند شناور بمانند ممكن است بتوانند در آب دريا شنارو شوند. شناور بودن به معناي نگه داشتن و قرار گرفتن ماده اي روي ماده ء ديگري است. براي نمونه، يك بالن داراي هليم، در هوا غوطه ور ميشود چرا كه سبكتر است و چگالي كمتري دارد. اگر شما بخواهيد با فشار يك شيء را به سطح زير آب بفرستيد، دوباره به سمت بالا بر مي گردد و شناور مي ماند.

آب شيرين كالاى كمياب آينده

۷۰
درصد از سياره خاكى ما پوشيده از آب است. با وجود اين در گزارش زيست محيطى سازمان ملل، «Geo-4» پيش بينى مى شود كه در سال ۲۰۵۰ پنج ميليارد و يك ميليون نفر از كمبود آب رنج خواهند برد. به گزارش دويچه وله، تنها ۳ درصد از منابع آب كره زمين، آب شيرين قابل نوشيدن است و بشر تنها به يك درصد از اين سه درصد دسترسى دارد: از آب شيرين موجود در جهان، ۷

۰ درصد براى كشاورزى۲۰، درصد در بخش صنايع و تنها ده درصد آن براى مصارف خانگى استفاده مى شود. پس جاى تعجب نيست كه هم اكنون بر اساس گزارش سازمان ملل، يك ميليارد و دو ميليون انسان از دسترسى به آب نوشيدنى، محرومند. در اين گزارش پيش بينى شده كه در سا

 

ل ،۲۰۵۰ پنج ميليارد و يك ميليون نفر از كمبود آب رنج خواهند برد. اما هر انسان روزانه دست كم به چند ليتر آب احتياج دارد؟ پاسخ ۲۰ تا ۵۰ ليتر است. هر شهروند معمولى آلمانى روزانه ۱۲۶ ليتر آب مصرف مى كند در آمريكا اين مقدار به بيش از ۳۰۰ ليتر مى رسد!

در به در به دنبال آب
در كنار محدوديت منابع آب شيرين، رشد جمعيت، آلودگى منابع آب شيرين و نابودى محيط زيست از عواملى هستند كه به بشر، محتاج هميشگى آب، خبر از آينده اى تيره مى دهند. اين آينده تيره بيش از پيش دامنگير ساكنان قاره آفريقا و آسيا خواهد بود، جايى كه از هم اكنون كمبود آب بيش از ساير قاره ها خودنمايى مى كند. در كنار عوامل گوناگون، توزيع نابرابر منابع آب شيرين در بخش هاى گوناگون كره زمين و نبود تكنولوژى لازم براى بهره بردارى و مصرف مجدد آب در دو قاره آسيا و آفريقا، تأمين آب آشاميدنى را براى ساكنان اين دو قاره با مشكل مواجه كرده است. در اين دو قاره اغلب، رسيدن به آب آشاميدنى برابر است با كارى طاقت فرسا. در بيشتر كشورهاى آفريقايى، آب

از چاله ها و بركه هايى به دست مى آيد كه آبشخور حيوانات نيز هستند. اين آب آشاميدنى، آلوده به ميكروب، ويروس و انگل هايى است كه سلامتى مصرف كنندگان را به خطر مى اندازند. اگر چه آلمان از نظر منابع آب هنوز غنى است، اما طبق گزارش هاى مركزكارشناسى «پيامدهاى تغييرات جوى و تطابق با آنان» ريزش باران در تابستان كم و كمتر مى شود. از سوى ديگر افزايش دما كه تبخير بيشتر آب هاى سطحى را به دنبال دارد، سال به سال مسأله كمبود آب را براى ساكنان

كشورهاى قاره سبز، از جمله آلمان جدى تر مى كند. سرچشمه بحران آب را نه تنها در انسان ها كه بايد در ساختارهاى سياسى و اقتصادى جهانى جستجو كرد كه مسئوليت تقسيم و توزيع وكنترل آب را بر عهده گرفته اند. براى تضمين تأمين آب آشاميدنى در جهان از هم اكنون بايد به فكر چاره بود. با بهره بردارى صحيح، تصحيح الگوى مصرف و با طرح ها و برنامه هاى كارآمد و تازه بايد از هم اكنون به جنگ با كمبود آب رفت، پيش از آن كه جنگ آينده، جنگ بر سر منابع آب باشد.

 

چند طرح نو براى به دست آوردن آب شيرين
طرح هاى تازه براى به دست آوردن آب شيرين بايد به گونه اى باشند كه تأمين آب آشاميدنى مورد نياز انسان را تضمين كنند. اگر چه تا تأمين كامل آب مورد نياز ساكنان كره زمين، راه طولانى در پيش است، اما در اين مسير گام هاى مثبتى برداشته شده است. از جمله طراحى وسايلى كه با آنان از آب شور آب آشاميدنى به دست مى آيد.

تبديل آب باران به آب آشاميدنى
آب باران از طريق يك سيستم لوله اى از سقف خانه به درون خانه هدايت مى شود. با فيلترهاى پيش رفته آب باران به حدى پالايش مى شود كه براى استفاده در سيفون توالت ها، ماشين لباسشويى يا آبيارى باغچه، بدون افزودن مواد شيميايى، قابل استفاده باشد. آب به دست آمده از اين راه هنوز براى مصارفى چون نوشيدن يا حمام كردن مناسب نيست چرا كه بدون كنترل هاى

شيميايى، نمى توان تضمين كرد كه اين آب آلوده به باكترى نيست. اين روش در مناطق خشك با نزولات جوى پايين راه حل مناسبى نيست اما در اروپا روش خوبى براى صرفه جويى در مصرف آب است.

آب از رطوبت هوا
در مناطق خشك و كويرى با ريزش جوى ساليانه پايين، به راه حل ديگرى نياز است. اهالى يك روستا در شيلى از روش جالبى براى رسيدن به آب آشاميدنى استفاده مى كنند كه به آن «شكار مه» مى گويند. در اين روش مه در تورها و شبكه هاى ريز بافتى محاصره مى شود. مه به دام افتاده بر روى دانه هاى شبكه تقطير شده و قطره هاى توليد شده از طريق لوله ها به عنوان آب آشاميدنى به روستا مى رسند. دانشجويان دانشگاه هلسينكى درست با تكيه به همين روش

دستگاهى اختراع كرده اند كه براى به دست آوردن آب در مناطق كويرى كمك بسيار بزرگى است.

آب شیرین از آب دریا
براى به دست آوردن آب شيرين از آب دريا دو راه وجود دارد: در تأسيسات نمك زداى حرارتى، آب دريا حرارت داده مى شود و از بخار آن آب تازه به دست مى آيد.در روش ديگر آب دريا با گذر از يك ديافراگم كه به گونه اى انتخابى مواد را از خود عبور مى دهد، نمك زدايى مى شود. مصرف بالاى انرژى و انتشار گازهاى گلخانه اى از معايب اين روش هستند. براى رفع اين مشكل چاره اى انديشيده شده: «نيروگاه هاى موجى» از تراكم انرژى موج هاى دريا بهره گرفته و از اين راه انرژى توليد مى كنند. به اين ترتيب مشكل توليد و انتشار گاز CO2 برطرف مى شود.

ذخيره گرزندگى
يك مخترع بريتانيايى بطرى ساخته است كه با آن مى توان آب شيرين به دست آورد. اين اختراع كه «Lifesaver» نام دارد، با كمك يك فيلتر، كوچكترين مواد سمى و ويروس هاى موجود در آب را كه از ۱۵ نانومتر بزرگ ترند، بدون استفاده از مواد شيميايى جدا مى كند. اين بطرى با آب آلوده پر شده و به وسيله پمپى كه با نيروى بازو كار مى كند، آب آلوده را فيلتر كرده و به آب آشاميدنى تبديل مى كند. اين روش هرچند كه راه حلى براى به دست آوردن آب در مقياس هاى بزرگ نيست اما در

كشورهاى فقيرى كه هر روزه با آب آلوده سر و كار دارند، راه حل مناسب و نجات دهنده اى است. از سوى ديگر قيمت اين بطرى ۳۲۵ يوروست، مبلغى كه براى ساكنان كشورهاى در حال توسعه و فقير به معناى ثروت است.

مطالعات فراواني روي چگونگي شيرين سازي و تهيه آب شرب صورت گرفته كه تبديل آب دريا به آب قابل شرب از جمله مهمترين آنهاست. اما آنچه مسلم است در هر حال نياز به منابع جديد آب وجود دارد. اما همه اين مطالعات به دو نتيجه كلي رسيده است:
* تغيير در نوع زندگي؛ بدين معني كه هر فرد بايد ميزان آب مصرفي شخصي خود را كاهش دهد.
* استفاده از منابع جديد آب

طبعا با شرايط موجود، تنها راه استفاده از منابع جديد آب، شيرين سازي آب شور است كه از دهه ۱۹۸۰ و ۹۰ در خاورميانه به عنوان راه حلي موثر برگزيده شد. يكي از بهترين روش هاي شيرين سازي آب شور به روش فشار اسمزي معكوس مشهور است كه انگليس نيز تاسيسات شيرين سازي آب تيمز را بر همين پايه ساخته است.

روش كار دستگاه آب شيرين كن اسمزي معكوس، چنين است:
۱- آب از مصب رودخانه يا دريا وارد مي شود.
۲- آب شور حاوي يون هاي سديم و كلريد است.
۳- فشار وارده از بالا آب شور را به غشاي اطراف مخزن مي فشارد.
۴- غشاي نيمه نفوذپذير داراي ميليون ها منفذ ميكروسكوپي (بس

يار ريز) است.
۵- آب شيرين قابل نوشيدن از غشا بيرون مي آيد.
۶- آب غليظ حاوي نمك خارج مي شود.

هدرروی آب
میزان آب شیرین موجود همچنان در حد یك درصد ثابت خواهد ماند. بقیه آب جهان شامل آب شور اقیانوسها یا آب شیرین موجود در دو قطب، در خاك، برف و رطوبت است. آبیاری كشتزارها در همه جا با هدرروی فراوان آب همراه است. روشهای كشاورزی نامناسب و قیمت های یارانه ای آب كه تناسبی با هزینه واقعی آن ندارد و انگیزه ای برای صرفه جویی دربر ندارد باعث هدرروی بیشتر آب می شود.در حالی كه ۷۰ درصد آب جهان صرف كشاورزی می شود، در فاصله نه چندان زیادی از كشتزارها، شهرها با كمبود شدید آب و قیمتهای بالا روبرو هستند. مثلاً در بخشی از ایالت كالیفرنیا كشاورزان بابت هر فوت جریب آب ۵۰/۱۵ دلار می پردازند در حالی كه شهرنشینان جنوب این ایالت بابت همین مقدار آب ۴۳۱ دلار می پردازند.

اتلاف در صنعت
كشاورزی تنها مقصر نیست. اگر به صنعت و تولید نگاه كنیم، وضعیت دلسردكننده است. نظام تولید در كشورها عمدتاً باز است یعنی آب وارد می شود و در پایان فرایند تولید دور ریخته می شود. به این ترتیب، منبع تجدیدپذیر ارزشمندی از دست می رود. تولید یك خودرو به ۳۹ هزار گالن (هر گالن ۷۸/۳ لیتر) نیاز دارد. تولید یك بشكه نفت ۱۸۰۰ گالن، یك تن فولاد ۶۲ هزار گالن و یك نیمه رسانه ۳۰۰۰ گالن آب می خواهد. گوشی های تلفن همراه را در نظر بگیرید كه این روزها همه جا هست. فقط تولید تراشه هركدام از آنها به هزاران گالن آب نیاز دارد. تولید خواربار نیز با مصرف زیاد آب همراه است.نیم كیلو نان یا برنج به یك تن آب نیاز دارد.

هرزروی آب
در كشورهای توسعه یافته و در حال توسعه، سرنوشت ۴۰ درصد از آب تولیدی معلوم نیست. این هرزروی شاید نتیجه نشت شبكه های فرسوده یا فساد باشد. اما عامل هرچه باشد، همه می بازند. موضوع روشن است. باید موضوع هرزروی آب را در این دو بخش _ تولید و كشاورزی- در نظر گرفت و برای آن راه حل پیدا كرد. برای مواجهه با چالش بهداشت و كمبود، یك عامل سوم یعنی انرژی وارد عرصه می شود. تصفیه و انتقال آب به انرژی بستگی دارد. چه در روستایی كوچك و چه در كلان شهری با ۲۰ میلیون نفر جمعیت، انرژی ارتباط تام و تمامی با آب آشامیدنی دارد. مؤسسه تحقیق نیروی برق برآورد می كند كه تا سال ،۲۰۵۰ جهان به ۷۰۰۰ گیگاوات برق دیگر فقط برای

تصفیه آب نیاز دارد.در حال حاضر تولید برق جهان حدود ۳۰۰۰ گیگاوات است. حال پرسش این است كه آیا ما از امكانات لازم برای تأمین شدید مصرف برق فقط برای تصفیه آب برخورداریم؟ احتمالاً خیر. از این رو، اتكا به ظرفیت فزاینده تولید برق راهی نیست كه بتوانیم انتخاب كنیم، بلكه باید راه فرآوری در كارآمدی و فناوری را در پیش گرفت.