Skip to main content
Global

13.3: מחסור במים ופתרונות

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209285

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    אחת המטרות הסביבתיות החשובות ביותר היא לספק מים נקיים לכל האנשים. למרבה המזל, מים הם משאב מתחדש וקשה להרוס אותם. אידוי ומשקעים משתלבים כדי לחדש את אספקת המים המתוקים שלנו ללא הרף; עם זאת, זמינות המים מסובכת על ידי תפוצתם הלא אחידה על פני כדור הארץ.

    מחסור במים

    משבר המים מתייחס למצב עולמי בו לאנשים באזורים רבים אין גישה למים מספקים, מים נקיים או שניהם. אקלים צחיח ואזורים מאוכלסים בצפיפות השתלבו באזורים רבים בעולם ליצירת מחסור במים, אשר צפויים להחמיר בשנים הקרובות עקב גידול האוכלוסייה, שימוש יתר במים, זיהום מים ושינויי אקלים. באופן ספציפי, שינויי האקלים משנים את דפוסי המשקעים וגורמים לחבילת השלג שמטעינה נהרות להתמוסס מוקדם יותר השנה. יתר על כן, עליית מפלס הים הקשורה לשינויי אקלים מחמירה את חדירת מי המלח.

    מחסור במים מתייחס למחסור במים, שיכול להיות פיזי או כלכלי (איור\(\PageIndex{a}\)). מחסור במים פיזיים הוא היעדר משאבי מים מספיקים באזור; כלומר, המים מתרוקנים מהר יותר מכפי שהם מתחדשים. דפוסי משקעים בלתי צפויים הקשורים לשינויי אקלים, המגבירים את הסיכון להצפות ובצורת, מחמירים את המחסור הפיזי במים. מחסור במים כלכלי מתרחש כאשר אנשים אינם יכולים להרשות לעצמם גישה למים. האו"ם מעריך כי למעלה ממחצית האוכלוסייה העולמית מתמודדת עם מחסור במים במשך חודש אחד או יותר בשנה (ראה דוח יעדי פיתוח בר קיימא 2019). על פי ארגון הבריאות העולמי ויוניסף, 785 מיליון אנשים חסרים גישה אפילו לשירות מי שתייה בסיסי (ראה מי שתייה) ושני מיליארד אנשים חסרים גישה לתברואה משופרת פשוטה כמו מחראה בור (ראה תברואה), ושלושה מיליארד אנשים חסרים מתקן לשטוף ידיים (ראה היגיינת ידיים לכולם). כתוצאה מכך, כמעט 829,000 אנשים מתים מדי שנה ממחלות שלשול, ו -297,000 מקרי מוות אלה מתרחשים בקרב ילדים מתחת לגיל חמש (ראה מי שתייה).

    מחסור במים פיזי וכלכלי עולמי מקודד בצבע על מפת עולם
    איור\(\PageIndex{a}\): אזורים העומדים בפני מחסור במים או מתקרבים אליו בשנת 2012. לחץ מים פיזי מתרחש בדרום מערב ארצות הברית, המזרח התיכון, צפון אפריקה, דרום הודו ודרום מזרח אוסטרליה. לחץ מים כלכלי מתרחש במרכז ומזרח אפריקה, מערב הודו ודרום מזרח אסיה. תמונה על ידי תוכנית הערכת המים העולמית (WWAP; נחלת הכלל).

    פתרונות לטיפול במחסור במים

    בעוד שחלק מהפעילויות האנושיות החריפו את משבר המים, בני אדם פיתחו גם טכנולוגיות לרכוש או לשמר טוב יותר מים מתוקים. הפתרונות לטיפול במחסור במים כוללים סכרים ומאגרים, קצירת מי גשמים, אמות מים, התפלה, שימוש חוזר במים וחיסכון במים.

    סכרים ומאגרים

    מאגרים (אגמים מלאכותיים) הנוצרים מאחורי סכרים בנהרות יכולים לאסוף מים בתקופות רטובות ולאחסן אותם לשימוש במהלך לחשים יבשים (איור\(\PageIndex{b}\)). הם יכולים לשמש גם לאספקת מים עירונית. יתרונות נוספים של סכרים ומאגרים הם הידרואלקטריות, בקרת שיטפונות ובילוי. חלק מהחסרונות הם אובדן אידוי של מים באקלים צחיח ושחיקת תעלות הנהר במורד הזרם. בנוסף, סכרים מפחיתים את זרימת המים במורד הזרם, מה שעלול להוביל לסכסוכים פוליטיים כאשר נהרות משתרעים על מדינות או מדינות.

    ההשפעות השליליות של המערכת האקולוגית של סכרים הן חסרון מרכזי נוסף. לדוגמה, סכרים משנים נהר לבית גידול של אגם ומפריעים לנדידה ולהשרצה של דגים. יתר על כן, התחממות מי השטח במילואים משפיעה על טמפרטורת המים במורד הזרם, ומשפיעה על הדגים וחסרי החוליות המימיים המותאמים למים קרים יותר. סכרים לוכדים גם משקעים שאחרת היו ממשיכים לזרום במורד הנהר, יוצרים בית גידול ומספקים חומרים מזינים במורד הזרם.

    מבט אווירי של סכר הובר מראה מבנה בטון החוסם תעלת מים רחבה (נהר הקולורדו). אגם מיד נמצא בפינה הימנית העליונה.
    איור\(\PageIndex{b}\): סכר הובר על נהר הקולורדו בנבאדה. מאחורי הסכר נמצא אגם מיד, המאגר הגדול ביותר בארצות הברית. תמונה מאת Dsimic (CC-BY-SA).

    קצירת מי גשמים

    קצירת מי גשמים כוללת תפיסה ואגירת מי גשמים לפני שהם מגיעים לקרקע. האיור \(\PageIndex{c}\) מציג מערכת מורכבת לאיסוף מי גשמים (מערכת לכידת מי גשם) המוצעת למבנים פדרליים, אך מערכות קטנות ופשוטות יותר (הנקראות לפעמים חביות גשם) יכולות לשמש בעלי בתים בודדים (איור\(\PageIndex{d}\)).

    מערכת קצירת מי גשמים מכילה מיכל אחסון מים גלילי מתכת גדול ומספר צינורות, פילטרים ובקרות.
    איור\(\PageIndex{c}\): הרכיבים של מערכת איסוף מי גשמים כוללים (1) מערכת האיסוף המורכבת משטח הגג ומרזבים הלוכדים מי גשמים ושולחים אותם אל (2) מסנן הכניסה, מסך שתופס פסולת גדולה. (3) מסיט השטיפה הראשון מסיר פסולת שלא נלכדה על ידי מסנן הכניסה מהזרם הראשוני של מי גשמים. (4) מיכל האחסון מורכב מחומר שרף פוליאסטר בדרגת מזון שאושר על ידי מנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA)), שצבעו ירוק ועוזר להפחית את צמיחת החיידקים. (5) הצפת יתר היא זרבובית ניקוז שמשחררת עודפי מים אם מיכל האחסון מלא. מערכת הבקרה (6) עוקבת אחר מפלס המים ומערכת הסינון, ומערכת הטיפול (7) אחראית על סינון וחיטוי, טיפול במים עד לשתייה (בטוח לשתייה). המשאבה (8) מעבירה מים דרך המערכת למקום בו ישמשו, ומונע הזרימה האחורית (9) מבטיח כי מים לא יוכלו לזרום לאחור דרך המערכת במקרים של לחץ מים נמוך (כאשר מיכל האחסון נמוך). (10) מד הזרימה (עם לוגר נתונים) מודד את ייצור המים. ספק הכוח (11) עשוי להסתמך על מקורות אנרגיה קונבנציונליים או אנרגיה סולארית, ומחוון מפלס המים (12) עוקב אחר מפלס המים במיכל האחסון. הכיתוב שונה ותמונה ממשרד היעילות האנרגטית והאנרגיה המתחדשת, משרד האנרגיה (נחלת הכלל).
    חבית גשם מפלסטיק עם ברז אוספת גשם מזרבובית הניקוז של הבית.
    איור\(\PageIndex{d}\): חבית גשם היא מערכת פשוטה לאיסוף מי גשמים. בעלי בתים משתמשים בדרך כלל במים המאוחסנים כדי להשקות את הגנים שלהם. תמונה מאת וולטון לבונדה, USFWS (נחלת הכלל).

    אמות מים

    אמות מים יכולות להעביר מים מהמקום בו הם נמצאים בשפע למקום בו הם נחוצים. אמות מים יכולות להיות שנויות במחלוקת וקשות פוליטית במיוחד אם מרחקי העברת המים גדולים. חסרון אחד הוא הסטת המים עלולה לגרום לבצורת באזור שממנו נשאבים המים. לדוגמה, אגם אוונס ואגם מונו במרכז קליפורניה החלו להיעלם לאחר שזרימת הנהר שלהם הופנתה לאמה של לוס אנג'לס (איור). \(\PageIndex{e}\) ללא אספקת מים, אגם אוונס התייבש והפך למקור עיקרי לחומר חלקיקי, המזהם את האוויר במהלך סופות אבק (ראה זיהום אוויר). אגם אוונס נותר יבש כמעט לחלוטין, אך אגם מונו התאושש משמעותית יותר בגלל התערבות משפטית. למידע נוסף על אמת המים של לוס אנג'לס כאן.

    אמת המים של לוס אנג'לס היא תעלה מלאכותית פתוחה ומפותלת הזורמת במורד גבעה
    איור\(\PageIndex{e}\): אמת המים של לוס אנג'לס מסיטה את זרימתם של כמה נהרות מזרח קליפורניה לעיר לוס אנג'לס. תמונה מאת לוס אנג'לס (CC-BY-SA).

    התפלה

    שיטה אחת שיכולה למעשה להגדיל את כמות המים המתוקים על פני כדור הארץ היא התפלה, הכוללת הסרת מלח מומס ומינרלים ממי ים או מי תהום מלוחים (איור). \(\PageIndex{f}\) יתרון בגישה זו הוא שיש אספקה כמעט בלתי מוגבלת של מים מלוחים. ישנן מספר דרכים להתפלת מי ים כולל רתיחה, סינון, אלקטרודיאליזה (הפעלת זרם חשמלי להסרת היונים המרכיבים מלחים) ואוסמוזה הפוכה (איור). \(\PageIndex{g}\) כל ההליכים הללו יקרים בינוני עד מאוד ודורשים הזנת אנרגיה ניכרת, מה שהופך את המים המיוצרים ליקרים בהרבה ממים מתוקים ממקורות קונבנציונליים. בנוסף, התהליך יוצר שפכים מלוחים מאוד, אשר חייב להיות מסולק ויוצר השפעה סביבתית משמעותית. התפלה נפוצה בעיקר במזרח התיכון, שם אנרגיה מנפט בשפע אך מים דלים.

    מפעל התפלה פורט סטנוואק מורכב מארבעה מגדלי מתכת גליליים
    איור\(\PageIndex{f}\): מפעל התפלה פורט סטנוואק בבנייה בדרום אוסטרליה. תמונה מאת ומנקוב (CC-BY-SA).
    אוסמוזה הפוכה בתרשים על ידי צינור בצורת U עם מים מזוהמים משמאל, קרום במרכז ומים נקיים מימין.
    איור\(\PageIndex{g}\): אוסמוזה הפוכה היא שיטה אחת להתפלה. בתהליך זה מופעל לחץ (A) על מי מלח, המכילים יונים (אטומים או מולקולות טעונות) ומזהמים אחרים (C). המים נאלצים דרך קרום חדיר למחצה (D), שדרכו המזהמים אינם יכולים לעבור. מים מתוקים נקיים שבטוחים לשתייה (E) מופצים לאחר מכן (F). תמונה מאת קולבי פישר (CC-BY-SA).

    שימוש חוזר במים (מיחזור מים)

    מיחזור מים מתייחס לשימוש חוזר במים למטרות מתאימות כגון חקלאות, אספקת מים עירונית, תהליכים תעשייתיים ושיקום סביבתי (איור\(\PageIndex{h}\)). זה יכול להתרחש בקנה מידה של משק בית בודד, למשל, התקנת אינסטלציה שמנתבת מחדש מים שנקזו מהכיור כדי לשטוף את האסלה. מיחזור מים יכול להתרחש גם בקנה מידה גדול. לדוגמא, שפכים ממערכת הביוב מטופלים באופן קבוע במידה מסוימת, אך ניתן לטפל בהם עוד יותר כדי לייצר מים ראויים לשתייה (שהם בטוחים לשתייה) ואז לשאוב אותם לאקוויפרים מדולדלים. גישה זו מגבילה את חדירת המים המלוחים של אקוויפרים ליד החוף ומפחיתה את התלות במשקעים ובחדירה לאחר מכן להטענת אקוויפרים. מחוז המים של מחוז אורנג' בקליפורניה העסיק מערכת זו בעקבות קמפיין מידע כדי להסביר את תהליך הטיהור ולהבטיח את אמון הציבור בבטיחות השפכים המטופלים.

    נוף עם דוגמאות למקורות מים והזדמנויות לשימוש חוזר במים, כגון לחקלאות, מי תהום, אספקת מים לשתייה וכו'.
    איור\(\PageIndex{h}\): תרשים זרימה של שימוש חוזר במים. מים עיליים, מי תהום ומים ממאגרים עוברים טיפול במי שתייה. משם הוא משרת מטרות מסחריות, תעשייתיות וביתיות ותומך בתשתיות ירוקות. מים משומשים מטופלים במידה הדרושה למטרתם (טיפול מתאים למטרה). טיפול ושימוש בהתאמה למטרה כוללים שיקום סביבתי, טעינת מי תהום, שימוש חוזר בחקלאות, הגדלת מים עיליים, שימוש חוזר נייד, שימוש חוזר בהשקיה, שימוש חוזר ביתי, שימוש חוזר תעשייתי ושימוש חוזר מסחרי. פריקה ממבנים תעשייתיים, ביתיים ומסחריים מעובדת באמצעות טיפול בשפכים. תמונה מאת EPA (נחלת הכלל).

    שימור מים

    חיסכון במים מתייחס לשימוש בפחות מים ושימוש בהם ביעילות רבה יותר. ברחבי הבית, שימור יכול לכלול הן טכנולוגיות לחיסכון במים והן בהחלטות התנהגותיות. דוגמאות לטכנולוגיות לחיסכון במים כוללות מכונות כביסה יעילות גבוהה ומקלחות ושירותים עם זרימה נמוכה. התנהגויות חוסכות מים כוללות כיבוי המים בזמן שאתה מצחצח שיניים, מקלחת ומקלחות קצרות יותר במקום אמבטיות ותיקון ברזים דולפים. מדיח כלים משתמש בפחות מים מאשר שטיפת כלים ביד, במיוחד המדיח מופעל רק כשהוא מלא. באופן דומה, הפעלת פחות עומסים גדולים יותר של כביסה חוסכת מים ביחס לעומסים תכופים יותר וקטנים יותר. בחירת מזונות עם טביעת רגל נמוכה של מים (כמו ביצים) על פני אלה עם טביעת רגל גבוהה של מים (כמו בקר) יכולה גם לחסוך במים.

    גינון מציע מספר הזדמנויות לחיסכון במים. אם אתה חי באקלים יבש, שקול לגדל רק צמחייה מקומית וסובלנית לבצורת, הדורשת השקיה מועטה (איור\(\PageIndex{h}\)). כאשר אתם משקים את הגינה שלכם, עשו זאת רק לפי הצורך ומוקדם בבוקר, כאשר פחות מים יאבדו לאידוי. מערכות טפטוף מסייעות באספקת כמות המים הדרושה בלבד באופן שממזער את האידוי. ניתן ליישם אסטרטגיות אלו גם בהיקפים גדולים בחקלאות, דבר שחשוב ביותר בהתחשב בדרישות החקלאיות הגבוהות לאספקת המים שלנו ביחס לשימוש העירוני. אסטרטגיות שימור מים בחקלאות כוללות גידול יבולים באזורים שבהם הגשמים הטבעיים יכולים לתמוך בהם, מערכות השקיה יעילות יותר כגון מערכות טפטוף וחקלאות ללא עיבוד, מה שמפחית את הפסדי האידוי על ידי כיסוי הקרקע.

    גן של צמח יליד קליפורניה כולל פרגים קליפורניים כתומים בהירים
    איור\(\PageIndex{i}\): שימוש בצמחים חסכוניים במים והשקיה לא רק נראה יפה, אלא חוסך משאבים ותומך במגוון הביולוגי ובמאביקים טבעיים. תמונה וכיתוב ממחלקת משאבי המים של CA (נחלת הכלל).

    מים בבקבוקים אינם פתרון בר קיימא למשבר המים. מים בבקבוקים אינם בהכרח בטוחים יותר מאספקת המים הציבורית בארה"ב, הם עולים בממוצע פי 700 ממי ברז בארה"ב, ובכל שנה הם משתמשים בכ -200 מיליארד בקבוקי פלסטיק וזכוכית בעלי שיעור מיחזור נמוך יחסית. בהשוואה למי ברז, הוא משתמש בהרבה יותר אנרגיה, בעיקר בייצור בקבוקים והובלה למרחקים ארוכים. (רכישת מסנן מים היא פתרון בר קיימא יותר מאשר בקבוקי מים אם אתה לא אוהב את הטעם של מי ברז.)

    הפניות

    שתיית מים.2019. מי. גישה 2020-12-29.

    היגין ידני לכולם 2020. יוניסף. גישה 2020-12-29.

    תברואה, 2019. מי. גישה 2020-12-29.

    דוח יעדי פיתוח בר-קיימא 2019. האומות המאוחדות. גישה 2020-12-29.

    ייחוס

    שונה על ידי מליסה הא מהמקורות הבאים: