Skip to main content
Global

13.3: ندرة المياه والحلول

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    169196

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

    أحد أهم الأهداف البيئية هو توفير المياه النظيفة لجميع الناس. لحسن الحظ، تعتبر المياه موردًا متجددًا ويصعب تدميرها. يجتمع التبخر وهطول الأمطار لتجديد إمدادات المياه العذبة باستمرار؛ ومع ذلك، فإن توافر المياه معقد بسبب توزيعها غير المتكافئ على الأرض.

    ندرة المياه

    تشير أزمة المياه إلى الوضع العالمي حيث يفتقر الناس في العديد من المناطق إلى المياه الكافية أو المياه النظيفة أو كليهما. اجتمع المناخ الجاف والمناطق المكتظة بالسكان في أجزاء كثيرة من العالم لخلق نقص في المياه، والذي من المتوقع أن يزداد سوءًا في السنوات القادمة بسبب النمو السكاني والإفراط في استخدام المياه وتلوث المياه وتغير المناخ. على وجه التحديد، يغير تغير المناخ أنماط هطول الأمطار ويؤدي إلى ذوبان حزمة الثلج التي تعيد شحن الأنهار في وقت سابق من العام. علاوة على ذلك، يؤدي ارتفاع مستويات سطح البحر المرتبط بتغير المناخ إلى تفاقم تسرب المياه المالحة.

    تشير ندرة المياه إلى نقص المياه، والذي يمكن أن يكون ماديًا أو اقتصاديًا (الشكل\(\PageIndex{a}\)). ندرة المياه المادية هي نقص الموارد المائية الكافية في المنطقة؛ أي أن المياه تستنفد بسرعة أكبر من تجديدها. وتؤدي أنماط هطول الأمطار غير المتوقعة المرتبطة بتغير المناخ، والتي تزيد من خطر الفيضانات والجفاف، إلى تفاقم ندرة المياه المادية. تحدث ندرة المياه الاقتصادية عندما لا يستطيع الناس تحمل تكاليف الحصول على المياه. تقدر الأمم المتحدة أن أكثر من نصف سكان العالم يواجهون ندرة المياه لمدة شهر أو أكثر من السنة (انظر تقرير أهداف التنمية المستدامة 2019). وفقًا لمنظمة الصحة العالمية واليونيسيف، يفتقر 785 مليون شخص إلى إمكانية الوصول حتى إلى خدمة مياه الشرب الأساسية (انظر مياه الشرب) ويفتقر ملياري شخص إلى الوصول إلى خدمات الصرف الصحي المحسنة البسيطة مثل المراحيض الأرضية (انظر الصرف الصحي)، ويفتقر ثلاثة مليارات شخص إلى مرفق لغسل أيديهم (انظر نظافة اليدين للجميع). ونتيجة لذلك، يموت ما يقرب من 829،000 شخص كل عام بسبب أمراض الإسهال، وتحدث 297،000 من هذه الوفيات بين الأطفال دون سن الخامسة (انظر مياه الشرب).

    ندرة المياه المادية والاقتصادية العالمية مشفرة بالألوان على خريطة العالم
    الشكل\(\PageIndex{a}\): المناطق التي تواجه ندرة المياه أو تقترب منها في عام 2012. يحدث الإجهاد المائي المادي في جنوب غرب الولايات المتحدة والشرق الأوسط وشمال إفريقيا وجنوب الهند وجنوب شرق أستراليا. يحدث الإجهاد المائي الاقتصادي في وسط وشرق إفريقيا وغرب الهند وجنوب شرق آسيا. الصورة من البرنامج العالمي لتقييم المياه (WWAP؛ المجال العام).

    حلول لمعالجة نقص المياه

    في حين أدت بعض الأنشطة البشرية إلى تفاقم أزمة المياه، فقد طور البشر أيضًا تقنيات للحصول على المياه العذبة أو الحفاظ عليها بشكل أفضل. وتشمل الحلول لمعالجة نقص المياه السدود والخزانات، وجمع مياه الأمطار، والقنوات، وتحلية المياه، وإعادة استخدام المياه، والحفاظ على المياه.

    السدود والخزانات

    يمكن للخزانات (البحيرات الاصطناعية) التي تتشكل خلف السدود في الأنهار جمع المياه خلال الأوقات الرطبة وتخزينها للاستخدام أثناء فترات الجفاف (الشكل\(\PageIndex{b}\)). كما يمكن استخدامها لإمدادات المياه الحضرية. الفوائد الأخرى للسدود والخزانات هي الطاقة الكهرومائية والتحكم في الفيضانات والترفيه. بعض العيوب هي فقدان المياه بالتبخير في المناخات القاحلة وتآكل قناة النهر في اتجاه مجرى النهر. بالإضافة إلى ذلك، تقلل السدود من تدفق المياه في اتجاه مجرى النهر، مما قد يؤدي إلى صراعات سياسية عندما تمتد الأنهار عبر الولايات أو البلدان.

    الآثار البيئية السلبية للسدود هي عيب رئيسي آخر. على سبيل المثال، تقوم السدود بتحويل النهر إلى موطن بحيرة وتتداخل مع الهجرة وتفريخ الأسماك. علاوة على ذلك، يؤثر ارتفاع درجة حرارة المياه السطحية في الخزان على درجة حرارة المياه في اتجاه مجرى النهر، مما يؤثر على الأسماك واللافقاريات المائية التي تتكيف مع المياه الباردة. تحبس السدود أيضًا الرواسب التي كانت ستستمر في التدفق إلى أسفل النهر، مما يخلق موطنًا ويزود العناصر الغذائية في اتجاه مجرى النهر.

    يُظهر المنظر الجوي لسد هوفر هيكلًا خرسانيًا يعيق قناة مياه واسعة (نهر كولورادو). تقع بحيرة ميد في الزاوية اليمنى العليا.
    الشكل\(\PageIndex{b}\): سد هوفر على نهر كولورادو في نيفادا. خلف السد توجد بحيرة ميد، أكبر خزان في الولايات المتحدة. الصورة من ديميك (CC-BY-SA).

    حصاد مياه الأمطار

    يشمل حصاد مياه الأمطار التقاط وتخزين مياه الأمطار قبل وصولها إلى الأرض. \(\PageIndex{c}\)يوضح الشكل نظامًا معقدًا لتجميع مياه الأمطار (نظام التقاط مياه الأمطار) المقترح للمباني الفيدرالية، ولكن الأنظمة الأصغر والأبسط (تسمى أحيانًا براميل المطر) يمكن استخدامها من قبل أصحاب المنازل الفردية (الشكل\(\PageIndex{d}\)).

    يحتوي نظام تجميع مياه الأمطار على حاوية تخزين مياه أسطوانية معدنية كبيرة والعديد من الأنابيب والمرشحات وأدوات التحكم.
    الشكل\(\PageIndex{c}\): تشمل مكونات نظام تجميع مياه الأمطار (1) نظام التجميع الذي يتكون من سطح السقف والمزاريب التي تلتقط مياه الأمطار وترسلها إلى (2) مرشح المدخل، وهو شاشة تلتقط الحطام الكبير. (3) يقوم محول التدفق الأول بإزالة الحطام الذي لم يتم التقاطه بواسطة المدخل الفلتر من التدفق الأولي لمياه الأمطار. (4) يتكون خزان التخزين من مادة راتينج البوليستر الصالحة للطعام والمعتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA)، وهي خضراء اللون وتساعد على تقليل نمو البكتيريا. (5) الفائض عبارة عن صنبور تصريف يطلق الماء الزائد في حالة التخزين الخزان ممتلئ. يقوم نظام التحكم (6) بمراقبة مستوى المياه ونظام الترشيح، ونظام المعالجة (7) مسؤول عن الترشيح والتطهير ومعالجة المياه حتى تصبح صالحة للشرب (آمنة للشرب). تقوم المضخة (8) بنقل المياه عبر النظام إلى حيث سيتم استخدامها، ويضمن مانع التدفق العكسي (9) عدم تدفق المياه للخلف عبر النظام في حالات انخفاض ضغط الماء (عندما يكون خزان التخزين منخفضًا). (10) يقيس مقياس التدفق (مع مسجل البيانات) إنتاج المياه. قد يعتمد مصدر الطاقة (11) على مصادر الطاقة التقليدية أو الطاقة الشمسية، ويراقب مؤشر مستوى الماء (12) مستوى الماء في خزان التخزين. تم تعديل التسمية التوضيحية والصورة من مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة، وزارة الطاقة (المجال العام).
    برميل مطر بلاستيكي مع صنبور يجمع المطر من صنبور الصرف في المنزل.
    الشكل\(\PageIndex{d}\): برميل المطر هو نظام بسيط لتجميع مياه الأمطار. عادة ما يستخدم أصحاب المنازل المياه المخزنة لري حدائقهم. الصورة من والتون لافوندا، USFWS (المجال العام).

    قنوات

    يمكن للقنوات أن تنقل المياه من مكان وفرة المياه إلى حيث تكون هناك حاجة إليها. يمكن أن تكون القنوات المائية مثيرة للجدل وصعبة سياسيًا خاصة إذا كانت مسافات نقل المياه كبيرة. أحد العوائق هو أن تحويل المياه يمكن أن يسبب الجفاف في المنطقة التي يتم سحب المياه منها. على سبيل المثال، بدأت بحيرة أوينز وبحيرة مونو في وسط كاليفورنيا في الاختفاء بعد تحويل تدفق النهر إلى قناة لوس أنجلوس (الشكل\(\PageIndex{e}\)). بدون إمدادات المياه، جفت بحيرة أوينز وأصبحت مصدرًا رئيسيًا للجسيمات، مما أدى إلى تلويث الهواء أثناء العواصف الترابية (انظر تلوث الهواء). لا تزال بحيرة أوينز جافة تمامًا تقريبًا، لكن بحيرة مونو تعافت بشكل ملحوظ بسبب التدخل القانوني. تعرف على المزيد حول قناة لوس أنجلوس هنا.

    قناة لوس أنجلوس عبارة عن قناة اصطناعية مفتوحة ومتعرجة تتدفق إلى أسفل التل
    الشكل\(\PageIndex{e}\): تقوم قناة لوس أنجلوس بتحويل تدفق العديد من أنهار كاليفورنيا الشرقية إلى مدينة لوس أنجلوس. الصورة من لوس أنجلوس (CC-BY-SA).

    تحلية المياه

    إحدى الطرق التي يمكن أن تزيد فعليًا من كمية المياه العذبة على الأرض هي تحلية المياه، والتي تتضمن إزالة الملح الذائب والمعادن من مياه البحر أو المياه الجوفية المالحة (الشكل\(\PageIndex{f}\)). ومن مزايا هذا النهج أن هناك إمدادات غير محدودة تقريبًا من المياه المالحة. هناك عدة طرق لتحلية مياه البحر بما في ذلك الغليان والترشيح والغسيل الكهربائي (تطبيق تيار كهربائي لإزالة الأيونات التي تتكون منها الأملاح) والتناضح العكسي (الشكل\(\PageIndex{g}\)). كل هذه الإجراءات مكلفة بشكل معتدل إلى للغاية وتتطلب مدخلات كبيرة من الطاقة، مما يجعل المياه المنتجة أكثر تكلفة بكثير من المياه العذبة من المصادر التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، تنتج العملية مياه الصرف الصحي شديدة الملوحة، والتي يجب التخلص منها وإحداث تأثير بيئي كبير. تحلية المياه هي الأكثر شيوعًا في الشرق الأوسط، حيث الطاقة من النفط وفيرة ولكن المياه نادرة.

    تتكون محطة تحلية ميناء ستانفاك من أربعة أبراج أسطوانية معدنية
    الشكل\(\PageIndex{f}\): محطة تحلية ميناء ستانفاك قيد الإنشاء في جنوب أستراليا. الصورة من قبل فمينكوف (CC-BY-SA).
    تم رسم التناضح العكسي بواسطة أنبوب على شكل حرف U بمياه ملوثة على اليسار وغشاء في المنتصف ومياه نظيفة على اليمين.
    الشكل\(\PageIndex{g}\): التناضح العكسي هو أحد طرق تحلية المياه. في هذه العملية، يتم تطبيق الضغط (A) على المياه المالحة، التي تحتوي على أيونات (ذرات أو جزيئات مشحونة) وغيرها من الملوثات (C). يتم دفع الماء من خلال غشاء شبه منفذ (D)، لا يمكن للملوثات المرور من خلاله. ثم يتم توزيع المياه العذبة النظيفة الآمنة للشرب (E) (F). الصورة من كولبي فيشر (CC-BY-SA).

    إعادة استخدام المياه (إعادة تدوير المياه)

    تشير إعادة تدوير المياه إلى إعادة استخدام المياه لأغراض مناسبة مثل الزراعة وإمدادات المياه البلدية والعمليات الصناعية واستعادة البيئة (الشكل\(\PageIndex{h}\)). يمكن أن يحدث هذا على نطاق أسرة واحدة، على سبيل المثال، تركيب السباكة التي تعيد توجيه المياه التي يتم تصريفها من الحوض لغسل المرحاض. يمكن أن تحدث إعادة تدوير المياه أيضًا على نطاق واسع. على سبيل المثال، تتم معالجة مياه الصرف الصحي من نظام الصرف الصحي بانتظام إلى حد ما، ولكن يمكن معالجتها بشكل أكبر لإنتاج مياه صالحة للشرب (وهي آمنة للشرب) ثم ضخها في طبقات المياه الجوفية المستنفدة. يحد هذا النهج من تسرب المياه المالحة إلى طبقات المياه الجوفية بالقرب من الساحل ويقلل الاعتماد على هطول الأمطار والتسلل اللاحق لإعادة تغذية طبقات المياه الجوفية. استخدمت منطقة مياه مقاطعة أورانج في كاليفورنيا هذا النظام بعد حملة إعلامية لشرح عملية التنقية وضمان ثقة الجمهور في سلامة مياه الصرف الصحي المعالجة.

    منظر طبيعي يحتوي على أمثلة لمصادر المياه وفرص إعادة استخدام المياه، مثل الزراعة والمياه الجوفية وإمدادات مياه الشرب وما إلى ذلك.
    الشكل\(\PageIndex{h}\): مخطط انسيابي لإعادة استخدام المياه. تخضع المياه السطحية والمياه الجوفية والمياه من الخزانات لمعالجة مياه الشرب. ومن هناك، فإنها تخدم الأغراض التجارية والصناعية والمنزلية وتدعم البنية التحتية الخضراء. تتم معالجة المياه المستعملة بالقدر اللازم لغرضها (معالجة مناسبة للغرض). تشمل المعالجة والاستخدام المناسبين للغرض استعادة البيئة، وإعادة تغذية المياه الجوفية، وإعادة الاستخدام الزراعي، وزيادة المياه السطحية، وإعادة الاستخدام المحمول، وإعادة استخدام الري، وإعادة الاستخدام المنزلي، وإعادة الاستخدام الصناعي، وإعادة الاستخدام التجاري. تتم معالجة التصريف من المباني الصناعية والمنزلية والتجارية من خلال معالجة مياه الصرف الصحي. صورة من وكالة حماية البيئة (المجال العام).

    الحفاظ على المياه

    يشير الحفاظ على المياه إلى استخدام كميات أقل من المياه واستخدامها بشكل أكثر كفاءة. في جميع أنحاء المنزل، يمكن أن يشمل الحفظ كلاً من تقنيات توفير المياه والقرارات السلوكية. تشمل أمثلة تقنيات توفير المياه غسالات الملابس عالية الكفاءة والدشات والمراحيض منخفضة التدفق. تشمل سلوكيات الحفاظ على المياه إيقاف تشغيل المياه أثناء تنظيف أسنانك، والاستحمام لفترات أقصر بدلاً من الاستحمام، وإصلاح الصنابير المتسربة. تستخدم غسالة الأطباق كمية أقل من المياه مقارنة بغسلها يدويًا، خاصة أن غسالة الأطباق لا تعمل إلا عندما تكون ممتلئة. وبالمثل، فإن تشغيل كميات أقل وأكبر من الغسيل يحافظ على المياه مقارنة بالأحمال الأصغر والأكثر تكرارًا. يمكن أيضًا أن يؤدي اختيار الأطعمة ذات البصمة المائية المنخفضة (مثل البيض) على تلك ذات البصمة المائية العالية (مثل لحم البقر) إلى الحفاظ على المياه.

    توفر البستنة العديد من الفرص لتوفير المياه. إذا كنت تعيش في مناخ جاف، ففكر في زراعة النباتات المحلية فقط التي تتحمل الجفاف، والتي تتطلب القليل من الري (الشكل\(\PageIndex{h}\)). عندما تقوم بري حديقتك، قم بذلك فقط حسب الحاجة وفي الصباح الباكر، عندما تفقد كمية أقل من المياه بسبب التبخر. تساعد أنظمة التقطير في توفير الكمية المطلوبة فقط من الماء بطريقة تقلل التبخر. يمكن أيضًا تطبيق هذه الاستراتيجيات على نطاقات واسعة في الزراعة، وهو أمر مهم للغاية بالنظر إلى الطلبات الزراعية العالية على إمدادات المياه لدينا مقارنة بالاستخدام البلدي. تشمل استراتيجيات الحفاظ على المياه في الزراعة زراعة المحاصيل في المناطق التي يمكن أن تدعمها الأمطار الطبيعية، وأنظمة الري الأكثر كفاءة مثل أنظمة الري بالتنقيط، والزراعة بدون حراثة، مما يقلل من خسائر التبخر من خلال تغطية التربة.

    تحتوي حديقة النباتات الأصلية في كاليفورنيا على خشخاش كاليفورنيا البرتقالي اللامع
    الشكل\(\PageIndex{i}\): إن استخدام النباتات ذات الكفاءة في استخدام المياه والري لا يبدو جميلًا فحسب، بل يوفر الموارد ويدعم التنوع البيولوجي والملقحات الطبيعية. صورة وتعليق من إدارة الموارد المائية بكاليفورنيا (المجال العام).

    المياه المعبأة ليست حلاً مستدامًا لأزمة المياه. المياه المعبأة ليست بالضرورة أكثر أمانًا من إمدادات المياه العامة في الولايات المتحدة، فهي تكلف في المتوسط حوالي 700 مرة أكثر من مياه الصنبور الأمريكية، وتستخدم كل عام ما يقرب من 200 مليار زجاجة بلاستيكية وزجاجية ذات معدل إعادة تدوير منخفض نسبيًا. بالمقارنة مع مياه الصنبور، فإنها تستخدم المزيد من الطاقة، خاصة في تصنيع الزجاجات والنقل لمسافات طويلة. (يعد شراء فلتر مياه حلاً أكثر استدامة من المياه المعبأة إذا كنت لا تحب طعم مياه الصنبور.)

    المراجع

    مياه الشرب. 2019. الذين. تم الوصول إليها في 2020-12-29.

    نظافة اليدين للجميع. 2020. يونيسيف. تم الوصول إليها في 2020-12-29.

    الصرف الصحي. 2019. الذين. تم الوصول إليها في 2020-12-29.

    تقرير أهداف التنمية المستدامة. 2019. الأمم المتحدة. تم الوصول إليها في 2020-12-29.

    الإسناد

    تم تعديله بواسطة Melissa Ha من المصادر التالية: