Skip to main content
Query

13.3: Uhaba wa Maji na Ufumbuzi

  • Page ID
    166062
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Moja ya malengo muhimu zaidi ya mazingira ni kutoa maji safi kwa watu wote. Kwa bahati nzuri, maji ni rasilimali mbadala na ni vigumu kuharibu. Uvukizi na mvua huchanganya kujaza maji yetu safi daima; hata hivyo, upatikanaji wa maji ni ngumu na usambazaji wake usiofaa juu ya Dunia.

    Uhaba wa Maji

    Mgogoro wa maji unahusu hali ya kimataifa ambako watu katika maeneo mengi hawana upatikanaji wa maji ya kutosha, maji safi, au vyote viwili. Hali ya hewa kali na maeneo yenye wakazi wengi wamejiunga katika sehemu nyingi za dunia ili kusababisha uhaba wa maji, ambao unakadiriwa kuwa mbaya zaidi katika miaka ijayo kutokana na ukuaji wa idadi ya watu, matumizi ya maji, uchafuzi wa maji, na mabadiliko ya hali ya hewa. Hasa, mabadiliko ya hali ya hewa hubadilisha mwelekeo wa mvua na husababisha pakiti ya theluji ambayo hurejesha mito kuyeyuka mapema mwaka. Zaidi ya hayo, kupanda kwa viwango vya bahari kuhusishwa na mabadiliko ya hali ya hewa kuwa mbaya zaidi maji ya chumvi intrusion.

    Uhaba wa maji unamaanisha uhaba wa maji, ambayo inaweza kuwa ya kimwili au kiuchumi (takwimu\(\PageIndex{a}\)). Uhaba wa maji ya kimwili ni ukosefu wa rasilimali za kutosha za maji katika eneo; yaani, maji yamepungua kwa haraka zaidi kuliko inavyojazwa tena. Mwelekeo wa mvua usiotabirika unaohusishwa na mabadiliko ya hali ya hewa, ambayo huongeza hatari ya mafuriko na ukame, huzidisha uhaba wa maji ya kimwili. Uhaba wa maji ya kiuchumi hutokea wakati watu hawawezi kumudu upatikanaji wa maji. Umoja wa Mataifa unakadiria kuwa zaidi ya nusu ya idadi ya watu duniani inakabiliwa na uhaba wa maji kwa miezi moja au zaidi ya mwaka (tazama Ripoti ya Malengo ya Maendeleo Endelevu 2019). Kwa mujibu wa Shirika la Afya Duniani na UNICEF, watu milioni 785 hawana upatikanaji wa huduma ya msingi ya maji ya kunywa (tazama Maji ya kunywa) na watu bilioni mbili hawana upatikanaji wa usafi wa mazingira bora kama rahisi kama choo cha shimo (tazama Usafi wa mazingira), na watu bilioni tatu hawana kituo kuosha mikono yao (angalia Mkono Usafi kwa wote). Matokeo yake, karibu watu 829,000 hufa kila mwaka kutokana na magonjwa ya kuhara, na 297,000 ya vifo hivyo hutokea kati ya watoto chini ya umri wa miaka mitano (angalia Maji ya Kunywa).

    Global kimwili na kiuchumi uhaba wa maji ni rangi coded katika ramani ya dunia
    Kielelezo\(\PageIndex{a}\): Mikoa inakabiliwa au inakaribia uhaba wa maji katika 2012. Mkazo wa maji ya kimwili hutokea kusini magharibi mwa Marekani, Mashariki ya Kati, Afrika Kaskazini, Kusini mwa India, na Australia ya kusini mashariki. Mkazo wa maji ya kiuchumi hutokea Afrika ya Kati na Mashariki, India magharibi, na Asia ya Kusini-Mashariki. Picha na Mpango wa Tathmini ya Maji Duniani (WWAP; uwanja wa umma).

    Suluhisho la Kushughulikia Uhaba

    Wakati baadhi ya shughuli za binadamu zimezidisha mgogoro wa maji, wanadamu pia wametengeneza teknolojia ili kupata au kuhifadhi maji safi. Ufumbuzi wa kukabiliana na uhaba wa maji ni pamoja na mabwawa na mabwawa, uvunaji wa maji ya mvua, mifereji ya maji, kuondoa maji, matumizi ya maji, na uhifadhi wa maji.

    Mabwawa na Mabwawa

    Tangi (maziwa bandia) ambayo huunda nyuma ya mabwawa katika mito yanaweza kukusanya maji wakati wa mvua na kuihifadhi kwa matumizi wakati wa kavu (takwimu\(\PageIndex{b}\)). Pia inaweza kutumika kwa ajili ya vifaa vya maji ya miji. Faida nyingine za mabwawa na mabwawa ni umeme wa maji, udhibiti wa mafuriko, na burudani. Baadhi ya vikwazo ni evaporative hasara ya maji katika hali ya hewa kavu na mto mto channel mmomonyoko. Zaidi ya hayo, mabwawa hupunguza mtiririko wa maji chini, ambayo inaweza kusababisha migogoro ya kisiasa wakati mito inapita majimbo au nchi.

    Madhara mabaya ya mazingira ya mabwawa ni drawback nyingine kubwa. Kwa mfano, mabwawa hubadilisha mto kwenye eneo la ziwa na kuingilia kati na uhamiaji na kuzaa samaki. Zaidi ya hayo, joto la maji ya uso katika reservior huathiri joto la maji chini ya mto, na kuathiri samaki na uti wa mgongo wa majini ambayo ni ilichukuliwa na maji baridi. Mabwawa pia mtego sediments ambayo vinginevyo kuendelea kutiririka chini ya mto, kujenga mazingira na kusambaza virutubisho chini ya mto.

    Mtazamo wa angani wa bwawa la hoover unaonyesha muundo thabiti unaozuia kituo kikubwa cha maji (Mto Colorado). Ziwa Mead iko kona ya juu ya kulia.
    Kielelezo\(\PageIndex{b}\): Bwawa la Hoover kwenye Mto Colorado katika Nevada. Nyuma ya bwawa ni Ziwa Mead, hifadhi kubwa nchini Marekani. Picha na Dismic (CC-BY-SA).

    Mavuno ya maji ya mvua

    Uvunaji wa maji ya mvua unahusisha kukamata na kuhifadhi maji ya mvua kabla ya kufikia ardhi. Kielelezo\(\PageIndex{c}\) kinaonyesha mfumo wa kuvuna maji ya mvua (mfumo wa kukamata maji ya mvua) uliopendekezwa kwa majengo ya shirikisho, lakini mifumo ndogo, rahisi (wakati mwingine huitwa mapipa ya mvua) inaweza kutumika na wamiliki wa nyumba binafsi (takwimu\(\PageIndex{d}\)).

    Mfumo wa kuvuna maji ya mvua una chombo kikubwa cha kuhifadhi maji ya cylindrical na mabomba kadhaa, filters, na udhibiti.
    Kielelezo\(\PageIndex{c}\): Vipengele vya mfumo wa kuvuna maji ya mvua ni pamoja na (1) mfumo wa ukusanyaji unao na uso wa paa na mabomba ambayo huchukua maji ya mvua na kuituma kwa (2) chujio cha inlet, skrini inayochukua uchafu mkubwa. (3) Mchapishaji wa kwanza wa flush huondoa uchafu usiochukuliwa na ghuba filter kutoka mkondo wa awali wa maji ya mvua. (4) tank kuhifadhi ni linajumuisha chakula daraja polyester resin vifaa kupitishwa na Marekani Chakula na Dawa Tawala (FDA), ambayo ni kijani katika rangi na husaidia kupunguza ukuaji wa bakteria. (5) kufurika ni mifereji ya maji spout kwamba releases maji ya ziada kama kuhifadhi tank imejaa. Mfumo wa kudhibiti (6) unaangalia kiwango cha maji na mfumo wa filtration, na mfumo wa matibabu (7) unawajibika kwa filtration na disinfection, kutibu maji mpaka itakapoweza kunywa (salama kunywa). Pampu (8) huhamisha maji kupitia mfumo hadi ambapo itatumika, na kuzuia (9) backflow kuhakikisha kwamba maji hawezi kuingia nyuma kupitia mfumo wakati wa shinikizo la chini la maji (wakati tank ya kuhifadhi iko chini). (10) Mita ya mtiririko (pamoja na logger data) kupima uzalishaji wa maji. Nguvu (11) inaweza kutegemea vyanzo vya kawaida vya nishati au nishati ya jua, na kiashiria cha kiwango cha maji (12) kinachunguza kiwango cha maji katika tank ya kuhifadhi. Maelezo yaliyobadilishwa kutoka na picha kutoka Ofisi ya Ufanisi wa Nishati na Nishati Mbadala, Idara ya Nishati (uwanja wa umma).
    Pipa ya mvua ya plastiki yenye bomba hukusanya mvua kutoka kwenye spout ya mifereji ya maji ya nyumba.
    Kielelezo\(\PageIndex{d}\): Pipa ya mvua ni mfumo rahisi wa kuvuna maji ya mvua. Wamiliki wa nyumba kwa kawaida hutumia maji yaliyohifadhiwa ili kumwagilia bustani zao. Picha na Walton LaVonda, USFWS (uwanja wa umma).

    Maji ya maji

    Maji yanaweza kusonga maji kutoka mahali ambapo ni mengi ambapo inahitajika. Maji yanaweza kuwa na utata na magumu ya kisiasa hasa kama umbali wa uhamisho wa maji ni mkubwa. Drawback moja ni diversion maji inaweza kusababisha ukame katika eneo ambapo maji ni inayotolewa. Kwa mfano, Ziwa la Owens na Ziwa la Mono katikati mwa California zilianza kutoweka baada ya mtiririko wao wa mto ulipotezwa kwenye maji ya Los Angeles (takwimu\(\PageIndex{e}\)). Bila maji, Owens Ziwa kavu na kuwa chanzo kikubwa cha chembechembe, kuchafua hewa wakati wa dhoruba vumbi (tazama Uchafuzi wa hewa). Ziwa la Owens linabakia karibu kabisa, lakini Ziwa la Mono limepona kwa kiasi kikubwa kutokana na kuingilia kisheria. Pata maelezo zaidi kuhusu Los Angeles Aqueduct hapa.

    Los Angeles Aqueduct ni wazi, vilima bandia channel inapita chini ya kilima
    Kielelezo\(\PageIndex{e}\): Aqueduct ya Los Angeles inapunguza mtiririko wa mito kadhaa ya mashariki mwa California hadi jiji la Los Angeles. Picha na Los Angeles (CC-BY-SA).

    Utoaji wa maji

    Njia moja ambayo inaweza kuongeza kiasi cha maji safi duniani ni desalination, ambayo inahusisha kuondoa chumvi na madini kufutwa kutoka maji ya bahari au maji ya chini ya chumvi (takwimu\(\PageIndex{f}\)). Faida ya njia hii ni kwamba kuna ugavi usio na ukomo wa maji ya chumvi. Kuna njia kadhaa za kufuta maji ya bahari ikiwa ni pamoja na kuchemsha, filtration, electrodialysis (kutumia umeme wa sasa ili kuondoa ions ambazo zinaunda chumvi), na reverse osmosis (takwimu\(\PageIndex{g}\)). Taratibu hizi zote ni za gharama kubwa sana na zinahitaji pembejeo kubwa ya nishati, na kufanya maji yanayotengenezwa ghali zaidi kuliko maji safi kutoka vyanzo vya kawaida. Aidha, mchakato hujenga maji machafu yenye chumvi, ambayo yanapaswa kuachwa na kujenga athari kubwa ya mazingira. Utoaji wa maji ni wa kawaida katika Mashariki ya Kati, ambapo nishati kutoka mafuta ni tele lakini maji hayatoshi.

    Port Stanvac Desalination kupanda lina minara minne chuma cylindrical
    Kielelezo\(\PageIndex{f}\): Port Stanvac Desalination Plant chini ya ujenzi katika Australia Kusini. Picha na Vmenkov (CC-BY-SA).
    Reverse osmosis diagrammed na tube U-umbo na maji machafu upande wa kushoto, utando katikati, na maji safi upande wa kulia.
    Kielelezo\(\PageIndex{g}\): Reverse osmosis ni njia moja ya desalination. Katika mchakato huu, shinikizo (A) hutumiwa kwa maji ya chumvi, ambayo ina ions (atomi za kushtakiwa au molekuli) na uchafu mwingine (C). Maji yanalazimika kupitia membrane isiyoweza kupunguzwa (D), kwa njia ambayo uchafuzi hauwezi kupita. Safi maji safi ambayo ni salama ya kunywa (E) ni kisha kusambazwa (F). Picha na Colby Fisher (CC-BY-SA).

    Matumizi ya Maji (Usafishaji wa Maji)

    Usafishaji wa maji unamaanisha kutumia tena maji kwa madhumuni sahihi kama vile kilimo, maji ya manispaa, michakato ya viwanda, na marejesho ya mazingira (takwimu\(\PageIndex{h}\)). Hii inaweza kutokea kwa kiwango cha kaya moja, kwa mfano, kufunga mabomba ambayo hurejesha maji yaliyotokana na kuzama ili kufuta choo. Kusindika maji pia kunaweza kutokea kwa mizani mikubwa. Kwa mfano, maji machafu kutoka kwenye mfumo wa maji taka yanatendewa mara kwa mara kwa kiasi, lakini inaweza kutibiwa zaidi ili kuzalisha maji ya kunywa (ambayo ni salama kunywa) na kisha hupigwa ndani ya maji machafu. Njia hii inapunguza uingizaji wa maji ya chumvi ya maji ya maji karibu na pwani na inapunguza utegemezi wa mvua na uingizaji wa baadae ili kurejesha maji ya maji. Wilaya ya Maji ya Orange County huko California iliajiri mfumo huu kufuatia kampeni ya habari ili kueleza mchakato wa utakaso na kuhakikisha imani ya umma katika usalama wa maji machafu yaliyotibiwa.

    Mazingira yenye mifano ya vyanzo vya maji na fursa za kutumia tena maji, kama vile kilimo, maji ya chini, maji ya kunywa, nk.
    Kielelezo\(\PageIndex{h}\): Flowchart ya matumizi ya maji. Maji ya uso, maji ya chini, na maji kutoka kwenye mabwawa hupata matibabu ya maji ya kunywa. Kutoka huko, hutumikia madhumuni ya kibiashara, viwanda, na ya ndani na inasaidia miundombinu ya kijani. Maji yaliyotumiwa yanatibiwa kwa kiwango kinachohitajika kwa madhumuni yake (matibabu yanafaa kwa madhumuni). Fit-kwa-lengo matibabu na matumizi ni pamoja na marejesho ya mazingira, recharge maji ya ardhi, matumizi ya kilimo, kuongeza maji ya uso, matumizi ya matumizi portable, matumizi ya umwagiliaji, matumizi ya ndani, matumizi ya viwanda, na matumizi ya kibiashara. Kuondolewa kutoka kwa majengo ya viwanda, ya ndani, na ya kibiashara hutumiwa kupitia matibabu ya maji machafu. Picha na EPA (uwanja wa umma).

    Uhifadhi wa Maji

    Uhifadhi wa maji unamaanisha kutumia maji kidogo na kuitumia kwa ufanisi zaidi. Karibu nyumbani, uhifadhi unaweza kuhusisha teknolojia zote za kuokoa maji na maamuzi ya tabia. Mifano ya teknolojia za kuokoa maji ni pamoja na washers wa nguo za ufanisi wa juu na mvua za chini na vyoo. Tabia za kuhifadhi maji ni pamoja na kuzima maji wakati wewe brush meno yako, kuchukua mvua mfupi na kuoga badala ya bafu, na fixing faucets leaky. Dishwasher hutumia maji kidogo kuliko kuosha sahani kwa mkono, hasa dishwasher ni kukimbia tu wakati ni kamili. Vile vile, kukimbia vichache, mizigo kubwa ya kufulia huhifadhi maji kuhusiana na mizigo ya mara kwa mara, ndogo. Kuchagua vyakula vilivyo na miguu ya chini ya maji (kama mayai) juu ya wale walio na mguu wa juu wa maji (kama nyama ya ng'ombe) pia unaweza kuhifadhi maji.

    Bustani hutoa fursa kadhaa za kuokoa maji. Ikiwa unaishi katika hali ya hewa kavu, fikiria kukua mimea tu ya asili, yenye uvumilivu wa ukame, ambayo inahitaji umwagiliaji kidogo (takwimu\(\PageIndex{h}\)). Unapowagilia bustani yako, fanya hivyo tu kama inahitajika na mapema asubuhi, wakati maji kidogo yatapotea kwa uvukizi. Mifumo ya matone husaidia kutoa tu kiasi kinachohitajika cha maji kwa njia ambayo inapunguza uvukizi. Mikakati hii pia inaweza kutumika kwa mizani kubwa katika kilimo, ambayo ni muhimu sana kwa kuzingatia mahitaji ya kilimo juu ya ugavi wetu wa maji kuhusiana na matumizi ya manispaa. Mikakati ya uhifadhi wa maji katika kilimo ni pamoja na kukua mazao katika maeneo ambayo mvua asilia inaweza kuyaunga mkono, mifumo ya umwagiliaji yenye ufanisi zaidi kama mifumo ya matone, na kilimo kisichopungua, ambacho hupunguza hasara za uvukizi kwa kufunika udongo.

    Bustani ya mimea ya asili ya California inajumuisha machungwa mkali wa California.
    Kielelezo\(\PageIndex{i}\): Kutumia mimea yenye ufanisi wa maji na umwagiliaji sio tu inaonekana nzuri, lakini huokoa rasilimali na inasaidia viumbe hai na pollinators ya asili. Picha na maelezo kutoka kwa Idara ya Rasilimali za Maji ya CA (uwanja wa umma).

    Maji ya chupa sio suluhisho endelevu kwa mgogoro wa maji. Maji ya chupa sio salama zaidi kuliko maji ya umma ya Marekani, inachukua wastani wa mara 700 zaidi ya maji ya bomba la Marekani, na kila mwaka hutumia chupa za plastiki na kioo takriban bilioni 200 ambazo zina kiwango cha chini cha kuchakata. Ikilinganishwa na maji ya bomba, hutumia nishati zaidi, hasa katika utengenezaji wa chupa na usafiri wa umbali mrefu. (Ununuzi wa chujio cha maji ni suluhisho endelevu zaidi kuliko maji ya chupa ikiwa hupendi ladha ya maji ya bomba.)

    Marejeo

    Maji ya kunywa. 2019. NANI. Ilipatikana 2020-12-29.

    Hand Usafi kwa Wote. 2020. UNICEF. Ilipatikana 2020-12-29.

    Usafi wa mazingira. 2019. NANI. Ilipatikana 2020-12-29.

    Ripoti ya Malengo ya Maendeleo Endelevu 2019. Umoja wa Mataifa. Ilipatikana 2020-12-29.

    Attribution

    Ilibadilishwa na Melissa Ha kutoka vyanzo vifuatavyo: