apa, aerul și alimentele sunt cele mai importante resurse naturale pentru oameni. Oamenii pot trăi doar câteva minute fără oxigen, mai puțin de o săptămână fără apă și aproximativ o lună fără hrană. Apa este, de asemenea, esențială pentru aprovizionarea cu oxigen și alimente. Plantele descompun apa și o folosesc pentru a crea oxigen în timpul procesului de fotosinteză.
apa este compusul cel mai esențial pentru toate lucrurile vii. Bebelușii umani sunt aproximativ 75% apă, iar adulții sunt 60% apă. Creierul nostru este de aproximativ 85% apă, sângele și rinichii sunt 83% apă, mușchii sunt 76% apă și chiar oasele sunt 22% apă. Pierdem constant apă prin transpirație; în climatele temperate ar trebui să bem aproximativ 2 litri de apă pe zi, iar oamenii din climatele calde ale deșertului ar trebui să bea până la 10 litri de apă pe zi. Pierderea a 15% din apa corpului provoacă de obicei moartea.
Pământul este cu adevărat planeta apei. Abundența apei lichide de pe suprafața Pământului ne distinge de alte corpuri din Sistemul solar. Aproximativ 70% din suprafața Pământului este acoperită de oceane și aproximativ jumătate din suprafața Pământului este ascunsă de nori (de asemenea, din apă) în orice moment. Există un volum foarte mare de apă pe planeta noastră, aproximativ 1,4 miliarde de kilometri cubi (km3) (330 de milioane de mile cubi) sau aproximativ 53 de miliarde de galoane de persoană pe Pământ. Toată apa Pământului ar putea acoperi Statele Unite la o adâncime de 145 km (90 mi). Din punct de vedere uman, problema este că peste 97% din ea este apa de mare, care este prea sărată pentru a fi consumată sau folosită pentru irigare. Cele mai utilizate surse de apă sunt râurile și lacurile, care conțin mai puțin de 0,01% din apa lumii!
unul dintre cele mai importante obiective de mediu este furnizarea de apă curată tuturor oamenilor. Din fericire, apa este o resursă regenerabilă și este dificil de distrus. Evaporarea și precipitațiile se combină pentru a umple constant alimentarea cu apă dulce; cu toate acestea, disponibilitatea apei este complicată de distribuția sa inegală pe Pământ. Clima aridă și zonele dens populate s-au combinat în multe părți ale lumii pentru a crea penurii de apă, care se preconizează că se vor agrava în următorii ani din cauza creșterii populației și a schimbărilor climatice. Activitățile umane, cum ar fi utilizarea excesivă a apei și poluarea apei, au agravat semnificativ criza apei care există astăzi. Sute de milioane de oameni nu au acces la apă potabilă sigură și miliarde de oameni nu au acces la salubritate îmbunătățită la fel de simplă ca o latrină de groapă. Ca urmare, aproape două milioane de oameni mor în fiecare an din cauza bolilor diareice și 90% din aceste decese apar în rândul copiilor sub vârsta de 5 ani. Cele mai multe dintre acestea sunt ușor de prevenit decese.
apa este singura substanță comună care apare în mod natural pe pământ sub trei forme: solidă, lichidă și gazoasă. Este distribuit în diferite locații, numite rezervoare de apă. Oceanele sunt de departe cele mai mari dintre rezervoare cu aproximativ 97% din toată apa, dar acea apă este prea salină pentru majoritatea utilizărilor umane (Figura 1). Calotele glaciare și ghețarii sunt cele mai mari rezervoare de apă dulce, dar această apă este situată incomod, mai ales în Antarctica și Groenlanda. Apele subterane de mică adâncime sunt cel mai mare rezervor de apă dulce utilizabilă. Deși râurile și lacurile sunt cele mai utilizate resurse de apă, ele reprezintă doar o cantitate mică din apa lumii. Dacă toată apa din lume ar fi micșorată la dimensiunea de 1 galon, atunci cantitatea totală de apă dulce ar fi de aproximativ 1/3 cană, iar cantitatea de apă dulce ușor utilizabilă ar fi de 2 linguri.
ciclul apei (sau hidrologic) (care a fost acoperit în Capitolul 3.2) arată mișcarea apei prin diferite rezervoare, care includ oceane, atmosferă, ghețari, ape subterane, lacuri, râuri și biosferă. Energia solară și gravitația conduc mișcarea apei în ciclul apei. Pur și simplu, ciclul apei implică trecerea apei din oceane, râuri și lacuri în atmosferă prin evaporare, formând nori. Din nori, cade ca precipitații (ploaie și zăpadă) atât pe apă, cât și pe uscat. Apa de pe uscat se poate întoarce în ocean prin scurgerea de suprafață, râuri, ghețari și curgerea apelor subterane subterane sau se poate întoarce în atmosferă prin evaporare sau transpirație (pierderea apei de către plante în atmosferă).
o parte importantă a ciclului apei este modul în care apa variază în salinitate, care este abundența ionilor dizolvați în apă. Apa sărată din oceane este foarte salină, cu aproximativ 35.000 mg de ioni dizolvați pe litru de apă de mare. Evaporarea (unde apa se schimbă de la lichid la gaz la temperaturi ambientale) este un proces de distilare care produce apă aproape pură, aproape fără ioni dizolvați. Pe măsură ce apa se vaporizează, lasă ionii dizolvați în faza lichidă inițială. În cele din urmă, condensul (unde apa se schimbă de la gaz la lichid) formează nori și uneori precipitații (ploaie și zăpadă). După ce apa de ploaie cade pe uscat, dizolvă mineralele din rocă și sol, ceea ce îi crește salinitatea. Majoritatea lacurilor, râurilor și apelor subterane de suprafață au o salinitate relativ scăzută și se numesc apă dulce. Următoarele secțiuni discută părți importante ale ciclului apei în raport cu resursele de apă dulce.
resursele primare de Apă Dulce: precipitațiile
nivelurile precipitațiilor sunt distribuite inegal în întreaga lume, afectând disponibilitatea apei dulci (Figura 3). Mai multe precipitații cad în apropierea ecuatorului, în timp ce mai puține precipitații tind să scadă aproape de 30 de grade latitudine nordică și sudică, unde se află cele mai mari deșerturi din lume. Aceste precipitații și modele climatice sunt legate de celulele globale de circulație a vântului. Lumina soarelui intensă de la ecuator încălzește aerul, determinându-l să crească și să se răcească, ceea ce scade capacitatea masei de aer de a reține vaporii de apă și duce la furtuni frecvente. În jur de 30 de grade latitudine nordică și sudică, condițiile de aer descendente produc aer mai cald, ceea ce îi crește capacitatea de a reține vaporii de apă și are ca rezultat condiții uscate. Atât condițiile de aer uscat, cât și temperaturile calde ale acestor centuri de latitudine favorizează evaporarea. Precipitațiile globale și modelele climatice sunt, de asemenea, afectate de dimensiunea continentelor, a curenților oceanici majori și a munților.
Resurse De Apă De Suprafață: Râuri, Lacuri, Ghețari
apa curgătoare din ploaie și zăpada topită pe uscat intră în canalele râurilor prin scurgerea suprafeței (Figura 4) și infiltrarea apelor subterane (Figura 5). Descărcarea râului descrie volumul de apă care se deplasează printr-un canal fluvial în timp (Figura 6). Contribuțiile relative ale scurgerilor de suprafață față de infiltrațiile apelor subterane la deversarea râurilor depind de modelele de precipitații, vegetație, topografie, utilizarea terenului și caracteristicile solului. La scurt timp după o furtună puternică, deversarea râului crește din cauza scurgerilor de suprafață. Fluxul normal constant al apei râului provine în principal din apele subterane care se varsă în râu. Gravitația trage apa râului în jos spre ocean. Pe parcurs, apa în mișcare a unui râu poate eroda particulele de sol și poate dizolva mineralele. Apele subterane contribuie, de asemenea, cu o cantitate mare de minerale dizolvate în apa râului. Zona geografică drenată de un râu și afluenții săi se numește bazin de drenaj sau bazin hidrografic. Bazinul de drenaj al râului Mississippi include aproximativ 40% din SUA, o măsură care include bazinele de drenaj mai mici, cum ar fi râul Ohio și râul Missouri care ajută la includerea acestuia. Râurile sunt o resursă importantă de apă pentru irigarea terenurilor cultivate și a apei potabile pentru multe orașe din întreaga lume. Râurile care au avut dispute internaționale cu privire la aprovizionarea cu apă includ Colorado (Mexic, sud-vestul SUA), Nil (Egipt, Etiopia, Sudan), Eufrat (Irak, Siria, Turcia), Gange (Bangladesh, India) și Iordania (Israel, Iordania, Siria).
pe lângă râuri, lacurile pot fi, de asemenea, o sursă excelentă de apă dulce pentru uz uman. De obicei, primesc apă din scurgerile de suprafață și din deversarea apelor subterane. Ele tind să fie de scurtă durată pe o scară geologică de timp, deoarece acestea sunt în mod constant de umplere cu sedimente furnizate de râuri. Lacurile se formează într-o varietate de moduri, inclusiv glaciație, ridicare tectonică recentă (de exemplu, Lacul Tanganyika, Africa) și erupții vulcanice (de exemplu, Lacul Crater, Oregon). Oamenii creează, de asemenea, lacuri artificiale (rezervoare) prin îndiguirea râurilor. Schimbările climatice mari pot duce la schimbări majore în dimensiunea unui lac. Pe măsură ce Pământul ieșea din ultima eră glaciară în urmă cu aproximativ 15.000 de ani, clima din vestul U.S. schimbat de la rece și umed la cald și arid, ceea ce a provocat dispariția a peste 100 de lacuri mari. Marele Lac Sărat din Utah este o rămășiță a unui lac mult mai mare numit Lacul Bonneville.
deși ghețarii reprezintă cel mai mare rezervor de apă dulce, în general nu sunt folosiți ca sursă de apă, deoarece sunt situați prea departe de majoritatea oamenilor (Figura 7). Topirea ghețarilor oferă o sursă naturală de apă de râu și apă subterană. În timpul ultimei ere glaciare a existat cu până la 50% mai multă apă în ghețari decât există astăzi, ceea ce a făcut ca nivelul mării să fie cu aproximativ 100 m mai mic. În ultimul secol, nivelul mării a crescut parțial din cauza topirii ghețarilor. Dacă clima Pământului continuă să se încălzească, ghețarii topiți vor provoca o creștere suplimentară a nivelului mării.
resursele de apă subterană
deși majoritatea oamenilor din lume folosesc apă de suprafață, apa subterană este un rezervor mult mai mare de apă dulce utilizabilă, care conține de peste 30 de ori mai multă apă decât râurile și lacurile combinate. Apele subterane sunt o resursă deosebit de importantă în climatele aride, unde apa de suprafață poate fi rară. În plus, apa subterană este principala sursă de apă pentru proprietarii de case din mediul rural, oferind 98% din această cerere de apă în SUA.. Apele subterane sunt apă situată în spații mici, numite spațiu poros, între boabele minerale și fracturile din materialele subterane ale pământului (rocă sau sediment). Majoritatea apelor subterane provin din ploaie sau topirea zăpezii, care se infiltrează în sol și se deplasează în jos până ajunge în zona saturată (unde apa subterană umple complet spațiile porilor din materialele pământului).
alte surse de apă subterană includ infiltrațiile din apele de suprafață (lacuri, râuri, rezervoare și mlaștini), apa de suprafață pompată în mod deliberat în pământ, irigațiile și sistemele subterane de tratare a apelor uzate (fose septice). Zonele de reîncărcare sunt locații în care apa de suprafață se infiltrează în sol, mai degrabă decât să curgă în râuri sau să se evapore. Zonele umede, de exemplu, sunt zone excelente de reîncărcare. O suprafață mare de sub-suprafață, rocă poroasă care deține apa este un acvifer. Acviferele sunt în mod obișnuit forate și puțuri instalate, pentru a furniza apă pentru agricultură și uz personal.
utilizarea apei în SUA și în lume
oamenii au nevoie de apă, adesea cantități mari, pentru a produce alimentele, energia și resursele minerale pe care le folosesc. Luați în considerare, de exemplu, aceste cerințe aproximative de apă pentru unele lucruri pe care oamenii din lumea dezvoltată le folosesc în fiecare zi: o roșie = 3 galoane; un kilowatt-oră de energie electrică de la o centrală termoelectrică = 21 galoane; o pâine = 150 galoane; un kilogram de carne de vită = 1.600 galoane; și o tonă de oțel = 63.000 galoane. Ființele umane necesită doar aproximativ 1 galon pe zi pentru a supraviețui, dar o persoană tipică dintr-o gospodărie din SUA folosește aproximativ 100 de galoane pe zi, care include gătitul, spălarea vaselor și a hainelor, spălarea toaletei și scăldatul. Cererea de apă a unei zone este o funcție a populației și a altor utilizări ale apei.
utilizarea globală totală a apei este în continuă creștere, cu o rată mai mare decât creșterea populației mondiale (Figura 10). În secolul 20 populația globală sa triplat și cererea de apă a crescut cu un factor de șase. Creșterea cererii globale de apă dincolo de rata de creștere a populației se datorează îmbunătățirii nivelului de trai fără a fi compensată de conservarea apei. Creșterea producției de bunuri și energie implică o creștere mare a cererii de apă. Principalele utilizări globale ale apei sunt irigațiile (68%), aprovizionarea publică (21%) și industria (11%).
atribuire
Essentials of Environmental Science de Kamala dor Unixctner este licențiat sub CC BY 4.0. Modificat din original de Matthew R. Fisher.