a víz, a levegő és az élelmiszer a legfontosabb természeti erőforrások az emberek számára. Az emberek csak néhány percig élhetnek oxigén nélkül, kevesebb mint egy hétig víz nélkül, és körülbelül egy hónapig élelem nélkül. A víz elengedhetetlen az oxigén-és élelmiszerellátáshoz is. A növények lebontják a vizet, és oxigén előállítására használják a fotoszintézis során.
a víz a legfontosabb vegyület minden élőlény számára. Az emberi csecsemők körülbelül 75% – a víz, a felnőttek pedig 60% – a víz. Az agyunk 85% – a víz, a vér és a vesék 83% – a víz, az izmok 76% – a víz, és még a csontok is 22% – a víz. Folyamatosan veszítünk vizet az izzadás miatt; mérsékelt éghajlaton naponta körülbelül 2 liter vizet kell inni, a forró sivatagi éghajlaton élő embereknek pedig napi 10 liter vizet kell inniuk. A testvíz 15% – ának elvesztése általában halált okoz.
a Föld valóban a víz bolygó. A folyékony víz bősége a Föld felszínén megkülönböztet minket a Naprendszer többi testétől. A Föld felszínének mintegy 70% – át óceánok borítják, és a Föld felszínének körülbelül a felét bármikor eltakarják a felhők (szintén vízből állnak). Nagyon nagy mennyiségű víz van a bolygónkon, körülbelül 1,4 milliárd köbkilométer (km3) (330 millió köbkilométer) vagy körülbelül 53 milliárd gallon személyenként a Földön. A Föld összes vize 145 km (90 mérföld) mélységig lefedheti az Egyesült Államokat. Emberi szempontból a probléma az, hogy több mint 97% – a tengervíz, amely túl sós ahhoz, hogy inni vagy öntözésre felhasználni lehessen. A leggyakrabban használt vízforrások a folyók és tavak, amelyek a világ vízének kevesebb mint 0,01% – át tartalmazzák!
az egyik legfontosabb környezetvédelmi cél a tiszta víz biztosítása minden ember számára. Szerencsére a víz megújuló erőforrás, és nehéz elpusztítani. A párolgás és a csapadék együttesen folyamatosan pótolja édesvíz-ellátásunkat; a víz rendelkezésre állását azonban bonyolítja az egyenetlen eloszlás a Földön. A száraz éghajlat és a sűrűn lakott területek a világ számos részén együttesen vízhiányt okoztak, amely az előrejelzések szerint az elkövetkező években súlyosbodni fog a népességnövekedés és az éghajlatváltozás miatt. Az olyan emberi tevékenységek, mint a víz túlzott használata és a vízszennyezés, jelentősen súlyosbították a mai vízválságot. Emberek százmillióinak nincs hozzáférése a biztonságos ivóvízhez, és emberek milliárdjainak nincs hozzáférése a jobb higiéniához olyan egyszerű, mint egy gödör latrina. Ennek eredményeként évente közel kétmillió ember hal meg hasmenéses betegségekben, és ezeknek a halálozásoknak a 90% – a 5 év alatti gyermekek körében fordul elő. Ezek többsége könnyen megelőzhető halálesetek.
A Víz az egyetlen olyan anyag, amely természetes módon három formában fordul elő a földön: szilárd, folyékony és gáz. Különböző helyeken oszlik el, úgynevezett víztározók. Az óceánok messze a legnagyobbak a tározók közül, az összes víz körülbelül 97% – ával, de ez a víz túl sós a legtöbb emberi felhasználásra (1.ábra). A jégsapkák és a gleccserek az édesvíz legnagyobb tározói, de ez a víz kényelmetlenül helyezkedik el, főleg az Antarktiszon és Grönlandon. A sekély talajvíz a felhasználható édesvíz legnagyobb tározója. Bár a folyók és tavak a leggyakrabban használt vízkészletek, a világ vízének csak kis részét képviselik. Ha a világ összes vize 1 gallonra zsugorodna, akkor az édesvíz teljes mennyisége körülbelül 1/3 csésze, a könnyen felhasználható édesvíz mennyisége pedig 2 evőkanál lenne.
a víz (vagy hidrológiai) ciklus (a 3.fejezetben tárgyalt).2) megmutatja a víz mozgását különböző tározókon keresztül, amelyek magukban foglalják az óceánokat, a légkört, a gleccsereket, a felszín alatti vizeket, a tavakat, a folyókat és a bioszférát. A napenergia és a gravitáció mozgatja a víz mozgását a vízkörforgásban. Egyszerűen fogalmazva, a vízciklus magában foglalja a víz mozgását az óceánokból, folyókból és tavakból a légkörbe párolgás útján, felhőket képezve. A felhőkből csapadék (eső és hó) esik mind a vízen, mind a szárazföldön. A szárazföldön lévő víz vagy felszíni lefolyással, folyókkal, gleccserekkel és felszín alatti talajvíz áramlással térhet vissza az óceánba, vagy párolgással vagy transzpirációval (a növények vízvesztesége a légkörbe) térhet vissza a légkörbe.
a vízciklus fontos része, hogy a víz sótartalma hogyan változik, ami a vízben oldott ionok bősége. Az óceánok sós vize erősen sós, körülbelül 35 000 mg oldott Ion / liter tengervíz. A párolgás (ahol a víz környezeti hőmérsékleten folyadékról gázra változik) olyan desztillációs folyamat, amely szinte tiszta vizet eredményez, szinte oldott ionok nélkül. Amint a víz elpárolog, az oldott ionokat az eredeti folyadékfázisban hagyja. Végül a páralecsapódás (ahol a víz gázról folyadékra változik) felhőket és néha csapadékot (esőt és havat) képez. Miután az esővíz a szárazföldre esik, feloldja az ásványi anyagokat a kőzetben és a talajban, ami növeli sótartalmát. A legtöbb tó, folyó és felszínközeli talajvíz viszonylag alacsony sótartalommal rendelkezik, és édesvíznek nevezik. A következő néhány szakasz a vízciklus fontos részeit tárgyalja az édesvízkészletekhez viszonyítva.
elsődleges édesvízkészletek: Csapadék
a Csapadékszintek egyenlőtlenül oszlanak meg az egész világon, ami befolyásolja az édesvíz rendelkezésre állását (3.ábra). Több csapadék esik az Egyenlítő közelében, míg kevesebb csapadék esik az északi és déli szélesség 30 fokához, ahol a világ legnagyobb sivatagai találhatók. Ezek a csapadék-és éghajlati minták a globális szélkeringési sejtekhez kapcsolódnak. Az egyenlítőn az intenzív napfény felmelegíti a levegőt, ami emelkedik és lehűl, ami csökkenti a légtömeg vízgőz tartási képességét, és gyakori zivatarokat eredményez. Az északi és déli szélesség 30 foka körül a csökkenő levegő melegebb levegőt eredményez, ami növeli a vízgőz tartásának képességét, és száraz körülményeket eredményez. Mind a száraz levegő körülményei, mind a szélességi övek Meleg hőmérséklete elősegíti a párolgást. A globális csapadék-és éghajlati mintákat a kontinensek mérete, a főbb óceáni áramlatok és a hegyek is befolyásolják.
Felszíni Vízkészletek: Folyók, Tavak, Gleccserek
az esőből és az olvadt hóból a szárazföldön folyó víz a felszíni lefolyás (4.ábra) és a talajvíz szivárgása (5. ábra) révén jut be a folyócsatornákba. A folyóürítés a folyócsatornán az idő múlásával mozgó vízmennyiséget írja le (6.ábra). A felszíni lefolyás relatív hozzájárulása a felszín alatti vizek szivárgásához a folyókibocsátáshoz a csapadékmintáktól függ, növényzet, topográfia, földhasználat, valamint a talaj jellemzői. Nem sokkal heves zivatar után a felszíni lefolyás miatt növekszik a folyókibocsátás. A folyóvíz állandó normális áramlása elsősorban a folyóba ürülő talajvízből származik. A gravitáció lefelé húzza a folyóvizet az óceán felé. Útközben a folyó mozgó vize erodálhatja a talajrészecskéket és feloldhatja az ásványi anyagokat. A felszín alatti vizek nagy mennyiségű oldott ásványi anyagot is tartalmaznak a folyóvízben. A folyó és mellékfolyói által elvezetett földrajzi területet vízelvezető medencének vagy vízgyűjtőnek nevezik. A Mississippi folyó vízgyűjtő medencéje az Egyesült Államok körülbelül 40% – át foglalja magában, amely magában foglalja a kisebb vízelvezető medencéket, például az Ohio folyót és a Missouri folyót, amelyek segítenek annak beépítésében. A folyók fontos vízkészletet jelentenek a termőföld öntözéséhez és az ivóvízhez a világ számos városában. A vízellátással kapcsolatban nemzetközi viták tárgyát képező folyók közé tartozik a Colorado (Mexikó, az Egyesült Államok délnyugati része), a Nílus (Egyiptom, Etiópia, Szudán), az Eufrátesz (Irak, Szíria, Törökország), a Gangesz (Banglades, India) és Jordánia (Izrael, Jordánia, Szíria).
a folyók mellett a tavak kiváló édesvízforrást is jelenthetnek emberi felhasználásra. Általában vizet kapnak a felszíni lefolyásból és a talajvíz kibocsátásából. Geológiai időskálán általában rövid életűek, mert folyamatosan megtelnek a folyók által szállított üledékkel. A tavak sokféle módon alakulnak ki, beleértve a jegesedést, a közelmúltbeli tektonikus felemelkedést (például a Tanganyika-tó, Afrika) és a vulkánkitöréseket (például a Kráter-tó, Oregon). Az emberek mesterséges tavakat (tározókat) hoznak létre a folyók duzzasztásával. Az éghajlat nagy változásai jelentős változásokat eredményezhetnek a tó méretében. Ahogy a Föld az utolsó jégkorszakból jött ki körülbelül 15,000 évvel ezelőtt, az éghajlat az U nyugati részén.S. hidegről és nedvesről melegre és szárazra változott, ami több mint 100 nagy tó eltűnését okozta. Az Utah-i nagy sós tó egy sokkal nagyobb tó maradványa Bonneville-tó.
bár a gleccserek jelentik a legnagyobb édesvíz-tározót, általában nem használják vízforrásként, mert túl messze vannak a legtöbb embertől (7.ábra). Az olvadó gleccserek természetes folyóvizet és talajvizet biztosítanak. Az utolsó jégkorszakban 50% – kal több víz volt a gleccserekben, mint ma, ami miatt a tengerszint körülbelül 100 méterrel alacsonyabb volt. Az elmúlt évszázadban a tengerszint részben az olvadó gleccserek miatt emelkedett. Ha a Föld éghajlata tovább melegszik, az olvadó gleccserek további tengerszint-emelkedést okoznak.
felszín alatti vízkészletek
bár a világon a legtöbb ember felszíni vizet használ, a felszín alatti víz sokkal nagyobb felhasználható édesvíz-tározó, amely több mint 30-szor több vizet tartalmaz, mint a folyók és tavak együttvéve. A talajvíz különösen fontos erőforrás a száraz éghajlaton, ahol a felszíni víz kevés lehet. Ezenkívül a talajvíz az elsődleges vízforrás a vidéki háztulajdonosok számára, amely az Egyesült Államok vízigényének 98% – át biztosítja.. A talajvíz olyan víz, amely kis terekben, úgynevezett pórustérben helyezkedik el, ásványi szemcsék és a felszín alatti földanyagok (kőzet vagy üledék) törései között. A legtöbb talajvíz esőből vagy hóolvadásból származik, amely beszivárog a talajba, és lefelé mozog, amíg el nem éri a telített zónát (ahol a talajvíz teljesen kitölti a föld anyagainak pórustereit).
a felszín alatti vizek egyéb forrásai közé tartozik a felszíni vizekből (tavak, folyók, víztározók és mocsarak) történő szivárgás, a talajba szándékosan pumpált felszíni víz, az öntözés és a földalatti szennyvíztisztító rendszerek (szeptikus tartályok). Az újratöltési területek olyan helyek, ahol a felszíni víz beszivárog a talajba, ahelyett, hogy folyókba futna vagy elpárologna. A vizes élőhelyek például kiváló feltöltési területek. A felszín alatti, porózus kőzet nagy területe, amely vizet tart, víztartó réteg. A víztartó rétegeket általában fúrják, és kutakat telepítenek, hogy vizet biztosítsanak a mezőgazdaság és a személyes használatra.
vízhasználat az Egyesült Államokban és a világban
az embereknek gyakran nagy mennyiségű vízre van szükségük az általuk használt élelmiszer, energia és ásványi erőforrások előállításához. Vegyük például ezeket a hozzávetőleges vízszükségletet néhány olyan dologhoz, amelyet a fejlett világban az emberek naponta használnak: egy paradicsom = 3 gallon; egy kilowattóra villamos energia egy termoelektromos erőműből = 21 gallon; egy vekni kenyér = 150 gallon; egy font marhahús = 1600 gallon; és egy tonna acél = 63 000 gallon. Az emberi lényeknek csak körülbelül 1 gallonra van szükségük a túléléshez, de egy átlagos amerikai háztartásban élő ember körülbelül 100 gallont használ naponta, amely magában foglalja a szakácsot, az edényeket és a ruhákat, a WC-t és a fürdést. A terület vízigénye a lakosság és a víz egyéb felhasználásának függvénye.
a világ teljes vízfelhasználása folyamatosan növekszik, nagyobb ütemben, mint a világ népességének növekedése (10.ábra). A 20. század folyamán a világ népessége megháromszorozódott, a vízigény pedig hatszorosára nőtt. A globális vízigény növekedése a népességnövekedés ütemén túl az életszínvonal javulásának köszönhető, a vízvédelem ellensúlyozása nélkül. Az áruk és az energia termelésének növekedése a vízigény jelentős növekedését vonja maga után. A fő globális vízfelhasználás az öntözés (68%), a közellátás (21%) és az ipar (11%).
Attribution
Essentials of Environmental Science által Kamala Dor Enterprises által engedélyezett CC BY 4.0. Az eredetit Matthew R. Fisher módosította.