水、空気、食糧は人々にとって最も重要な天然資源です。 人間は酸素なしでわずか数分、水なしで一週間未満、食べ物なしで約一ヶ月生きることができます。 水はまた私達の酸素および食糧供給のために必要である。 植物は水を分解し、光合成の過程で酸素を作り出すためにそれを使用します。
水はすべての生物にとって最も重要な化合物です。 人間の赤ん坊はおよそ75%水であり、大人は60%水である。 私たちの脳は約85％の水、血液と腎臓は83％の水、筋肉は76％の水、さらには骨は22％の水です。 私達は汗によって絶えず水を失う;穏健な気候で私達は1日あたりの水の約2クォートを飲むべきであり、熱い砂漠の気候の人々は1日あたりの水の10クォートまで飲むべきである。 体の水の15％の損失は、通常、死を引き起こす。
地球はまさに水の惑星です。 地球の表面上の液体の水の豊富さは、太陽系内の他の体から私たちを区別します。 地球の表面の約70％は海で覆われており、地球の表面の約半分はいつでも雲（水で作られています）によって隠されています。 私たちの惑星には非常に大きな量の水があり、地球上の一人あたり約14億立方キロメートル（km3）（330万立方マイル）または約53億ガロンです。 地球の水のすべては、145キロ（90マイル）の深さに米国をカバーすることができます。 人間の視点から見ると、問題は、その97％以上が海水であり、飲料や灌漑に使用するには塩辛すぎるということです。 最も一般的に使用される水源は、世界の水の0.01％未満を含む川や湖です！
最も重要な環境目標の一つは、すべての人々にきれいな水を提供することです。 幸いなことに、水は再生可能な資源であり、破壊することは困難です。 蒸発および沈殿物は私達の淡水の供給を絶えず補充するために結合する;但し、水供給は地球上の不均等な配分によって複雑になる。 乾燥した気候と人口密度の高い地域は、人口増加と気候変動のために今後数年間で悪化すると予測されている水不足を引き起こすために、世界の多 水の過剰使用や水質汚染などの人間の活動は、今日存在する水の危機を大幅に悪化させています。 何億人もの人々が安全な飲料水へのアクセスを欠いており、何十億人もの人々がピット便所のような単純な改善された衛生設備へのアクセスを欠いて その結果、ほぼ200万人が下痢性疾患で毎年死亡し、それらの死亡の90％が5歳未満の子供の間で発生します。 これらのほとんどは容易に防がれた死である。
水は、固体、液体、気体の三つの形態で地球上に自然に存在する唯一の一般的な物質です。 それは貯水池と呼ばれる様々な場所に分布しています。 海洋は、すべての水の約97％を持つ貯水池の中ではるかに最大ですが、その水はほとんどの人間の使用にはあまりにも生理食塩水です（図1）。 氷冠と氷河は淡水の最大の貯水池ですが、この水は主に南極大陸とグリーンランドに不便に位置しています。 浅い地下水は、使用可能な淡水の最大の貯水池です。 河川や湖沼は最も多く使用されている水資源ですが、世界の水のほんの一部です。 世界の水のすべてが1ガロンの大きさに縮小された場合、淡水の総量は約1/3カップになり、容易に使用可能な淡水の量は大さじ2杯になります。
水（または水文）サイクル（それは第3章でカバーされていました。2）は、海洋、大気、氷河、地下水、湖、河川、生物圏を含む異なる貯水池を通る水の動きを示しています。 太陽エネルギーおよび重力は水周期の水の動きを運転します。 簡単に言えば、水循環には、水が蒸発によって海、川、湖から大気に移動し、雲を形成することが含まれます。 雲からは、水と土地の両方に降水量（雨と雪）として落ちます。 陸上の水は、地表流出、河川、氷河、地下水の流れによって海に戻るか、蒸発または蒸散（植物による大気への水の損失）によって大気に戻ることができます。
水循環の重要な部分は、水の塩分がどのように変化するかであり、これは水の中の溶存イオンの豊富さである。 海洋の海水は高度に生理食塩水であり、海水1リットル当たり約35,000mgの溶存イオンが含まれています。 蒸発（周囲温度で水が液体から気体に変化する）は、ほとんど溶解したイオンを含まないほぼ純粋な水を生成する蒸留プロセスである。 水蒸気が蒸発すると、それは元の液相に溶解したイオンを残す。 最終的には、凝縮（水が気体から液体に変化する場所）が雲を形成し、時には降水（雨と雪）が形成されます。 雨水が土地に落ちた後、それはその塩分を増加させる岩や土壌中のミネラルを溶解します。 ほとんどの湖、河川、および地表近くの地下水は比較的塩分が低く、淡水と呼ばれています。 次のいくつかのセクションでは、淡水資源に関連する水循環の重要な部分について説明します。
主要な淡水資源:降水量
降水量は世界中に不均一に分布しており、淡水の利用可能性に影響を与えている(図3)。 より多くの降水量は赤道付近にありますが、より少ない降水量は世界最大の砂漠がある北緯30度と南緯30度付近に落ちる傾向があります。 これらの降雨と気候パターンは、世界的な風循環セルに関連しています。 赤道での強い日光は空気を加熱し、それを上昇させて冷却し、水蒸気を保持する気団の能力を低下させ、頻繁な暴風雨をもたらす。 北緯30度と南緯30度付近では、下降する空気条件はより暖かい空気を生成し、水蒸気を保持する能力を高め、乾燥した状態になる。 これらの緯度帯の乾燥した空気条件と暖かい温度の両方が蒸発を好む。 世界的な降水量と気候パターンは、大陸の大きさ、主要な海流、および山の影響を受けます。
地表水資源：川、湖、氷河
土地の雨や雪解け水から流れる水は、表面流出（図4）と地下水の浸透（図5）によ 河川排出量は、時間の経過とともに河道を通って移動する水の量を表します（図6）。 河川の排出に対する地表流出と地下水の浸透の相対的な寄与は、降水パターン、植生、地形、土地利用、および土壌特性に依存する。 激しい暴風雨の後すぐに、表面流出のために川の排出が増加する。 河川水の安定した通常の流れは、主に川に排出される地下水からのものです。 重力は川の水を海に向かって下り坂に引っ張ります。 道に沿って川の移動水は土の粒子を腐食させ、鉱物を分解できる。 地下水はまた、河川水中の溶存鉱物の大量に貢献しています。 川とその支流によって排水された地理的領域は、流域または流域と呼ばれています。 ミシシッピ川流域にはアメリカ合衆国の約40%が含まれており、オハイオ川やミズーリ川のような小さな排水流域が含まれている。 川は世界中の多くの都市のための耕作地そして飲料水の潅漑のための重要な水資源です。 水の供給に関する国際的な紛争があった河川には、コロラド川（メキシコ、米国南西部）、ナイル川（エジプト、エチオピア、スーダン）、ユーフラテス川（イラク、シリア、トルコ）、ガンジス川（バングラデシュ、インド）、ヨルダン川（イスラエル、ヨルダン、シリア）がある。
川に加えて、湖はまた、人間の使用のための淡水の優れた供給源となり得る。 彼らは通常、地表流出と地下水の排出から水を受け取ります。 彼らは常に川によって供給された堆積物で満たされているので、彼らは地質学的な時間スケールで短命になる傾向があります。 湖は、氷河、最近の地殻変動（例えば、アフリカのタンガニーカ湖）、火山噴火（例えば、オレゴン州のクレーター湖）など、さまざまな方法で形成されています。 人々はまた、川を堰き止めることによって人工湖（貯水池）を作ります。 気候の大きな変化は、湖の大きさに大きな変化をもたらす可能性があります。 地球は約15,000年前の最後の氷河期から出てきたように、西Uの気候。S.は涼しく湿ったものから暖かく乾燥したものに変わり、100以上の大きな湖が消滅した。 ユタ州のグレートソルト湖は、ボンネビル湖と呼ばれるはるかに大きな湖の名残です。
氷河は淡水の最大の貯水池を表していますが、ほとんどの人から離れすぎているため、一般的に水源として使用されていません（図7）。 氷解した氷河は、川の水と地下水の自然な供給源を提供します。 最後の氷河期の間に、氷河には今日よりも50％も多くの水があり、海面は約100m低くなっていました。 過去一世紀にわたって、海面は氷河の融解のために部分的に上昇してきました。 地球の気候が温暖化し続けると、氷河が溶けて海面がさらに上昇します。
地下水資源
世界のほとんどの人が地表水を使用していますが、地下水は使用可能な淡水のはるかに大きな貯水池であり、川や湖を合わせたものの30倍以上の水を含んでいます。 地下水は、地表水が不足する可能性のある乾燥した気候では特に重要な資源です。 さらに、地下水は農村部の住宅所有者の主要な水源であり、米国の水需要の98％を提供しています。. 地下水は、地下の地球物質（岩石または堆積物）の鉱物粒と骨折の間の細孔空間と呼ばれる小さな空間に位置する水です。 ほとんどの地下水は、地面に浸透し、飽和帯（地下水が地球材料の間隙を完全に満たす）に達するまで下方に移動する雨または融雪に由来する。
その他の地下水源には、地表水（湖、河川、貯水池、湿地）からの浸透、地上水を意図的に地面に汲み上げ、灌漑、地下排水処理システム（浄化槽）が含まれます。 再充電エリアは、地表水が河川に流れ込んだり蒸発したりするのではなく、地面に浸透する場所です。 湿地は、例えば、優れた充電エリアです。 水を保持している表面下の多孔質の岩の大面積は帯水層です。 帯水層は、一般的に掘削され、井戸が設置され、農業および個人的な使用のための水を提供する。
米国と世界での水の使用
人々は、彼らが使用する食糧、エネルギー、鉱物資源を生産するために、しばしば大量の水を必要としています。 例えば、先進国の人々が毎日使用するいくつかのもののためのこれらのおおよその水の要件を考えてみましょう：トマト一=3ガロン;熱電発電所からの電気の一キロワット時=21ガロン;パン一斤=150ガロン;牛肉の一ポンド=1,600ガロン;鋼の一トン=63,000ガロン。 人間は生き残るためには一日あたり約1ガロンしか必要としませんが、米国の家庭の典型的な人は、料理、皿や衣服を洗う、トイレを洗い流す、入浴を含む一日あたり約100ガロンを使用しています。 地域の水需要は、人口と水の他の使用の関数です。
世界の総水使用量は、世界の人口増加を上回る速度で着実に増加しています（図10）。 20世紀の世界の人口は3倍になり、水需要は6倍に増加しました。 人口増加率を超える世界的な水需要の増加は、節水による相殺なしに生活水準が向上したことによるものです。 財とエネルギーの生産の増加は、水需要の大幅な増加を伴います。 世界の主な水使用量は、灌漑（68％）、公共供給（21％）、および産業（11％）です。
帰属
Kamala Dorënerによる環境科学のEssentialsは、CC BY4.0の下でライセンスされています。 Matthew R.Fisherによってオリジナルから修正されました。