Vann, luft og mat er de viktigste naturressursene for mennesker. Mennesker kan leve bare noen få minutter uten oksygen, mindre enn en uke uten vann, og omtrent en måned uten mat. Vann er også viktig for vår oksygen-og matforsyning. Planter bryter ned vann og bruker det til å skape oksygen under prosessen med fotosyntese.
Vann er Den mest essensielle forbindelsen for alle levende ting. Menneskelige babyer er ca 75% vann og voksne er 60% vann. Hjernen vår er ca 85% vann, blod og nyrer er 83% vann, muskler er 76% vann, og selv bein er 22% vann. Vi mister stadig vann ved svette; i tempererte klima bør vi drikke ca 2 liter vann per dag, og folk i varme ørkenklima bør drikke opptil 10 liter vann per dag. Tap av 15% av kroppsvannet forårsaker vanligvis døden.
Jorden er Virkelig Vannplaneten. Overfloden av flytende vann på Jordens overflate skiller oss fra andre legemer i solsystemet. Omtrent 70% Av Jordens overflate er dekket av hav og omtrent halvparten av Jordens overflate er skjult av skyer (også laget av vann) når som helst. Det er et veldig stort volum vann på vår planet, ca 1,4 milliarder kubikk kilometer (km3) (330 millioner kubikk miles) eller ca 53 milliarder liter per person på Jorden. Alle Jordens vann kunne dekke Usa til en dybde på 145 km (90 mi). Fra et menneskelig perspektiv er problemet at over 97% av det er sjøvann, som er for salt til å drikke eller bruke til vanning. De mest brukte vannkildene er elver og innsjøer, som inneholder mindre enn 0,01% av verdens vann!
et av de viktigste miljømålene er å gi rent vann til alle mennesker. Heldigvis er vann en fornybar ressurs og er vanskelig å ødelegge. Fordampning og nedbør kombineres for å fylle vår ferskvannsforsyning hele tiden; vanntilgjengeligheten er imidlertid komplisert av sin ujevne fordeling over Jorden. Arid klima og tett befolkede områder har kombinert i mange deler av verden for å skape vannmangel, som forventes å forverres i de kommende årene på grunn av befolkningsvekst og klimaendringer. Menneskelige aktiviteter som vannforbruk og vannforurensning har forverret betydelig vannkrisen som eksisterer i dag. Hundrevis av millioner mennesker mangler tilgang til trygt drikkevann, og milliarder mennesker mangler tilgang til bedre sanitærforhold så enkelt som en latrine. Som et resultat dør nesten to millioner mennesker hvert år fra diarrheal sykdommer og 90% av disse dødsfallene forekommer blant barn under 5 år. De fleste av disse er lett forhindret dødsfall.
Vann er det eneste vanlige stoffet som forekommer naturlig på jorden i tre former: fast, flytende og gass. Den distribueres på forskjellige steder, kalt vannreservoarer. Havene er langt de største av reservoarene med ca 97% av alt vann, men det vannet er for saltvann for de fleste menneskelige bruksområder (Figur 1). Iskapper og isbreer er de største reservoarene av ferskvann, men dette vannet er ubeleilig plassert, hovedsakelig I Antarktis og Grønland. Grunt grunnvann er det største reservoaret med brukbart ferskvann. Selv om elver og innsjøer er de mest brukte vannressursene, representerer de bare en liten mengde av verdens vann. Hvis alt verdens vann ble krympet til størrelsen på 1 gallon, ville den totale mengden ferskvann være ca 1/3 kopp, og mengden lett brukbart ferskvann ville være 2 ss.
vann (eller hydrologisk) syklus (som ble dekket I Kapittel 3.2) viser bevegelsen av vann gjennom forskjellige reservoarer, som inkluderer hav, atmosfære, isbreer, grunnvann, innsjøer, elver og biosfære. Solenergi og tyngdekraften driver bevegelsen av vann i vannsyklusen. Enkelt sagt innebærer vannsyklusen vann som beveger seg fra hav, elver og innsjøer til atmosfæren ved fordampning, og danner skyer. Fra skyer faller det som nedbør (regn og snø) på både vann og land. Vannet på land kan enten returnere til havet ved overflateavrenning, elver, isbreer og grunnvannsstrøm under overflaten, eller returnere til atmosfæren ved fordampning eller transpirasjon (tap av vann fra planter til atmosfæren).
en viktig del av vannsyklusen er hvordan vann varierer i saltholdighet, som er overflod av oppløste ioner i vann. Saltvannet i havene er svært saltvann, med ca 35.000 mg oppløste ioner per liter sjøvann. Fordampning (hvor vann endres fra væske til gass ved omgivelsestemperaturer) er en destillasjonsprosess som produserer nesten rent vann med nesten ingen oppløste ioner. Når vannet fordamper, forlater det oppløste ioner i den opprinnelige væskefasen. Til slutt danner kondens (hvor vann endres fra gass til væske) skyer og noen ganger nedbør(regn og snø). Etter at regnvann faller på land, oppløser det mineraler i stein og jord, noe som øker saltholdigheten. De fleste innsjøer, elver og grunnvann nær overflaten har en relativt lav saltholdighet og kalles ferskvann. De neste seksjonene diskuterer viktige deler av vannsyklusen i forhold til ferskvannsressurser.
Primære Ferskvannsressurser: Nedbør
Nedbørsnivåene er ujevnt fordelt over hele verden, noe som påvirker ferskvannstilgjengeligheten (Figur 3). Mer nedbør faller nær ekvator, mens mindre nedbør har en tendens til å falle nær 30 grader nord og sør breddegrad, der verdens største ørkener ligger. Disse nedbørsmønstrene og klimamønstrene er relatert til globale vindsirkulasjonsceller. Det intense sollyset ved ekvator varmer opp luften og får den til å stige og kjøle seg ned, noe som reduserer luftmassens evne til å holde på vanndamp og resulterer i hyppige regnstormer. Rundt 30 grader nord og sør breddegrad produserer nedadgående luftforhold varmere luft, noe som øker evnen til å holde vanndamp og resulterer i tørre forhold. Både de tørre luftforholdene og de varme temperaturene på disse breddebeltene favoriserer fordampning. Global nedbør og klimamønstre påvirkes også av størrelsen på kontinenter, store havstrømmer og fjell.
Overflatevannressurser: Elver, Innsjøer, Isbreer
Rennende vann fra regn og smeltet snø på land går inn i elvekanaler ved overflateavrenning (Figur 4) og grunnvannsinnstrømning (Figur 5). Flodutslipp beskriver volumet av vann som beveger seg gjennom en elvkanal over tid (Figur 6). De relative bidrag av overflaten avrenning vs. grunnvann seepage til elva utslipp avhenge nedbør mønstre, vegetasjon, topografi, arealbruk, og jordegenskaper. Kort tid etter en kraftig regnstorm øker elvutslipp på grunn av overflateavrenning. Den jevne normale strømmen av elvvann er hovedsakelig fra grunnvann som tømmes ut i elva. Gravity trekker elvevann nedoverbakke mot havet. Underveis kan det bevegelige vannet i en elv ødelegge jordpartikler og oppløse mineraler. Grunnvann bidrar også en stor mengde oppløste mineraler i elv. Det geografiske området drenert av en elv og dens sideelver kalles et nedslagsfelt eller vannskille. Mississippi River nedslagsfelt omfatter ca 40% AV USA, et tiltak som inkluderer de mindre nedslagsfelt, slik Som Ohio River Og Missouri River som bidrar til å omfatte det. Elver er en viktig vannressurs for vanning av dyrket mark og drikkevann for mange byer rundt om i verden. Elver som har hatt internasjonale tvister om vannforsyning inkluderer Colorado (Mexico, sørvest USA), Nilen (Egypt, Etiopia, Sudan), Eufrat (Irak, Syria, Tyrkia), Ganges (Bangladesh, India) Og Jordan (Israel, Jordan, Syria).
i tillegg til elver kan innsjøer også være en utmerket kilde til ferskvann til menneskelig bruk. De mottar vanligvis vann fra overflateavrenning og grunnvannutslipp. De har en tendens til å være kortvarig på en geologisk tidsskala fordi de er stadig å fylle ut med sediment levert av elver. Innsjøer dannes på en rekke måter, inkludert isbrekking, nylig tektonisk oppløfting (For Eksempel Tanganyikasjøen, Afrika) og vulkanutbrudd (For Eksempel Crater Lake, Oregon). Folk lager også kunstige innsjøer (reservoarer) ved å dampe elver. Store endringer i klimaet kan føre til store endringer i en innsjø størrelse. Som Jorden kom ut av Siste Istid om 15.000 år siden, klimaet i den vestlige U.S. endret fra kjølig og fuktig til varm og tørr, noe som førte til at mer enn 100 store innsjøer forsvant. Great Salt Lake I Utah er en rest av en mye større innsjø kalt Lake Bonneville.
selv om isbreer representerer det største reservoaret av ferskvann, blir de vanligvis ikke brukt som vannkilde fordi de ligger for langt fra de fleste (Figur 7). Smeltende isbreer gir en naturlig kilde til elvevann og grunnvann. Under Siste Istid var det så mye som 50% mer vann i isbreer enn det er i dag, noe som førte til at havnivået ble ca 100 m lavere. I løpet av det siste århundret har havnivået steget delvis på grunn av smeltende isbreer. Hvis Jordens klima fortsetter å varme, vil smeltende isbreer føre til en ytterligere økning i havnivået.
Grunnvannsressurser
selv om de fleste i verden bruker overflatevann, er grunnvann et mye større reservoar med brukbart ferskvann, som inneholder mer enn 30 ganger mer vann enn elver og innsjøer kombinert. Grunnvann er en spesielt viktig ressurs i tørre klima, hvor overflatevann kan være knappe. I tillegg er grunnvann den primære vannkilden for landlige huseiere, og gir 98% av det vannbehovet I USA. Grunnvann er vann som ligger i små rom, kalt porerom, mellom mineralkorn og brudd i jordens jordmaterialer (stein eller sediment). De fleste grunnvann stammer fra regn eller snøsmelting, som infiltrerer bakken og beveger seg nedover til den når den mettede sonen(hvor grunnvannet helt fyller porerom i jordmaterialer).
andre kilder til grunnvann inkluderer seepage fra overflatevann (innsjøer, elver, reservoarer og sumper), overflatevann bevisst pumpet ned i bakken, vanning og underjordiske avløpsrensingssystemer (septiktanker). Oppladningsområder er steder der overflatevann infiltrerer bakken i stedet for å løpe inn i elver eller fordampe. Våtmarker, for eksempel, er gode oppladningsområder. Et stort område av sub-overflaten, porøs stein som holder vann er en akvifer. Akviferer er ofte boret, og brønner installert, for å gi vann til jordbruk og personlig bruk.
Vannbruk I USA Og Verden
Folk trenger vann, ofte store mengder, for å produsere maten, energien og mineralressursene de bruker. Tenk for eksempel disse omtrentlige vannkravene for noen ting folk i den utviklede verden bruker hver dag: en tomat = 3 liter; en kilowatt-time elektrisitet fra et termoelektrisk kraftverk = 21 liter; ett brød = 150 liter; ett pund biff = 1600 liter; og ett tonn stål = 63.000 liter. Mennesker krever bare ca 1 gallon per dag for å overleve, men en typisk person i EN amerikansk husholdning bruker ca 100 liter per dag, som inkluderer matlaging, vasking og klær, spyling av toalettet og bading. Vannbehovet i et område er en funksjon av befolkningen og annen bruk av vann.
Den Globale totale vannforbruket øker stadig med en hastighet som er større enn verdens befolkningsvekst (Figur 10). I løpet av det 20. århundre ble verdens befolkning tredoblet, og vannetterspørselen økte med en faktor på seks. Økningen i global vannetterspørsel utover befolkningsveksten skyldes forbedret levestandard uten kompensasjon av vannvern. Økt produksjon av varer og energi medfører en stor økning i vannetterspørselen. Den største globale vannbruken er irrigasjon (68%), offentlig forsyning (21%) og industri (11%).
Navngivelse
Essentials Of Environmental Science av Kamala Dorš er lisensiert under CC BY 4.0. Modifisert fra originalen Av Matthew R. Fisher.