بحران کم آبی بیداد می‌کند ؛ علم برای مقابله با بی آبی چه راهکاری دارد؟

بحران کم آبی سیاره خاکی ما را تهدید می‌کند. منابع آب شیرین هرساله در حال کم شدن است و این موضوع به وضوح برای ما ایرانیان قابل لمس است. خشک شدن رودخانه های بزرگ ایران، عقب نشینی بسیار زیاد آب در دریاچه ارومیه، خشک شدن باتلاق‌ها، دریاچه هامون و … بخشی از این ماجرای تلخ است. کم آبی می‌تواند یک کشور را به زانو درآورد.

70 درصد از سیاره زمین را آب پوشانده است و به همین دلیل، شاید تصور شود که منابع آب در زمین فراوان هستند. با این حال، آب شیرین، آبی که برای آشامیدن، استحمام و آبیاری مزارع از آن استفاده می‌شود، فوق‌العاده کمیاب است. فقط 3 درصد از آب‌های جهان، آب شیرین هستند که دو سوم آن در یخچال‌های طبیعی و دیگر نواحی قرار دارند که برای انسان قابل دسترس نیستند.

بحران آب و ۱۰ راهکار برای مقابله با آن

در نتیجه، حدود 1.1 میلیارد نفر در جهان به آب شیرین دسترسی ندارند و در مجموع 2.7 میلیارد نفر حداقل یک ماه از سال را با کمبود آب مواجه هستند. بهداشت ناکافی نیز برای 2.4 میلیارد نفر مشکل ساز است؛ چرا که در معرض بیماری‌هایی مانند وبا و تب حصبه و سایر بیماری‌های ناشی از کمبود آب قرار می‌گیرند.

بحران کم آبی و راهکارهای علمی برای گذر از آن

بسیاری از سیستم‌های آب که اکوسیستم‌ها را حفظ می‌کنند و جمعیت‌های انسانی را تغذیه می‌کنند، تحت تاثیر گرفته‌اند. رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و آبخوان‌ها (سفره‌های زیرزمینی) خشک یا بیش از حد آلوده شده‌اند و بیش از نیمی از تالاب‌های جهان از بین رفته‌اند. کشاورزی بیشتر از هر منبع دیگر آب مصرف می‌کند که بسیاری از این آب هم به دلیل استفاده از روش‌های ناکارآمد به هدر می‌رود.

تغییرات اقلیمی و الگوهای آب و هوایی هم در سراسر جهان، باعث بحران کم آبی و خشکسالی در برخی نواحی و سیل در دیگر مناطق شده است. با توجه به میزان مصرف فعلی آب، این وضعیت بدتر هم خواهد شد. اگر برای بی آبی راهکارهای علمی اندیشیده نشود تا سال 2025 احتمالا چیزی در حدود دو سوم جمعیت جهان با کمبود آب مواجه خواهند شد.

کمبود آب در ایران

بحران آب در ایران

امروزه، آب یکی از کلیدهای اساسی توسعه، رونق اقتصادی و رفاه اجتماعی است و کمبود آن منجر به محدودیت‌های زیادی می‌شود. کمبود آب به طور مستقیم و غیر مستقیم، بر بسیاری از جنبه‌های زندگی تاثیر می‌گذارد.

آب در طول سه هزار سال تاریخ مکتوب خاورمیانه، منبع اصلی طبیعی بوده است. برخی نواحی جهان خشک‌تر هستند و دیگران نواحی هم دارای جمعیتی بالاتر یا اقتصادهایی بزرگ‌تر هستند، اما در هیچ منطقه دیگری در جهان، چنین منطقه وسیعی با جمعیتی بزرگ وجود ندارد که با آب کمتر به دنبال رشد اقتصادی باشند. در خاورمیانه، آب یکی از با ارزش‌ترین و در عین حال، آسیب‌پذیرترین منابع طبیعی است.

در حال حاضر، منابع آب شیرین ایران شرایط وخیمی دارند. 90 درصد از کشور خشک یا نیمه خشک است و حدود دو سوم از میزان بارش باران هم قبل از اینکه بتواند آب‌های زیرزمینی یا رودخانه‌ها را پر کند تبخیر می‌شود. در نتیجه ایران، بیش از نیمی از نیازهای آب خود را با استفاده از آب‌های زیرزمینی تهیه می‌کند، اما استفاده بیش از حد از این منابع آب، منجر به تخلیه‌ی مخازن آب‌های زیر زمینی شده است.

در خاورمیانه، آب یکی از با ارزش‌ترین و آسیب‌پذیرترین منابع طبیعی است

با توجه به میزان مصرف بیش از حد از این منابع، استان‌های مرکزی کشور، به سرعت ذخایر آب زیرزمینی خود را از دست خواهند داد. علاوه بر این، مشکلات آب می‌تواند اقتصاد ملی را هم تضعیف کند. بخش کشاورزی، 10 درصد تولید ناخالص داخلی کشور را تشکیل می‌دهد و یک چهارم نیروی کار هم در این بخش مشغول به کار هستند.

مورد دیگر، امنیت غذایی است که به شدت تهدید می‌شود. با این حال، همین حالا هم امنیت غذایی ایران به خطر افتاده است، چرا که کشاورزی بیش از 92 درصد از مصرف آب کشور را در برمی‌گیرد، اما فقط 66 درصد مواد غذایی را برای بیش از 80 میلیون جمعیت کشور تامین می‌کند.

در حالی که میانگین بارندگی سالانه سیاره زمین 860 میلی‌متر است، در ایران این میزان عددی حدود 250 میلی‌متر را نشان می‌دهد. میانگین بارندگی سالانه کشور، از 200 میلی‌متر در نزدیکی شهر تالش در شمال کشور تا کمتر از 50 میلی‌متر در کویر مرکزی است. حدود 90 درصد کل بارش باران هم در فصل‌های سرد و مرطوب و در قسمت‌های شمالی و غربی کشور اتفاق می‌افتد و تنها 10 درصد در فصل‌های گرم و خشک در مناطق مرکزی، جنوبی و جنوب شرقی رخ می‌دهد.

وقوع بحران کم آبی در ایران و در آینده‌ای نزدیک قطعی است

مورد دیگر اینکه، حدود 52 درصد بارش‌ها در 25 درصد از نواحی کشور اتفاق می‌افتد؛ از این رو، برخی از نقاط کشور دچار کم‌آبی شدید هستند و وقوع بحران آب در آینده‌ای نزدیک، قطعی است. منابع آب زیرزمینی حدود 60 درصد از مصارف کشور را تامین می‌کنند و بدون شک با استفاده بیشتر از این منابع در طول خشکسالی‌های طولانی، روند خشک شدن و تخلیه آب‌های زیر زمینی سرعت بیشتری خواهد گرفت.

در این مورد، جالب‌ است که راهکارهای کشورهای پیشرفته دنیا را برای مقابله با بحران‌های کمبود آب و خشکسالی مرور کنیم. در ادامه با 10 راهکار برای مقابله با کم آبی همراه تکراتو باشید.

۱.نمک ‌زدایی

نمک ‌زدایی

نمک‌ زدایی یا شیرین کردن آب در مقیاس بزرگ، فرایندی است که از طریق آن، آب اقیانوس به تاسیساتی ویژه منتقل می‌شود و در آن نمک در فرایندی از آب استخراج می‌شود تا آب شیرین برای مصارف ضروری و آشامیدنی تولید شود. هم اکنون، شهر سان‌دیگو در ایالت کالیفرنیا، در حال ساخت بزرگ‌ترین کارخانه آب شیرین‌ کن در نیمکره غربی، با هزینه‌ی حدود 1 میلیارد دلار است.

این کارخانه که در کارلسباد واقع شده، آب آشامیدنی کافی برای حدود ۳۰۰ هزار نفر را فراهم خواهد کرد و می‌تواند یک آزمون بزرگ برای امکان‌سنجی و هزینه‌های تکنولوژی آب شیرین‌کن برای دیگر نواحی جهان هم باشد.

شهر سان‌دیگو در ایالت کالیفرنیا، کارخانه‌ی آب شیرین ‌کنی با هزینه‌ی حدود 1 میلیارد دلار است

اما یکی از مشکلات عمده‌ی نمک زدایی این است که انرژی بالایی مصرف می‌کند و به همین جهت هزینه‌ی آن هم بالاست و چیزی که بدون شک منجر به انتشار مقادیر بالایی گازهای گلخانه‌ای می‌شود که به روند فعلی تغییرات اقلیمی هم کمک می‌کند. از این جهت، بسیاری از کارشناسان و فعالان زیست‌محیطی، به ساخت چنین کارخانه‌های عظیمی واکنش نشان داده‌اند.


بیشتر بخوانید: تغییر اقلیم چیست ؛ تغییرات آب و هوایی و تاثیر عجیب آن بر زندگی انسان


اما امارات متحده عربی در سال 2011، آزمایش یک سیستم آب شیرین کن خورشیدی را آغاز کرد که نه تنها سبزتر، بلکه ارزان‌تر نیز هست. در حال حاضر، استارتاپ WaterFX در کالیفرنیا هم یک سیستم نمک زدایی خورشیدی ساخته است که می‌تواند گام رو به جلویی برای این ایالت باشد که در دهه‌های گذشته، با خشکسالی‌های بی‌سابقه‌ای مواجه بوده است.

۲. استخراج آب‌های زیرزمینی

استخراج آب‌های زیرزمینی

در سراسر سیاره زمین، مقادیر بالایی از آب در مخازن زیرزمینی به نام آبخوان‌ها ذخیره شده‌اند، آب‌های سطحی حاصل باران، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها که به تدریج از طریق خاک، رسوبات و سنگ‌ها به مخازن زیرزمینی می‌روند و می‌توان این مخازن غنی آب را همچون نفت استخراج کرد. در این مورد هم ایالت کالیفرنیا، در حال حاضر یک سوم از آب خود را از آبخوان‌های زیرزمینی تامین می‌کند.

ایالت کالیفرنیا، یک سوم از آب خود را از طریق آبخوان‌های زیرزمینی تامین می‌کند

در مورد کشورمان هم اینکه، آبخوان‌ها یا قنات مهمترین منبع تامین آب کشور به شمار می‌روند. ایرانیان از دیرباز از روش‌های سنتی انتقال آب و دسترسی به منابع آب شیرین خود، از این قنات‌ها استفاده کرده‌اند. اما متاسفانه، بسیاری از این قنات‌ها به علت سوء مدیریت و استفاده بیش از حد، کاملا تخلیه شده‌ یا در شرف خشک شدن هستند.

ایرانیان از دیرباز از روش‌های سنتی انتقال آب و دسترسی به منابع آب شیرین خود، از این قنات‌ها استفاده کرده‌اند. اما متاسفانه، بسیاری از این قنات‌ها به علت سوء مدیریت و استفاده بیش از حد، کاملا تخلیه شده‌ یا در شرف خشک شدن هستند

در واقع، مهمترین مشکل استفاده از آب‌های زیر زمینی، عدم وجود تقریبا هیچ مقرراتی در مورد آن است. شرکت‌ها و سازمان‌ها و حتی اشخاص می‌توانند به هر مقداری که بخواهند از آب‌های زیر زمینی بهره‌برداری کنند (فاجعه‌ای که در نواحی مرکزی ایران بسیار مشهود است) و به‌تدریج موجب کاسته و خشک شدن این منابع ارزشمند آب شوند. در بسیاری از نواحی جهان، چنین مسئله‌ای وجود دارد.

به عنوان مثال در دره مرگ در کالیفرنیای جنوبی، علائمی از فرونشست زمین در نواحی که برداشت بیش از حدی از آب‌های زیر زمینی شده مشاهده شده است. بهره‌برداری بسیار زیاد از آب‌های زیرزمینی چیزی شبیه مکیدن هوای درون یک تایر است، به همین دلیل است که می‌توانید در نواحی که آب زیادی برداشت شده تاثیری مشابه (فرونشست زمین) را ببینید.

۳. استخراج آب مه

 استخراج آب مه

استخراج آب از مه، شاید خیلی عجیب به نظر برسد. اما نوعی از سوسک‌های شب‌رو در کویر نامیب در جنوب آفریقا وجود دارند که از این طریق آب مورد نیاز خود را تامین می‌کنند. سوسک شبه‌رو، حشره کوچکی است که در شرایط سخت و خشک کویری زندگی می‌کند و پوسته سخت این حشره، او را تبدیل به یک گردآورنده آب تامین کرده است.

پوسته سخت این سوسک، دارای شیارهای کوچکی است که در آن آب به صورت فشرده در می‌آید و به دهان سوسک منتقل می‌شود. این سوسک می‌تواند با قرار دادن قسمت پشتی بدن خود به سمت باد، رطوبت هوا یا مه را به دام بیاندازد. در این مورد، موقعیت به اندازه سطحی که آب را جذب می‌کند، اهمیت دارد. علاوه بر این، پوسته این سوسک، از جنس موم نرمی شبیه به تفلون است، به طوری که آب به راحتی از بدن به داخل دهان سوسک جریان پیدا می‌کند.

هر پانل مه‌گیر می‌تواند روزانه 150 تا 750 لیتر آب شیرین استخراج کند

به همین طریق می‌توان فرایند مشابهی را به صورت مصنوعی استفاده کرد. ابزارهای به دام انداختن مه را اساسا شبکه‌ها یا تورهای عظیمی تشکیل می‌دهند که رفتار سوسک نامیبی را تقلید می‌کنند. در دهه‌های گذشته، چنین روشی در رشته کوه‌های آند در آمریکای لاتین مورد استفاده قرار گرفته است و آب قابل‌توجهی برای شهرهایی که دارای بارندگی کمی هستند فراهم کرده است. این روش حتی با موفقیت در خشک‌ترین نواحی جهان از جمله در کویر آتاکاما در شیلی، مورد آزماش قرار گرفته است.

این تکنولوژی در سال‌های اخیر بهبود یافته است و FogQuest، یک شرکت کانادایی است که می‌خواهد مه‌گیرهای خود را در برخی از نواحی خشک و مرطوب جهان راه‌اندازی کند. بر اساس گزارش تحقیقاتی محققان دانشگاه کلمبیا، در پروژه‌های جمع‌آوری آب از مه، بین 2 تا 100 شبکه‌ توری استفاده می‌شود و بسته به محل، هر پانل مه‌گیر می‌تواند روزانه 150 تا 750 لیتر آب شیرین را در طول فصل مه ذخیره و استخراج کند.

همچنین آب جمع‌آوری شده با این روش، با استانداردهای سازمان بهداشت جهانی برای آب آشامیدنی سالم همخوانی دارد و این سازمان، آب‌های حاصل از مه‌گیرها را تایید کرده است.

۴. استخراج آب از هوا

 استخراج آب از هوا

علاوه بر سیستم‌هایی مه‌گیر، تکنیک‌هایی وجود دارد که برای تولید آب از هوا ساخته شده‌اند. این سیستم‌ها می‌توانند در مناطقی که آب وهوایی کمتر مساعد برای مه دارند مورد استفاده قرار گیرند. بسیاری از این سیستم‌ها به استخراج آب از شبنم یا رطوبت هوا متکی هستند. یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های فعال در این زمینه، Aqua Sciences است که توانایی اثبات شده‌ای را برای برداشت آب در تقریبا در هر نوع آب و هوایی دارد.


بیشتر بخوانید: استخراج آب از هوا ؛ روشی جدید برای مقابله با بحران کم آبی


شرکت Aqua Sciences، در مورد نحوه استفاده از تکنولوژی‌های خود بسیار سر بسته عمل کرده و تنها توضیح داده است که سیستم‌هایش صدها تا هزاران گالن آب را به صورت روزانه با جذب آب از هوا استخراج می‌کنند. این شرکت، قراردادهایی با ارتش ایالات متحده آمریکا به امضا رسانده است.

شرکت Aqua Sciences همچنین، دستگاه‌های 6 متری خود را در مناطقی از قبیل هائیتی و عربستان سعودی مستقر کرده، نواحی که به گفته نمایندگان شرکت، در آن روزانه 600 گالن آب آشامیدنی استخراج می‌شود.

سیستم‌های برداشت آب دیگری در مقیاس کوچک هم وجود دارند و سیستم‌های مشابه زیادی در سراسر جهان آزمایش شده‌اند از جمله سیستم جدیدی که اخیرا به وسیله محققان موسسه فناوری کالیفرنیا مورد آزمایش قرار گرفت و به گفته محققان می‌تواند؛ کارایی سیستم‌های استخراج آب از هوا را ارتقا دهد.

۵. باران مهندسی‌شده

باران مهندسی‌شده

شرکت‌هایی وجود دارند که معتقدند می‌توانند با باران مهندسی شده با خشکسالی مقابله کنند. شرکت Rain on Request، یکی از این شرکت‌هاست. این شرکت ادعا می‌کند که با استفاده از تکنولوژی یونیزاسیون (جداسازی) و شبکه‌ای از برج‌ها، قادر به ایجاد بارندگی در شعاع ۲۴ کیلومتری به همان شیوه طبیعی و افزایش سطح بارش از 50 درصد تا 400 درصد است.

ایده باران مهندسی شده، می‌تواند برای تامین آب پروژه‌های کشاورزی یا عرضه آب آشامیدنی بدون نیاز به استفاده از مواد شیمیایی و ابرهای موجود مورد استفاده قرار گیرد.

۶. باران مصنوعی

باران مصنوعی

باروری ابرها تکنولوژی است که در دهه‌ی 1940 توسط تیمی از محققانی از جمله برنارد وانه‌گت (برادر کرت وانه‌گات نویسنده شهیر داستان‌های علمی تخیلی) توسعه پیدا کرد. این تکنولوژی به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفته است، از جمله در کالیفرنیا در اوایل دهه‌ی 2000 و در دیگر ایالت‌های خشک آمریکا مانند نوادا و آیداهو هم آزمایش شده است.

باروری ابرها نمی‌تواند در موارد خشکسالی‌های شدید مفید باشد

در این تکنیک مهندسی آب و هوا، کریستال‌های یدید نقره در لایه‌های فوقانی ابرهای پراکنده می‌شوند که شباهت زیادی به کریستال‌های یخ دارند و به عنوان عامل هسته‌زا در ابر مورد استفاده قرار می‌گیرند و قطرات آب بیشتری را به هم می‌چسبانند و باعث افزایش بارندگی می‌شوند. باروری ابرها می‌تواند برای بارش باران یا برف استفاده شود.

اما این تکنولوژی چند مسئله دارد. بسیاری از کارشناسان اعلام کرده‌اند که استفاده از تکنیک‌های باروری ابرها می‌تواند منجر به تغییر الگوهای آب و هوایی شود. همچنین، باروری ابرها، نمی‌تواند چندان در موارد خشکسالی‌های شدید مفید باشد.

آرلان هاگینز، دانشمند علوم جوی در موسسه تحقیقات کویر در نوادا به Scientific American گفت:

به دلیل کمبود ابر، نمی‌توان از این طریق، آب کافی برای نواحی خشک تامین کرد. همچنین بهترین زمان برای باروری ابرها، زمانی است که نیاز به سطوح عادی و بالاتر عادی بارندگی وجود دارد و بعد می توان آب اضافی را برای زمان خشکسالی ذخیره کرد.

۷. بازیافت آب فاضلاب

بازیافت آب فاضلاب

بر اساس گزارش نشریه Sacramento Bee، سالانه بیش از یک میلیارد گالن آب فاضلاب به اقیانوس آرام ریخته می‌شود، این آب می‌تواند به طور کامل برای آبیاری، توالت، دوباره پر کردن آب‌های زیرزمینی و چندین کاربرد دیگر بازیافت شود. با وجودی که همواره مخالفت با ایده بازیافت فاضلاب وجود داشته، اما با افزایش خشکسالی، مخالفان این ایده تا حد زیادی کم شده‌اند.

سازمان آب و فاضلاب ایالت کالیفرنیا گزارش داده است که بیش از 250 مرکز بازیافت آب فاضلاب در این ایالت فعال هستند و مقامات ایالت کالیفرنیا اعلام کرده است که می‌خواهد سرمایه‌گذاری‌های بیشتری را در این زمینه انجام دهد. این گفته می‌شود که ۲۰۰ میلیون دلار به پروژه‌های بازیافت آب فاضلاب اختصاص داده شده و در آینده ۸۰۰ میلیون دلار دیگر هم به این کار اختصاص خواهد شد. اما ایالت کالیفرنیا برای رسیدن به هدف خود نیاز به سرمایه‌گذاری بیشتری بین 13 تا 8 میلیارد دلار خواهد داشت.

۸. انتقال آب به وسیله‌ی خطوط لوله

انتقال آب به وسیله‌ی خطوط لوله

اخیرا گزارش شد که ویلیام شاتنر هنرپیشه مشهور (ایفاگر نقش کاپیتان کرک در سری پیشتازان فضا)، کمپینی برای تامین بودجه ۳۰ میلیارد دلاری در کیک استارتر راه‌اندازی کرده و می‌خواهد یک خط لوله عظیم برای انتقال آب به ایالت کالیفرنیا احداث کند. صرف‌نظر از اینکه بعید است، چنین سرمایه‌ای در کیک استارتر جمع‌آوری شود، موضوع دیگر اینکه، بهره بردن از سرمایه‌گذاری جمعی (به جای افزایش مالیات) برای زیرساخت‌ها، نمی‌تواند ایده‌ی قانع‌کننده‌ای برای سرمایه‌گذاری باشد.

در اواخر دهه‌ی 1980، والی هیکل، فرماندار ایالت آلاسکا، ساخت خط لوله عظیمی با طول ۲۲۵۳ کیلومتر و ۴ متر قطر را پیشنهاد کرد تا هر ساله، 1.3 تریلیون گالن آب به کالیفرنیا بفروشد و مطالعات نشان داد، حتی اگر از لحاظ منطقی چنین ایده ‌ای امکان‌پذیر باشد، انتقال هر گالن آب به کالیفرنیا، 10 برابر مقدار یک گالن آب حاصل از دستگاه‌های آب شیرین کن هزینه خواهد داشت. در نتیجه باید بگوییم که طرح کاپیتان کرک، اساسا کاملا غیرمنطقی است.

۹. بازنگری در خوردن، کاشت محصولات کشاورزی و انتخاب‌های هوشمندانه‌تر

بازنگری در خوردن و کاشت محصولات کشاورزی و انتخاب‌های هوشمندانه‌تر

برخی از محصولات کشاورزی، آب بیشتری از دیگر محصولات مصرف می‌کنند. به عنوان مثال هندوانه و میوه‌ها مطمئنا خوشمزه‌ و مغذی هستند و همواره به عنوان نوعی غذای سالم به همه توصیه شده‌اند. علاوه بر این، انواع خشک‌بارها مانند بادام هم مقدار زیادی از آب مصرف می‌کنند. بد نیست، بدانید که تنها برای تولید یک دانه بادام، 1.1 گالن آب نیاز است. به همین جهت، ممکن است زمانی فرا برسد که محققان خوردن محصولات کم آبی مانند گلابی خاردار (میوه کاکتوس) را توصیه کنند.

تنها برای تولید یک دانه بادام، 1.1 گالن آب نیاز است

جی فامیجیتی، دانشمند علوم آب از آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا می‌گوید:

باید تصمیمات روشنی در مورد چگونگی مصرف آب و اینکه چه مواد غذایی می‌خواهیم گرفته شود. در آینده،‌ کشاورزی بیشتر به انتخاب دقیق محصولات متکی خواهد بود.

۱۰. مهمتر از همه، حفظ آبی که داریم!

این نکته را از یاد نبرید. ذخیره های آبی دنیا محدود هستند و برای گذر از بحران کم آبی باید از داشته‌هایمان بیشتر مراقبت کنیم.

اخبار علمی را با تکراتو دنبال کنید.

.

منبع: worldwildlifeinhabitat



ارسال نظر