Woda Słodka Zdatna do Picia: Kluczowy Zasób i Wyzwania
- Szczegóły
Nie bez powodu istnieje rozróżnienie między wodą słodką a słoną. Jedną z nich nazywa się pitną, natomiast od picia drugiej odwodzi się od najmłodszych lat. Woda morska nie nadaje się do picia tak jak jej słodki odpowiednik, którego jest zdecydowanie mniej. Woda słona zawiera taką ilość soli, która nie pozwala na jej spożywanie, tak jak ma to miejsce w przypadku słodszego wariantu. Zawartość soli w wodzie słonej jest na tyle duża, że jest od razu wyraźnie wyczuwalna.
Dostępność i Znaczenie Wody Słodkiej
Powierzchnia Ziemi jest pokryta wodą pitną jedynie w około 1%. Niestety nasza planeta w 71% jest pokryta właśnie wodą słoną. To zdecydowanie zbyt mało, aby zaspokoić potrzeby mieszkającej na niej ludności. Prowadzi to do znacznych deficytów wody słodkiej, co bezpośrednio przekłada się na problemy w jej pobieraniu, szczególnie pośród biedniejszych państw. Problemem jest nie tylko naturalnie mały obszar występowania zasobów słodkiej wody, ale także liczne ich zanieczyszczenia.
Wody pitnej nie ma zbyt wiele, a jej dostępne obszary są narażone na szkodliwe działanie wielu związków. Część z nich można oczyścić, korzystając z dostępnej technologii. Istnieją jednak skażenia, które nieodwracalnie niszczą dostępne zasoby wody pitnej, drastycznie zmniejszając możliwości korzystania z niej. Z tego powodu szczególnie ważne jest odpowiednie gospodarowanie dostępną wodą.
Woda słodka nadaje się do picia przez swoją niską zawartość soli - jej koncentracja nie przekracza 1%. Dzięki takiej specyfice, woda słodka nie odwadnia, a więc zostaje łatwo przyswojona przez organizm. Niestety, jej dostępność jest dużo niższa niż w przypadku wody słonej.
Zagrożenia Związane z Wodą Słodką
Choć woda pitna jest niezbędna do życia i nie można się bez niej obyć, istnieją również związane z nią pewne zagrożenia. Przyjmuje się, że dorosły człowiek powinien wypijać od 2 do 3 litrów wody dziennie. To optymalna ilość, jaka przynosi odpowiedni poziom nawodnienia na co dzień. Woda w takiej ilości korzystnie wpływa na funkcjonowanie całego organizmu, dociera do komórek poprawiając ich pracę.
Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?
Jednak w przypadku wody nie działa zasada “im więcej, tym lepiej”. Zbyt duża ilość spożywanej wody może mieć tak samo negatywne skutki, jak odwodnienie. Nadmiar spożytej wody może prowadzić do niebezpiecznego wzrostu ciśnienia w komórkach, które stanowi bezpośrednie zagrożenie życia. Nadmierna ilość spożycia wody sprawia, że przedostaje się ona do komórek, nie spotykając na swojej drodze żadnej przeszkody. W pewnym momencie skutkuje to zwiększeniem produkcji sodu, co bezpośrednio przekłada się na podniesienie ciśnienia w komórkach.
Dużo mówi się o konieczności spożywania odpowiedniej ilości wody, a także płynących z tego korzyści zdrowotnych. Jednak nieczęsto wspomina się o zagrożeniach związanych z przewodnieniem. Skutek nadmiaru wody słodkiej z pewnością może zadziwić wiele osób.
Woda Morska: Dlaczego Nie Nadaje Się do Picia?
Inaczej wygląda to w przypadku ewentualnego spożycia wody morskiej. Do picia nie jest odpowiednia - o tym wiedzą wszyscy. Woda morska w swojej zawartości posiada ok. 10 razy więcej soli niż słodka woda. Można to zbadać samodzielnie - smak wody morskiej od razu zdradza wyższą zawartość soli. To najskuteczniejszy odstraszasz śmiałków, którzy chcieliby wodę słodką zamienić na słony wariant. Słony posmak nie tylko nie gasi pragnienia, ale skutecznie je wzmaga.
Spożycie wody morskiej zmusza organizm do poszukiwania sposobu na nawodnienie organizmu, tym samym początkując błędne koło. Im więcej wody słonej jest spożywane, tym ciało kumuluje większą ilość soli, która musi zostać usunięta. W wypłukaniu soli z organizmu pomocna jest… woda.
Odsalanie Wody Morskiej
Woda zajmuje znaczną część powierzchni Ziemi. Niestety w większości ma wysokie zasolenie, przez co jest to woda, której się nie pije. Od dawna prowadzi się jednak badania nad różnymi metodami odsalania. Rozróżnienie na wodę słoną i słodką stanowi wskazówkę, którą z nich można bez przeszkód spożywać. Słona woda ma tak wysoką zawartość soli, że może negatywnie wpływać na funkcjonowanie organizmu - z dużym trudem przyswaja on płyny zasolone w tak dużym stopniu. Są to głównie chlorki sodu oraz magnezu. Spożycie słonej wody prowadzi do stanu, w którym organizm musi szukać innych dodatkowych źródeł zaspokojenia pragnienia, a to ostatnie wzrasta za sprawą soli.
Przeczytaj także: Inwestycje w Jakość Wody w Proszówkach
Słona woda do picia. Woda morska, której się nie pije, może zostać oczyszczona z soli na tyle, że będzie można przeznaczyć ją do spożycia. Jak woda w morzach i oceanach ulega odsalaniu i dokąd później trafia? Promienie słoneczne oddziałujące na wody oceaniczne sprawiają, że wyparowują one już bez znajdujących się tam soli. Choć więc stężenie soli w wodach powierzchniowych jest względnie stałe, woda pochodząca z opadów jest go całkowicie pozbawiona. Tam woda morska staje się zdatna do picia. To tzw. deszczówka, którą niekiedy traktuje się jako wodę miękką i zbiera w celach gospodarczych. W celach przemysłowych można pozbawić wodę soli w procesie destylacji. Polega on na ogrzaniu wody oraz zebraniu powstałej wówczas pary wodnej. Proces skraplania w przyrodzie zachodzi dość powoli, ale w warunkach laboratoryjnych można go znacznie przyspieszyć.
To samo zjawisko obserwuje się zresztą w kuchni, choćby podczas gotowania warzyw czy makaronu. Jeśli gotujesz go w osolonej wodzie, na spodzie pokrywki garnka pojawi się skroplona para wodna. To jedna z najczęściej stosowanych metod odsalania wody. Najpierw warto przypomnieć, czym jest tzw. osmoza spontaniczna, zachodząca naturalnie w środowisku. Wyobraź sobie, że dwie próbki cieczy oddzielone są półprzepuszczalną błoną. Woda zaczyna przenikać do tego miejsca, w którym jest więcej jonów lub innych rozpuszczonych substancji. Aby ją przeprowadzić, w zamkniętej przestrzeni należy przyłożyć ciśnienie większe niż naturalne, towarzyszące osmozie. W tym celu niezbędne są pompy ciśnieniowe o dużej wydajności. To tylko niektóre z przykładów metod usuwania soli z wody morskiej. Coraz popularniejsze stają się technologie odsalania właśnie z wykorzystaniem membran. Do tej pory jednak nie opracowano skutecznego sposobu na udostępnienie odsolonej przemysłowo wody do powszechnego użytku za pośrednictwem przewodów wodociągowych.
Podmorskie Zasoby Wody Słodkiej
Pod Atlantykiem znajdują się złoża słodkiej wody potencjalnie nadającej się do picia. Naukowcy badają obecnie jej skład mikrobiologiczny oraz to, czy zasób jest odnawialny. Jak wyjaśniają, chociaż obecnie byłoby to bardzo trudne ze względów technologicznych, w przyszłości woda spod Atlantyku może być wydobywana na powierzchnię. O tym, że pod dnem Atlantyku znajdują się zasoby słodkiej wody, wiemy co najmniej od lat 60. i 70. ubiegłego wieku. Ekspedycje naukowe i przedsiębiorstwa poszukujące złóż ropy naftowej podczas wiercenia czasami trafiały na słodką wodę. Fakt ten wzbudził szczególne zainteresowanie w 2019 roku, gdy naukowcy z Instytutu Oceanografii Woods Hole i Uniwersytetu Kolumbii zaprezentowali mapę gigantycznego obszaru słodkiej wody wzdłuż Wschodniego Wybrzeża USA.
Wstępne analizy wykazały, że pobrane próbki miały znacznie mniejszą zawartość soli niż woda morska - była ona zbliżona do poziomu zalecanego przez międzynarodowe agencje dla wody pitnej. Naukowcy próbują także ustalić, od jak dawna woda znajduje się pod dnem Atlantyku. Naukowcy chcą również dowiedzieć się, skąd pochodziła słodka woda - czy z topniejącego lodowca, czy z opadów deszczu. Jak wyjaśnili, pomoże im to w zrozumieniu, jak zasoby kształtowały się w czasie. Naukowcy będą mogli następnie zastosować tę wiedzę w innych miejscach, gdzie istnieją dowody na obecność oceanicznych warstw słodkiej wody, takich jak Indonezja, Australia i RPA. Pomoże im to również ustalić, czy zmieniają się one wraz ze wzrostem poziomu wody w morzach i oceanach.
Badania nad "ukrytą" słodką wodą są szczególnie istotne w kontekście potencjalnych jej niedoborów. Jak wyjaśnili naukowcy, prawie połowa ludności świata mieszka w odległości do 100 kilometrów od wybrzeża. Oceaniczne warstwy wodonośne, takie jak ta pod dnem Atlantyku, mogą zawierać wystarczająco dużo wody, by odciążyć kurczące się lądowe zasoby na wiele dekad.
Przeczytaj także: Woda mineralna Józef: Zalety
Zanim jednak zaczniemy czerpać wodę, należy rozwiązać wiele problemów. Woda jest ciężka, a jej wydobycie i transport na brzeg może być drogie i pochłaniać sporo energii. Ponadto należy zadbać o to, żeby nie została zanieczyszczona przez sąsiadującą z nią słoną wodę. Jak podkreśliła Michael, czerpanie wody z podmorskich warstw wodonośnych będzie kosztowne, a jej zasoby nie są nieskończone.
Deficyt Wody Słodkiej na Świecie
Woda to niezbędny składnik organizmów żywych. Zawartość wody w ciele dorosłego człowieka wynosi aż 70% i choć sama w sobie nie stanowi substancji odżywczej, składniki mineralne, które się w niej znajdują, konieczne są do prawidłowego funkcjonowania. Obecnie panuje powszechne przeświadczenie, że woda jest obecna wszędzie i mamy jej pod dostatkiem. Nic bardziej mylnego. Powodów uszczuplania zasobów wodnych jest kilka: zmiany klimatyczne, zanieczyszczenia, topnienie lodowców, konflikty zbrojne. Ponadto w ostatnich dziesięcioleciach nastąpiło gwałtowne powiększenie populacji ludzkiej na Ziemi. Obecnie żyje na niej ponad 7 miliardów ludzi, a prognozy przewidują, że do 2050 roku liczba ta powiększy się o kolejne 2 miliardy.
Woda słodka jest nierównomiernie rozłożona na kuli ziemskiej. Z tego powodu, w pewnych obszarach Ziemi brakuje wody zdatnej do picia, a w innych można zaobserwować jej znaczny nadmiar. Dla wielu może okazać się zaskoczeniem, że Polska jest państwem ubogim w wodę. Rocznie, na jednego człowieka, przypada tutaj jedynie 1700 m³ wody, gdzie w Europie jest to przeciętnie o około 3700 m³ więcej. Nasz kraj plasuje się, więc jako jeden z ostatnich w europejskim rankingu.
Zdecydowana większość krajów na świecie boryka się z problemem braku zdatnej wody do picia. Szacunkowo, około 1,2 miliarda osób na Ziemi zmaga się z utrudnionym dostępem do źródła wody pitnej, a 200 milionów walczy z pragnieniem.
Bardzo często brak wody wiąże się z błędami popełnianymi przez człowieka. Tworzone konstrukcje takie jak tamy i zbiorniki, powodują nadmierne eksploatowanie zasobów wodnych, skutkujące słabszemu przepływowi rzek. Dodatkowo w krajach rozwiniętych ogromne ilości wody są marnowane i używane w celu zaspokajania potrzeby rekreacji, jak na przykład napełnianie basenów ogrodowych.
Obszary, na których można zaobserwować ciągły brak wody to strefy zwrotnikowe i podzwrotnikowe, a także miejsca o klimacie podrównikowym suchym. Powodem znacznego deficytu wody w tych miejscach są bardzo niskie opady sezonowe oraz wysokie parowanie gleby. Przyczynia się do tego również znikoma roślinność lub jej całkowity brak.
Źródła Wody Słodkiej
Ziemia w 71 proc. składa się z wody, a zdecydowaną przewagę mają na niej wody słone występujące w morzach i oceanach. Stanowią one 96 proc. wszystkich zasobów wodnych na kuli ziemskiej. Z kolei tak cenna woda słodka to zaledwie 2,5 proc. Wielkość pokładów wody słodkiej szacuje się na 35 mln m³. Co więcej, większość jej występowania, czyli niemal 61 proc. to lodowce i stałe pokrywy śnieżne znajdujące się na Antarktydzie. Miejsce ich występowania jest trudno dostępne i dalekie od obszarów zasiedlanych przez ludzi, do tego obecnie stoją one w obliczu stale zwiększającego się ryzyka topnienia. Według raportu naukowców z NASA, kryzys klimatyczny powoduje, że topnieją one pięć razy szybciej niż w latach dziewięćdziesiątych. Konsekwencją tych wydarzeń będzie wzrost poziomu mórz i oceanów, czyli zmniejszenie i tak już niezadowalających ilości wody słodkiej.
Drugim największym zasobem wody słodkiej są wody podziemne, które stanowią około 30 proc. wszystkich źródeł wody pitnej. Złoża w podziemiach pochodzą z opadów lub rzek, jezior i mórz, z których woda gromadziła się przez pewien czas. Duże znaczenie ma tutaj budowa geologiczna określonego terenu. Woda z tych zbiorników wsiąka w podłoże aż do napotkania skał nieprzepuszczalnych. Kiedy to nastanie, gromadzi się w szczelinach skał, powyżej warstwy szczelnej dla wody. W zależności od nachylenia, wielkości i kształtu poszczególnych rodzajów warstw skalnych, w ich bruzdach tworzą się wszelakie, podziemne pokłady wody słodkiej. Jest to możliwe dzięki naprzemiennym ułożeniu skał przepuszczalnych i nieprzepuszczalnych.
Najmniejsza ilość wody słodkiej pochodzi z wód powierzchniowych, czyli jezior, rzek lub innych zbiorników wodnych płynących na powierzchni lądu. Razem z wieczną zmarzliną, wodą biologiczną i parą wodną w atmosferze, stanowią zaledwie 1,2 proc. wszystkich zasobów wody zdatnej do picia.
Gdzie Jest Najwięcej Wody Słodkiej?
Zwiększone ilości wody słodkiej występują w strefie równikowej, gdzie przez cały rok można spodziewać się obfitych opadów. Do tego na chłodniejszych obszarach parowanie odbywa się znacznie rzadziej, zapewniając dostateczne ilości wody.
Według danych Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO), które zostały zgromadzone przy projekcie AQUASTAT w 2017 roku, największe źródła wody pitnej per capita znajdują się na Islandii, w Norwegii oraz w Rosji. Na jednego Islandczyka przypada aż 507 463 m³ wody słodkiej. Norwegowie i Rosjanie mogą cieszyć się kolejno 74 081 i 31 426 m³ na osobę.
Nowoczesne Technologie Oczyszczania Wody
Słodka i zdatna do picia woda, to niestety niemal nieosiągalny luksus dla części mieszkańców naszego globu. Bywa, że pitna woda dostępna jest w nadmiarze, jednak często z powodów zanieczyszczenia chemicznego, czy też bakteriologicznego, nie może być bezpiecznie wykorzystywana przez ludzi do celów spożywczych. By zwiększyć dostępność słodkiej wody naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (USA) opracowali nowoczesne urządzenie, które przetwarza wodę słoną (np. morską) w czystą wodę pitną.
Zbudowane przez amerykańskich naukowców urządzenie wykorzystuje zjawisko określane jako ICP (ang. ion concentration polarisation). W pewnych, ściśle określonych warunkach fizykochemicznych, pod wpływem działania pola elektrycznego, naładowane cząstki (w tym również zawarta w wodzie sól i mikroorganizmy) ulegają odseparowaniu. Naukowcy opracowali stosunkowo tanie mikroprzepływowe urządzenie, które pozwala na rozdzielenie zawartych w wodzie soli i drobnoustrojów na powierzchni specjalnej membrany, poprzez którą przepuszczany jest prąd elektryczny. Układ utworzony jest z dwóch mikrokanałów w kształcie litery "Y", gdzie wlot do jednego z kanałów ograniczony jest półprzepuszczalną membraną (z Nafion'u), do powierzchni której dołączone są złote lub platynowe elektrody. Morska woda wprowadzana jest do mikrokanału, po czym dopływa do rozgałęzienia, gdzie przez jeden z mikrokanałów (ten z memebraną) może przedostać się - dzięki obecności pola elektrycznego, a co za tym idzie zjawiskowi ICP - jedynie woda pozbawiona soli i innych cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym (np. bakterii czy wirusów). Zarówno mikroorganizmy, jak i sole są po prostu odpychane od powierzchni półprzepuszczalnej błony, dzięki czemu trafiają do drugiego, niczym nie ograniczonego rozgałęzienia mikrokanału. W ten sposób możliwe jest przeprowadzenie procesu odsalania, za pomocą półprzepuszczalnej błony, która nigdy nie ulegnie zużyciu (zapchaniu przez odfiltrowywane cząstki).
Według naukowców, gdy z odsalających mikrokanałów zbudowany zostanie cały chip (podobnie, jak ma to miejsce z tranzystorami w mikroprocesorach komputerowych), układ, choć nadal miniaturowy, będzie pozwalał na odsolenie około jednego litra wody w 10 minut. Co więcej, urządzenie to może być zasilane "darmową" energią elektryczną z baterii słonecznych, które przekształcają światło słoneczne w prąd elektryczny. Na dzień dzisiejszy nowo opracowana technologia nie nadaje się do praktycznego wykorzystania (do sprzedaży).
Działania na Rzecz Oszczędzania Wody
Dostępność wody słodkiej na świecie jest bardzo niska, jednak istnieje wiele działań, które można podjąć w celu jej prawidłowego zagospodarowania. Jednym z takich sposobów jest retencja, czyli czasowe wyłączenie wody z naturalnego obiegu w ekosystemie i zatrzymanie jej w naturalnych lub sztucznych zbiornikach wodnych, a także w lodowcach, pokrywie śnieżnej i gruncie. Zwiększenie retencji można uzyskać za pomocą zbierania wody deszczowej, która nie tylko odciąża odpływy kanalizacyjne, ale także minimalizuje wykorzystanie wody pitnej w gospodarstwie domowym. Niektóre miasta tworzą specjalne projekty umożliwiające mieszkańcom montowanie urządzeń służących do zbierania wody opadowej.
Deficyt wody można zmniejszyć transportując wodę z krajów o wysokim nadmiarze wody do obszarów bardzo jej potrzebujących. Takie działanie chcą podjąć Chiny, które za pomocą trzech kanałów mają w planach przesyłanie na północ 43 miliardów m³ wody rocznie.
Kraje z dostępem do morza mają możliwość odsalania wody. Niestety taki proces zabiera niezwykle dużo energii, a także wiąże się z dużymi kosztami finansowymi. Na owe działania mogą sobie pozwolić państwa, które czerpią ogromne zyski z handlu ropą naftową i gazem ziemnym. Takimi krajami są między innymi Arabia Saudyjska, Zjednoczone Emiraty Arabskie oraz Hiszpania.
Zasoby wody słodkiej są niezwykle ograniczone. Nie tylko przez naturalnie utworzony ekosystem Ziemi, ale również przez działania jakie wykonuje człowiek przy dysponowaniu wodą zdatną do picia. Dlatego tak ważne jest przedsięwzięcie określonych kroków pomagających w oszczędzaniu wody. Woda wydaje się nam być dobrem tak oczywistym, że nie zastanawiamy się nad jej brakiem.
Sytuacja na Malcie - przykład problemu niedoboru wody
Na co dzień łatwo zapomnieć, że walka o zapewnienie obywatelom wody pitnej nie odbywa się gdzieś daleko. Susza, niedobór wody pitnej i konieczność jej oszczędzania kojarzy się nam z krajami trzeciego świata, gdzieś w Afryce, gdzieś w Azji. Podczas mojego ostatniego wyjazdu zobaczyłam problem braku wody zupełnie bliżej nas, w wysoko rozwiniętym państwie, będącym członkiem Unii Europejskiej. Malta to wyspa i wydawać by się mogło, że wody zabraknąć na niej nie może - bo jak skoro otacza ją z każdej strony? Niestety, woda morska to nie to samo co ta słodka. Malta znajduje się wśród krajów najbardziej narażonych na brak wody. Są to między innymi położone niemal na pustyni: Bahrajn, Jordania, Kuwejt, Libia, Katar i Zjednoczone Emiraty Arabskie, ale także wyspy: Dominika, Jamajka, Cypr czy Barbados. Kraje wyspiarskie często nie mają dużych zbiorników słodkiej wody takich jak jeziora, czy rzeki. Dawniej, kiedy populacja w kraju była mniejsza, wystarczało to co mogła zaoferować natura. Niewielkie podziemne złoża słodkiej wody uzupełniane zbieraną deszczówką (pojawiającą się niezbyt często - wyspa odnotowuje aż 300 słonecznych dni w roku i tylko 550 mm opadów) pokrywały skromne potrzeby lokalnej ludności. Od zawsze wody było mało, potrafiono sobie jednak z tym radzić. Wraz ze wzrostem zagęszczenia i postępem technologii zapotrzebowanie rosło, dlatego też rozpoczęto pracę nad odsalaniem wody morskiej.
W wielu miejscach właśnie z uwagi na smak używa się wody butelkowej i mineralnej (która musi być na Maltę sprowadzana m.in. z pobliskiej Sycylii). Zapotrzebowanie na wodę pitną to jedno, Malta potrzebuje też wyjątkowo dużo wody wirtualnej. Jest to obliczona ilość wody jaką trzeba byłoby zużyć, żeby wyhodować lub wyprodukować dane dobro. Np.: aby jedno jabłko znalazło się na rynku potrzebne jest 70 litrów wody, wliczona jest w to woda potrzebna do jego wyhodowania oraz zużyta w późniejszych procesach np.: myciu. Obliczając w ten sposób wodny ślad wiemy, że jedynie 8% zapotrzebowania na wodę na Malcie jest faktycznie zaspokajanych na wyspie. Pozostałe 92 % to woda wykorzystana w innych krajach do stworzenia produktów niezbędnych dla mieszkańców. To czyni ją w 100% zależną od innych krajów. Jeśli susze i problemy z dostępem do wody zaczną pojawiać się coraz częściej na całym świecie - Malta będzie jednym z pierwszych miejsc, które drastycznie odczuje skutki.
Dlatego też niezależnie czy jesteśmy na Malcie, czy w innym miejscu na Ziemi warto pamiętać o oszczędzaniu wody, tej „prawdziwej” jak i tej wirtualnej. Na wyprodukowanie jednego litra butelkowanej wody zużywa się o 30% więcej niż faktycznie mieści się w butelce. Przy wodzie gazowanej to aż 2 razy więcej.
Tabela: Największe zasoby wody pitnej per capita (dane FAO, 2017)
| Kraj | Zasoby wody słodkiej na osobę (m³) |
|---|---|
| Islandia | 507 463 |
| Norwegia | 74 081 |
| Rosja | 31 426 |
tags: #woda #słodka #zdatna #do #picia
