Дефицит воды (тесно связанный с водным стрессом или водным кризисом ) — это нехватка ресурсов пресной воды для удовлетворения стандартного спроса на воду. Существует два типа дефицита воды. Один из них — физический. Другой — экономический дефицит воды . [2] : 560 Физический дефицит воды — это когда воды недостаточно для удовлетворения всех потребностей. Это включает воду, необходимую для функционирования экосистем . Регионы с пустынным климатом часто сталкиваются с физическим дефицитом воды. [3] Центральная Азия , Западная Азия и Северная Африка являются примерами засушливых территорий. Экономический дефицит воды является результатом отсутствия инвестиций в инфраструктуру или технологии для забора воды из рек, водоносных горизонтов или других источников воды. Он также является результатом слабых человеческих возможностей для удовлетворения спроса на воду. [2] : 560 Многие люди в странах Африки к югу от Сахары живут с экономическим дефицитом воды. [4] : 11
В мире достаточно пресной воды, в среднем за год, чтобы удовлетворить спрос. Таким образом, дефицит воды вызван несоответствием между тем, когда и где людям нужна вода, и тем, когда и где она доступна. [5] Одной из основных причин увеличения мирового спроса на воду является рост числа людей . Другими причинами являются улучшение условий жизни, изменение рациона питания (в сторону большего количества продуктов животного происхождения) [6] и расширение орошаемого земледелия . [7] [8] Изменение климата (включая засухи или наводнения ), вырубка лесов , загрязнение воды и расточительное использование воды также могут означать, что воды недостаточно. [9] Эти изменения в дефиците также могут быть функцией преобладающей экономической политики и подходов к планированию.
Оценки дефицита воды рассматривают множество типов информации. Они включают зеленую воду ( влажность почвы ), качество воды , требования к экологическому стоку и виртуальную торговлю водой . [6] Водный стресс является одним из параметров для измерения дефицита воды. Он полезен в контексте Цели устойчивого развития 6. [ 10] Полмиллиарда человек живут в районах с острой нехваткой воды в течение всего года, [5] [6] и около четырех миллиардов человек сталкиваются с острой нехваткой воды по крайней мере один месяц в году. [5] [11] Половина крупнейших городов мира испытывают нехватку воды. [11] 2,3 миллиарда человек проживают в странах с нехваткой воды (что означает менее 1700 м 3 воды на человека в год). [12] [13] [14]
Существуют различные способы сокращения дефицита воды. Это можно сделать посредством управления спросом и предложением, сотрудничества между странами и сохранения водных ресурсов . Расширение источников пригодной для использования воды может помочь. Повторное использование сточных вод и опреснение — это способы сделать это. Другие сокращают загрязнение воды и вносят изменения в торговлю виртуальной водой.
Дефицит воды определяется как « объемное изобилие или недостаток пресноводных ресурсов », и считается, что он «вызван человеком». [15] : 4 Это также можно назвать «физическим дефицитом воды». [4] Существует два типа дефицита воды. Один из них — физический дефицит воды , а другой — экономический дефицит воды . [2] : 560 Некоторые определения дефицита воды рассматривают потребности окружающей среды в воде. Этот подход различается в разных организациях. [15] : 4
Связанные концепции — водный стресс и водный риск . Водный мандат генерального директора, инициатива Глобального договора ООН , предложил гармонизировать их в 2014 году. [15] : 2 В своем дискуссионном документе они заявляют, что эти три термина не следует использовать взаимозаменяемо. [15] : 3
Некоторые организации определяют водный стресс как более широкое понятие. Оно включает аспекты наличия воды, качества воды и доступности. Доступность зависит от существующей инфраструктуры. Она также зависит от того, могут ли потребители позволить себе платить за воду. [15] : 4 Некоторые эксперты называют это экономическим дефицитом воды . [4]
ФАО определяет водный стресс как «симптомы дефицита или нехватки воды». Такими симптомами могут быть «растущий конфликт между пользователями и конкуренция за воду, снижение стандартов надежности и обслуживания, неурожаи и отсутствие продовольственной безопасности». [ 17] : 6 Это измеряется с помощью ряда индексов водного стресса.
Группа ученых дала еще одно определение водного стресса в 2016 году: «Водный стресс относится к влиянию высокого потребления воды (забора или потребления) по отношению к ее доступности». [1] Это означает, что водный стресс будет дефицитом, обусловленным спросом .
Эксперты определили два типа дефицита воды. Один из них — физический дефицит воды. Другой — экономический дефицит воды. Эти термины были впервые определены в исследовании 2007 года, проведенном Международным институтом управления водными ресурсами . В нем рассматривалось использование воды в сельском хозяйстве за предыдущие 50 лет. Целью исследования было выяснить, достаточно ли в мире водных ресурсов для производства продовольствия для растущего населения в будущем. [4] [17] : 1
Физический дефицит воды возникает, когда природных водных ресурсов недостаточно для удовлетворения всех потребностей. Это включает воду, необходимую для нормального функционирования экосистем. Засушливые регионы часто страдают от физического дефицита воды. Влияние человека на климат усилило дефицит воды в районах, где он уже был проблемой. [18] Это также происходит там, где вода кажется обильной, но где ресурсы перераспределяются. Одним из примеров является чрезмерное развитие гидравлической инфраструктуры . Это может быть для орошения или выработки энергии . Существует несколько симптомов физического дефицита воды. Они включают в себя серьезную деградацию окружающей среды , снижение уровня грунтовых вод и распределение воды в пользу одних групп по сравнению с другими. [17] : 6
Эксперты предложили другой индикатор. Это называется экологический дефицит воды . Он учитывает количество воды, качество воды и требования к экологическому стоку. [19]
Воды не хватает в густонаселенных засушливых районах . По прогнозам, там будет менее 1000 кубических метров воды на душу населения в год. Примерами являются Центральная и Западная Азия, а также Северная Африка. [3] Исследование, проведенное в 2007 году, показало, что более 1,2 миллиарда человек живут в районах с физическим дефицитом воды. [20] Этот дефицит воды касается воды, доступной для производства продуктов питания, а не питьевой воды , объем которой гораздо меньше. [3] [21]
Некоторые ученые выступают за добавление третьего типа, который будет называться экологическим дефицитом воды. [19] Он будет сосредоточен на потребности экосистем в воде. Он будет относиться к минимальному количеству и качеству сброса воды, необходимому для поддержания устойчивых и функциональных экосистем. Некоторые публикации утверждают, что это просто часть определения физического дефицита воды. [17] [4]
Экономический дефицит воды возникает из-за отсутствия инвестиций в инфраструктуру или технологии для забора воды из рек, водоносных горизонтов или других источников воды. Он также отражает недостаточный человеческий потенциал для удовлетворения спроса на воду. [22] : 560 Это заставляет людей, не имеющих надежного доступа к воде, преодолевать большие расстояния, чтобы принести воду для бытовых и сельскохозяйственных нужд. Такая вода часто бывает грязной.
Программа развития ООН утверждает, что экономическая нехватка воды является наиболее распространенной причиной нехватки воды. Это происходит потому, что большинство стран или регионов имеют достаточно воды для удовлетворения бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и экологических нужд. Но у них нет средств, чтобы обеспечить ее доступным способом. [23] Около пятой части населения мира в настоящее время проживает в регионах, страдающих от физической нехватки воды. [23]
Четверть населения мира страдает от экономической нехватки воды. Это характерно для большей части стран Африки к югу от Сахары. [4] : 11 Поэтому улучшение водной инфраструктуры там может помочь сократить бедность . Инвестиции в удержание воды и ирригационную инфраструктуру помогут увеличить производство продовольствия. Это особенно актуально для развивающихся стран, которые полагаются на низкоурожайное сельское хозяйство. [24] Предоставление воды, достаточной для потребления, также принесет пользу общественному здравоохранению. [25] Это не только вопрос новой инфраструктуры. Экономическое и политическое вмешательство необходимо для борьбы с бедностью и социальным неравенством. Отсутствие финансирования означает необходимость планирования. [26]
Обычно акцент делается на улучшении источников воды для питья и бытовых нужд. Но больше воды используется для таких целей, как купание, стирка, содержание скота и уборка, чем для питья и приготовления пищи. [25] Это говорит о том, что слишком большой акцент на питьевой воде решает только часть проблемы. Поэтому он может ограничить спектр доступных решений. [25]
Существует несколько показателей для измерения дефицита воды. Один из них — это отношение использования воды к ее доступности. Он также известен как коэффициент критичности. Другой — это индикатор IWMI. Он измеряет физический и экономический дефицит воды. Другой — это индекс водной бедности. [6]
«Водный стресс» — это критерий для измерения дефицита воды. Эксперты используют его в контексте Цели устойчивого развития 6. [ 10] В отчете ФАО за 2018 год было дано определение водного стресса. Он описывается как «соотношение между общим забором пресной воды (TFWW) всеми основными секторами и общими возобновляемыми ресурсами пресной воды (TRWR) с учетом требований к экологическому стоку (EFR)». Это означает, что значение TFWW делится на разницу между TRWR минус EFR. [28] : xii Экологические стоки — это потоки воды, необходимые для поддержания пресноводных и эстуарных экосистем . Предыдущее определение в Цели развития тысячелетия 7, задача 7.A, было просто долей от общего объема используемых водных ресурсов без учета EFR. [28] : 28 Это определение устанавливает несколько категорий водного стресса. Ниже 10% — низкий стресс; 10–20% — низкий или средний; 20–40% — средний или высокий; 40-80% высокий; более 80% очень высокий. [29]
Индикаторы используются для измерения степени дефицита воды. [30] Одним из способов измерения дефицита воды является расчет количества водных ресурсов, доступных на человека в год. Одним из примеров является «Индикатор водного стресса Фалькенмарка». Он был разработан Малин Фалькенмарк . Этот индикатор говорит о том, что страна или регион испытывает «водный стресс», когда годовые запасы воды падают ниже 1700 кубических метров на человека в год. [31] Уровни между 1700 и 1000 кубических метров приведут к периодической или ограниченной нехватке воды. Когда запасы воды падают ниже 1000 кубических метров на человека в год, страна сталкивается с «дефицитом воды». Однако индикатор водного стресса Фалькенмарка не помогает объяснить истинную природу дефицита воды. [3]
Также можно измерить дефицит воды, взглянув на возобновляемую пресную воду . Эксперты используют его при оценке дефицита воды. Этот показатель может описывать общие доступные водные ресурсы, которые содержит каждая страна. Этот общий доступный водный ресурс дает представление о том, склонна ли страна испытывать физический дефицит воды. [32] У этого показателя есть недостаток, поскольку он является средним. Осадки поставляют воду неравномерно по всей планете каждый год. Поэтому годовые возобновляемые водные ресурсы меняются из года в год. Этот показатель не описывает, насколько легко отдельным лицам, домохозяйствам, отраслям или правительству получить доступ к воде. Наконец, этот показатель дает описание всей страны. Поэтому он неточно отображает, испытывает ли страна дефицит воды. Например, Канада и Бразилия имеют очень высокий уровень доступного водоснабжения. Но они по-прежнему сталкиваются с различными проблемами, связанными с водой. [32] Некоторые тропические страны в Азии и Африке имеют низкий уровень ресурсов пресной воды.
Оценки дефицита воды должны включать несколько типов информации. Они включают данные о зеленой воде ( влажность почвы ), качестве воды , требованиях к экологическому стоку, глобализации и виртуальной торговле водой . [6] С начала 2000-х годов оценки дефицита воды использовали более сложные модели. Они извлекают выгоду из инструментов пространственного анализа. Зелено-голубой дефицит воды является одним из них. Оценка дефицита воды на основе следа является другим. Другим является кумулятивное отношение абстракции к спросу, которое учитывает временные изменения. Другими примерами являются индикаторы водного стресса на основе LCA и интегрированный поток воды в окружающую среду с точки зрения количества и качества. [6] С начала 2010-х годов оценки рассматривали дефицит воды как с точки зрения количества, так и с точки зрения качества. [33]
Эксперты предложили еще один индикатор. Это называется экологическим дефицитом воды . Он учитывает количество воды, качество воды и требования к экологическому стоку. [19] Результаты модельного исследования 2022 года показывают, что северный Китай пострадал от более серьезного экологического дефицита воды, чем южный Китай. Движущим фактором экологического дефицита воды в большинстве провинций было загрязнение воды, а не ее использование человеком. [19]
Успешная оценка объединит экспертов из нескольких научных дисциплин. К ним относятся гидрологические, водохозяйственные, водные экосистемные и социальные науки. [6]
По оценкам Организации Объединенных Наций , только 200 000 кубических километров из 1,4 миллиарда кубических километров воды на Земле являются пресной водой, доступной для потребления человеком. Всего 0,014% всей воды на Земле является как пресной, так и легкодоступной . [ 34] Из оставшейся воды 97% являются соленой, а чуть менее 3% труднодоступны. Пресная вода, доступная нам на планете, составляет около 1% от общего объема воды на Земле. [35] Общее количество легкодоступной пресной воды на Земле составляет 14 000 кубических километров. Это поверхностные воды, такие как реки и озера, или грунтовые воды , например, в водоносных горизонтах . Из этого общего количества человечество использует и повторно использует всего 5 000 кубических километров. Технически, в глобальном масштабе имеется достаточное количество пресной воды. Таким образом, теоретически пресной воды более чем достаточно для удовлетворения потребностей нынешнего населения мира в 8 миллиардов человек. Даже достаточно для поддержки роста населения до 9 миллиардов и более. Но неравномерное географическое распределение и неравномерное потребление воды делает ее дефицитным ресурсом в некоторых регионах и группах людей.
Реки и озера являются общими поверхностными источниками пресной воды. Но другие водные ресурсы, такие как грунтовые воды и ледники, стали более развитыми источниками пресной воды. Они стали основным источником чистой воды. Грунтовые воды — это вода, которая скапливается под поверхностью Земли. Она может обеспечить пригодное для использования количество воды через родники или скважины. Эти области грунтовых вод также известны как водоносные горизонты. Становится все труднее использовать обычные источники из-за загрязнения и изменения климата. Поэтому люди все больше и больше черпают из этих других источников. Рост населения стимулирует более широкое использование этих типов водных ресурсов. [32]
В 2019 году Всемирный экономический форум назвал дефицит воды одним из крупнейших глобальных рисков с точки зрения потенциального воздействия в течение следующего десятилетия. [36] Дефицит воды может принимать различные формы. Одна из них — неспособность удовлетворить спрос на воду, частично или полностью. Другие примеры — экономическая конкуренция за количество или качество воды, споры между пользователями, необратимое истощение грунтовых вод и негативное воздействие на окружающую среду .
Около половины населения мира в настоящее время испытывает острую нехватку воды, по крайней мере, в течение некоторого периода года. [37] Полмиллиарда человек в мире сталкиваются с острой нехваткой воды круглый год. [5] Половина крупнейших городов мира испытывают нехватку воды. [11] Почти два миллиарда человек в настоящее время не имеют доступа к чистой питьевой воде.
[38] [39] Исследование, проведенное в 2016 году, подсчитало, что число людей, страдающих от нехватки воды, увеличилось с 0,24 миллиарда или 14% мирового населения в 1900-х годах до 3,8 миллиарда (58%) в 2000-х годах. [1] В этом исследовании для анализа нехватки воды использовались две концепции. Одна из них — нехватка или последствия из-за низкой доступности на душу населения. Другая — стресс или последствия из-за высокого потребления относительно доступности.
В 20 веке потребление воды росло более чем в два раза быстрее, чем росло население. В частности, забор воды, вероятно, увеличится на 50 процентов к 2025 году в развивающихся странах и на 18 процентов в развитых странах. [40] По прогнозам , на одном континенте, например, в Африке , от 75 до 250 миллионов жителей будут лишены доступа к пресной воде. [41] К 2025 году 1,8 миллиарда человек будут жить в странах или регионах с абсолютным дефицитом воды, а две трети населения мира могут оказаться в условиях стресса. [42] К 2050 году более половины населения мира будет жить в районах с дефицитом воды, а еще миллиард может испытывать нехватку воды, обнаружили исследователи Массачусетского технологического института. [43]
С ростом глобальной температуры и ростом спроса на воду шесть из десяти человек подвергаются риску водного стресса. Высыхание водно-болотных угодий во всем мире, около 67%, стало прямой причиной большого количества людей, подверженных риску водного стресса. Поскольку глобальный спрос на воду увеличивается и температура повышается, вполне вероятно, что две трети населения будут жить в условиях водного стресса в 2025 году. [44] [35] : 191
Согласно прогнозу Организации Объединенных Наций, к 2040 году около 4,5 млрд человек могут столкнуться с водным кризисом (или нехваткой воды). Кроме того, с ростом населения возникнет спрос на продовольствие, а для того, чтобы производство продовольствия соответствовало росту населения, увеличится спрос на воду для орошения сельскохозяйственных культур. [45] Всемирный экономический форум оценивает, что к 2030 году глобальный спрос на воду превысит мировое предложение на 40%. [46] [47] Увеличение спроса на воду, а также рост населения приводит к водному кризису, когда воды недостаточно для обеспечения здоровых уровней. Кризисы обусловлены не только количеством, но и качеством.
Исследование показало, что 6-20% из примерно 39 миллионов скважин грунтовых вод подвержены высокому риску высыхания, если местные уровни грунтовых вод снизятся на несколько метров. Во многих районах и, возможно, с более чем половиной основных водоносных горизонтов [48] это применимо, если они просто продолжат снижаться. [49] [50]
Контролируемые факторы, такие как управление и распределение водоснабжения, могут способствовать дефициту. В докладе Организации Объединенных Наций за 2006 год основное внимание уделяется вопросам управления как основе водного кризиса. В докладе отмечено, что: «Воды достаточно для всех». В нем также говорится: «Нехватка воды часто возникает из-за неэффективного управления, коррупции, отсутствия соответствующих учреждений, бюрократической инертности и нехватки инвестиций как в человеческий потенциал, так и в физическую инфраструктуру». [52]
Экономисты и другие утверждают, что отсутствие прав собственности , правительственные постановления и субсидии на воду привели к возникновению ситуации с водой. Эти факторы приводят к слишком низким ценам и слишком высокому потреблению, что делает необходимым приватизацию воды . [53] [54] [55]
Кризис чистой воды — это надвигающийся глобальный кризис, затрагивающий приблизительно 785 миллионов человек по всему миру. [56] 1,1 миллиарда человек не имеют доступа к воде, а 2,7 миллиарда испытывают нехватку воды по крайней мере один месяц в году. 2,4 миллиарда человек страдают от загрязненной воды и плохой санитарии. Загрязнение воды может привести к смертельным диарейным заболеваниям, таким как холера и брюшной тиф , а также другим заболеваниям, передающимся через воду . На их долю приходится 80% заболеваний во всем мире. [57]
Использование воды для бытовых, пищевых и промышленных нужд оказывает серьезное воздействие на экосистемы во многих частях мира. Это может применяться даже к регионам, которые не считаются «дефицитными». [3] Дефицит воды наносит ущерб окружающей среде многими способами. К ним относятся неблагоприятное воздействие на озера, реки, пруды, водно-болотные угодья и другие ресурсы пресной воды. Таким образом, из-за дефицита воды происходит чрезмерное ее использование. Это часто происходит в районах орошаемого земледелия. Это может нанести вред окружающей среде несколькими способами. Это включает в себя повышенную соленость , загрязнение питательными веществами и потерю пойм и водно-болотных угодий . [23] [58] Дефицит воды также затрудняет использование потока для восстановления городских ручьев. [59]
За последние сто лет более половины водно-болотных угодий Земли были уничтожены и исчезли. [9] Эти водно-болотные угодья важны как среда обитания многочисленных существ, таких как млекопитающие, птицы, рыбы, земноводные и беспозвоночные . Они также поддерживают выращивание риса и других продовольственных культур. И они обеспечивают фильтрацию воды и защиту от штормов и наводнений. Пресноводные озера, такие как Аральское море в Центральной Азии, также пострадали. Когда-то оно было четвертым по величине пресноводным озером в мире. Но за три десятилетия оно потеряло более 58 000 квадратных километров площади и значительно увеличило концентрацию соли. [9]
Проседание — еще один результат нехватки воды. Геологическая служба США оценивает, что проседание затронуло более 17 000 квадратных миль в 45 штатах США, 80 процентов из них — из-за использования грунтовых вод. [60]
Растительности и диким животным нужно достаточное количество пресной воды. Болота , топи и прибрежные зоны более явно зависят от устойчивого водоснабжения. Леса и другие горные экосистемы в равной степени подвержены риску, поскольку вода становится менее доступной. В случае водно-болотных угодий много земли было просто изъято из использования дикими животными, чтобы прокормить и обеспечить жильем растущее население. Другие районы также пострадали от постепенного снижения притока пресной воды, поскольку вода выше по течению отводится для использования человеком.
Другие последствия включают растущий конфликт между пользователями и растущую конкуренцию за воду. [17] : 6 Примеры потенциального конфликта из-за нехватки воды включают: отсутствие продовольственной безопасности в регионе Ближнего Востока и Северной Африки [61] и региональные конфликты из-за дефицита водных ресурсов. [62]
Около пятидесяти лет назад общепринятым мнением было то, что вода является бесконечным ресурсом. В то время на планете было меньше половины нынешнего числа людей. Люди не были такими богатыми, как сегодня, потребляли меньше калорий и ели меньше мяса, поэтому для производства пищи требовалось меньше воды. Им требовалась треть объема воды, который мы сейчас берем из рек. Сегодня конкуренция за водные ресурсы намного более интенсивна. Это связано с тем, что сейчас на планете живет семь миллиардов человек, и их потребление мяса, требующего много воды, растет. А промышленность , урбанизация , биотопливные культуры и продукты питания, зависящие от воды, все больше конкурируют за воду. В будущем для производства пищи потребуется еще больше воды, поскольку, по прогнозам, к 2050 году население Земли вырастет до 9 миллиардов. [63]
В 2000 году население мира составляло 6,2 миллиарда человек. По оценкам ООН, к 2050 году численность населения увеличится на 3,5 миллиарда человек, причем большая часть прироста придется на развивающиеся страны , которые уже страдают от нехватки воды. [64] Это увеличит спрос на воду, если не будет соответствующего увеличения водосбережения и переработки . [65] Основываясь на данных, представленных здесь ООН, Всемирный банк [66] продолжает объяснять, что доступ к воде для производства продовольствия станет одной из главных проблем в ближайшие десятилетия. Необходимо будет сбалансировать доступ к воде с управлением водными ресурсами устойчивым образом. В то же время необходимо будет учитывать влияние изменения климата и других экологических и социальных переменных. [67]
В 60% европейских городов с населением более 100 000 человек грунтовые воды используются быстрее, чем могут быть восполнены. [68]
Рост числа людей усиливает конкуренцию за воду. Это истощает многие из основных водоносных горизонтов мира. Это имеет две причины. Одна из них — прямое потребление человеком. Другая — сельскохозяйственное орошение. Миллионы насосов всех размеров в настоящее время извлекают грунтовые воды по всему миру. Орошение в засушливых районах, таких как северный Китай , Непал и Индия, использует грунтовые воды. И оно извлекает грунтовые воды с неустойчивой скоростью. Во многих городах произошло падение водоносных горизонтов от 10 до 50 метров. Среди них Мехико , Бангкок , Пекин , Ченнаи и Шанхай . [70]
До недавнего времени грунтовые воды не были широко используемым ресурсом. В 1960-х годах развивалось все больше и больше грунтовых водоносных горизонтов. [71] Улучшенные знания, технологии и финансирование позволили больше сосредоточиться на заборе воды из грунтовых вод, а не из поверхностных вод. Это сделало возможной сельскохозяйственную революцию грунтовых вод. Они расширили сектор орошения, что позволило увеличить производство продовольствия и развитие в сельских районах. [72] Грунтовые воды поставляют почти половину всей питьевой воды в мире. [73] Большие объемы воды, хранящиеся под землей в большинстве водоносных горизонтов, имеют значительную буферную емкость. Это позволяет извлекать воду в периоды засухи или небольшого количества осадков. [32] Это имеет решающее значение для людей, которые живут в регионах, которые не могут зависеть от осадков или поверхностных вод в качестве своих единственных источников. Это обеспечивает надежный доступ к воде круглый год. По состоянию на 2010 год совокупный забор грунтовых вод в мире оценивается в 1000 км 3 в год. Из них 67% идет на орошение, 22% на бытовые цели и 11% на промышленные цели. [32] Десять крупнейших потребителей забираемой воды составляют 72% всего забираемого водопользования в мире. Это Индия, Китай, Соединенные Штаты Америки, Пакистан, Иран, Бангладеш, Мексика, Саудовская Аравия, Индонезия и Италия. [32]
Источники грунтовых вод довольно многочисленны. Но одной из основных проблем является скорость обновления или пополнения некоторых источников грунтовых вод. Извлечение из невозобновляемых источников грунтовых вод может истощить их, если они не контролируются и не управляются должным образом. [74] Увеличение использования грунтовых вод также может со временем снизить качество воды. Системы грунтовых вод часто демонстрируют снижение естественных оттоков, хранимых объемов и уровней воды, а также деградацию воды. [32] Истощение грунтовых вод может причинить вред многими способами. К ним относятся более дорогостоящая откачка грунтовых вод и изменения солености и других типов качества воды. Они также могут привести к проседанию земли, деградации родников и снижению базисных потоков.
Основной причиной дефицита воды в результате потребления является чрезмерное использование воды в сельском хозяйстве / животноводстве и промышленности . Люди в развитых странах обычно используют примерно в 10 раз больше воды в день, чем люди в развивающихся странах . [77] Большая часть этого — косвенное использование в водоемком сельскохозяйственном и промышленном производстве потребительских товаров . Примерами являются фрукты, масличные культуры и хлопок. Многие из этих производственных цепочек глобализированы, поэтому большое потребление воды и загрязнение в развивающихся странах происходит для производства товаров для потребления в развитых странах. [78]
Многие водоносные горизонты были перекачаны и не восполняются быстро. Это не исчерпывает весь запас пресной воды. Но это означает, что многое стало загрязненным, засоленным, непригодным или иным образом недоступным для питья, промышленности и сельского хозяйства. Чтобы избежать глобального водного кризиса, фермерам придется увеличить производительность, чтобы удовлетворить растущий спрос на продовольствие. В то же время промышленность и города должны будут найти способы использовать воду более эффективно. [79]
Бизнес-деятельность, такая как туризм, продолжает расширяться. Они создают потребность в увеличении водоснабжения и санитарии . Это, в свою очередь, может привести к большему давлению на водные ресурсы и природные экосистемы . Приблизительный 50%-ный рост мирового потребления энергии к 2040 году также увеличит потребность в эффективном использовании воды. [79] Это может означать некоторое смещение использования воды из орошения в промышленность. Это связано с тем, что тепловая энергетика использует воду для выработки пара и охлаждения. [80]
Загрязнение воды (или загрязнение водной среды) — это загрязнение водоемов , оказывающее негативное влияние на их использование. [81] : 6 Обычно это результат деятельности человека. Водоемы включают озера , реки , океаны , водоносные горизонты , водохранилища и грунтовые воды . Загрязнение воды возникает, когда загрязняющие вещества смешиваются с этими водоемами. Загрязняющие вещества могут поступать из одного из четырех основных источников. Это сбросы сточных вод , промышленная деятельность, сельскохозяйственная деятельность и городские стоки, включая ливневые воды . [82] Загрязнение воды может влиять как на поверхностные, так и на грунтовые воды . Эта форма загрязнения может привести ко многим проблемам. Одна из них — деградация водных экосистем . Другая — распространение заболеваний, передающихся через воду , когда люди используют загрязненную воду для питья или орошения . [83] Загрязнение воды также снижает экосистемные услуги , такие как питьевая вода , предоставляемая водным ресурсом .
Источниками загрязнения воды являются либо точечные источники , либо неточечные источники . [84] Точечные источники имеют одну идентифицируемую причину, например, ливневый сток , очистные сооружения или разлив нефти . Неточечные источники более рассеяны. Примером являются сельскохозяйственные стоки . [85] Загрязнение является результатом кумулятивного эффекта с течением времени. Загрязнение может принимать различные формы. Одной из них являются токсичные вещества, такие как нефть, металлы, пластик, пестициды , стойкие органические загрязнители и промышленные отходы. Другой - стрессовые условия, такие как изменение pH , гипоксия или аноксия, повышенная температура, чрезмерная мутность или изменение солености ). Другой причиной является внедрение патогенных организмов . Загрязняющие вещества могут включать органические и неорганические вещества. Распространенной причиной теплового загрязнения является использование воды в качестве охлаждающей жидкости электростанциями и промышленными производителями.Изменение климата может оказать большое влияние на водные ресурсы во всем мире из-за тесной связи между климатом и гидрологическим циклом . Повышение температуры увеличит испарение и приведет к увеличению количества осадков. Однако будут региональные различия в количестве осадков . И засухи , и наводнения могут стать более частыми и сильными в разных регионах в разное время. В более теплом климате, как правило, будет меньше снега и больше осадков. [86] Также будут иметь место изменения в количестве выпавшего снега и таяния снега в горных районах. Более высокие температуры также повлияют на качество воды способами, которые ученые не до конца понимают. Возможные последствия включают усиление эвтрофикации . Изменение климата также может повысить спрос на ирригационные системы в сельском хозяйстве. В настоящее время имеются достаточные доказательства того, что большая гидрологическая изменчивость и изменение климата оказали глубокое влияние на водный сектор и будут продолжать это делать. Это проявится в гидрологическом цикле, доступности воды, спросе на воду и распределении воды на глобальном, региональном, бассейновом и местном уровнях. [87]
ФАО ООН заявляет, что к 2025 году 1,9 миллиарда человек будут жить в странах или регионах с абсолютным дефицитом воды. По ее словам, две трети населения мира могут оказаться в условиях стресса. [88] Всемирный банк утверждает, что изменение климата может кардинально изменить будущие модели доступности и использования воды. Это усугубит дефицит воды и ненадежность на глобальном уровне и в секторах, которые зависят от воды. [89]
Ученые обнаружили, что изменение численности населения в четыре раза важнее долгосрочного изменения климата по своему влиянию на дефицит воды. [44]
Продолжающееся отступление ледников будет иметь ряд различных количественных эффектов. В районах, которые в значительной степени зависят от стока воды с ледников, которые тают в более теплые летние месяцы, продолжение текущего отступления в конечном итоге истощит ледниковый лед и существенно сократит или исключит сток. Сокращение стока повлияет на способность орошать посевы и сократит летние ручьи, необходимые для пополнения плотин и водохранилищ. Эта ситуация особенно остра для орошения в Южной Америке, где многочисленные искусственные озера заполняются почти исключительно таянием ледников. [90] Страны Центральной Азии также исторически зависели от сезонной талой ледниковой воды для орошения и питьевого водоснабжения. В Норвегии, Альпах и на северо-западе Тихого океана Северной Америки сток ледников важен для гидроэнергетики .
В Гималаях отступающие ледники могут сократить летние потоки воды до двух третей. В районе Ганга это приведет к нехватке воды для 500 миллионов человек. [91] В районе Гиндукуша Гималаи около 1,4 миллиарда человек зависят от пяти главных рек Гималайских гор. [92] Хотя воздействие будет варьироваться от места к месту, количество талой воды , вероятно, сначала увеличится по мере отступления ледников. Затем оно будет постепенно уменьшаться из-за падения массы ледника. [93] [94]В обзоре 2006 года говорится, что «на удивление трудно определить, действительно ли вода является дефицитной в физическом смысле в глобальном масштабе (проблема предложения) или она доступна, но должна использоваться лучше (проблема спроса)» [95] .
Международная группа по ресурсам ООН заявляет, что правительства вложили значительные средства в неэффективные решения. Это такие мегапроекты, как плотины , каналы, акведуки , трубопроводы и водохранилища. Они, как правило, не являются ни экологически устойчивыми, ни экономически жизнеспособными. [96] По мнению группы, наиболее экономически эффективным способом отделения водопользования от экономического роста является создание правительствами комплексных планов управления водными ресурсами . Они будут учитывать весь водный цикл: от источника до распределения, экономического использования, обработки , переработки , повторного использования и возврата в окружающую среду.
В целом, воды достаточно в годовом и глобальном масштабе. Проблема скорее в изменении поставок по времени и по региону. Резервуары и трубопроводы будут иметь дело с этим переменным водоснабжением. Необходима хорошо спланированная инфраструктура с управлением спросом. Управление как со стороны предложения, так и со стороны спроса имеет свои преимущества и недостатки. [ необходима цитата ]
Отсутствие сотрудничества может привести к региональным водным конфликтам . Это особенно актуально в развивающихся странах . Основной причиной являются споры относительно доступности, использования и управления водными ресурсами. [62] Одним из примеров является спор между Египтом и Эфиопией по поводу плотины «Возрождение Эфиопии», который обострился в 2020 году. [97] [98] Египет рассматривает плотину как экзистенциальную угрозу, опасаясь, что плотина сократит количество воды, которую он получает из Нила . [99]
Сохранение водных ресурсов направлено на устойчивое управление природными ресурсами пресной воды , защиту гидросферы и удовлетворение текущих и будущих потребностей человека . Сохранение водных ресурсов позволяет избежать дефицита воды. Оно охватывает все политики, стратегии и действия для достижения этих целей. Население, размер домохозяйства, рост и достаток влияют на то, сколько воды используется.
Изменение климата и другие факторы увеличили давление на природные водные ресурсы . Это особенно касается производства и сельскохозяйственного орошения . [100] Многие страны успешно внедрили политику по сохранению водосбережения. [101] Существует несколько ключевых мероприятий по сохранению воды. Одним из них является полезное сокращение потерь воды , использования и растраты ресурсов. [102] Другим является предотвращение любого ущерба качеству воды . Третьим является улучшение практики управления водными ресурсами , которая сокращает использование или увеличивает полезное использование воды. [103] [104]Очистка сточных вод — это процесс, который удаляет и устраняет загрязняющие вещества из сточных вод . Таким образом, он преобразует их в стоки , которые могут быть возвращены в водный цикл . Вернувшись в водный цикл, стоки оказывают приемлемое воздействие на окружающую среду. Их также можно использовать повторно. Этот процесс называется рекультивацией воды . [111] Процесс очистки происходит на очистных сооружениях сточных вод. Существует несколько видов сточных вод, которые очищаются на соответствующем типе очистных сооружений сточных вод. Для бытовых сточных вод очистные сооружения называются очистными сооружениями сточных вод . Муниципальные сточные воды или канализация — это другие названия бытовых сточных вод . Для промышленных сточных вод очистка происходит на отдельной очистке промышленных сточных вод или на очистных сооружениях сточных вод. В последнем случае она обычно следует за предварительной очисткой. Другие типы очистных сооружений сточных вод включают очистку сельскохозяйственных сточных вод и очистные сооружения фильтрата .
Одним из распространенных процессов очистки сточных вод является разделение фаз , например, осаждение. Другим примером являются биологические и химические процессы, такие как окисление. Полировка также является примером. Основным побочным продуктом очистных сооружений является тип ила, который обычно обрабатывается на том же или другом очистном сооружении. [112] : Гл. 14 Биогаз может быть другим побочным продуктом, если в процессе используется анаэробная очистка. Очищенные сточные воды можно повторно использовать в качестве регенерированной воды . [113] Основная цель очистки сточных вод заключается в том, чтобы очищенные сточные воды можно было безопасно утилизировать или повторно использовать. Однако перед очисткой необходимо рассмотреть варианты утилизации или повторного использования, чтобы для сточных вод применялся правильный процесс очистки.Торговля виртуальной водой — это скрытый поток воды в продуктах питания или других товарах , которые продаются из одного места в другое. [117] Другие термины для этого — встроенная или воплощенная вода. Торговля виртуальной водой — это идея, что виртуальная вода обменивается вместе с товарами и услугами. Эта идея дает новую, расширенную перспективу проблем с водой. Она уравновешивает различные перспективы, основные условия и интересы. Эта концепция позволяет различать глобальный, региональный и локальный уровни и их связи. Однако использование оценок виртуальной воды может не дать никаких указаний для политиков, стремящихся обеспечить выполнение ими экологических задач.
Например, зерновые культуры были основными носителями виртуальной воды в странах, где водные ресурсы ограничены. Таким образом , импорт зерновых может компенсировать местный дефицит воды. [118] Однако страны с низким уровнем дохода могут оказаться не в состоянии позволить себе такой импорт в будущем. Это может привести к продовольственной нехватке и голоду .Консультативная группа по международным сельскохозяйственным исследованиям (CGIAR) опубликовала карту, на которой показаны страны и регионы, испытывающие наибольший дефицит воды. [120] Это Северная Африка , Ближний Восток , [121] Индия , Центральная Азия , Китай , Чили , Колумбия , Южная Африка , Канада и Австралия . Дефицит воды также увеличивается в Южной Азии . [122] По состоянию на 2016 год около четырех миллиардов человек, или две трети населения мира, столкнулись с острой нехваткой воды. [123]
Более развитые страны Северной Америки , Европы и России в целом не столкнутся с серьезной угрозой водоснабжению к 2025 году. Это связано не только с их относительным богатством. Их население также будет больше соответствовать имеющимся водным ресурсам. [ требуется ссылка ] Северная Африка, Ближний Восток, Южная Африка и северный Китай столкнутся с очень серьезной нехваткой воды. Это связано с физическим дефицитом и слишком большим количеством людей для имеющейся воды. [ требуется ссылка ] Большая часть Южной Америки , стран Африки к югу от Сахары , южного Китая и Индии столкнутся с дефицитом водоснабжения к 2025 году. Для этих регионов дефицит будет обусловлен экономическими ограничениями на разработку безопасной питьевой воды и чрезмерным ростом населения . [ требуется ссылка ]
Основными причинами дефицита воды в Африке являются физический и экономический дефицит воды, быстрый рост населения и влияние изменения климата на водный цикл . Дефицит воды — это нехватка ресурсов пресной воды для удовлетворения стандартного спроса на воду . [125] Осадки в странах Африки к югу от Сахары имеют ярко выраженную сезонность и распределяются неравномерно, что приводит к частым наводнениям и засухам . [126]
Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций сообщила в 2012 году, что растущий дефицит воды в настоящее время является одной из главных проблем для устойчивого развития . [127] Это происходит потому, что все большее число речных бассейнов достигли условий дефицита воды. Причинами этого являются совокупные потребности сельского хозяйства и других секторов. Дефицит воды в Африке имеет несколько последствий. Они варьируются от здравоохранения, особенно затрагивающего женщин и детей, до образования, производительности сельского хозяйства и устойчивого развития. Это также может привести к большему количеству водных конфликтов .Дефицит воды в Йемене (см.: Водоснабжение и санитария в Йемене ) является растущей проблемой. Рост населения и изменение климата являются одними из причин. Другими причинами являются плохое управление водными ресурсами, сдвиги в количестве осадков, ухудшение инфраструктуры водоснабжения, плохое управление и другие антропогенные эффекты. По состоянию на 2011 год дефицит воды имеет политические, экономические и социальные последствия в Йемене. По состоянию на 2015 год [128] Йемен является одной из стран, больше всего страдающих от дефицита воды. Большинство людей в Йемене испытывают дефицит воды по крайней мере один месяц в году.
В Нигерии некоторые отчеты предполагают, что увеличение экстремальной жары, засухи и высыхание озера Чад вызывают нехватку воды и экологическую миграцию. Это заставляет тысячи людей мигрировать в соседний Чад и города. [129]
В крупном отчете 2019 года, подготовленном более чем 200 исследователями, было установлено, что к 2100 году гималайские ледники могут потерять 66 процентов своего льда. [130] Эти ледники являются источниками крупнейших рек Азии — Ганга , Инда , Брахмапутры , Янцзы , Меконга , Салуина и Хуанхэ . В водосборном бассейне гималайских рек проживает около 2,4 миллиарда человек . [131] Индия, Китай, Пакистан, Бангладеш , Непал и Мьянма могут столкнуться с наводнениями, за которыми последуют засухи в ближайшие десятилетия. Только в Индии Ганг обеспечивает водой для питья и ведения сельского хозяйства более 500 миллионов человек. [132] [133] [134]
Даже при чрезмерном выкачивании своих водоносных горизонтов Китай испытывает дефицит зерна. Когда это произойдет, это почти наверняка приведет к росту цен на зерно. Большинство из 3 миллиардов человек, которые, как прогнозируется, появятся во всем мире к середине века, родятся в странах, уже испытывающих нехватку воды. Если рост населения не удастся быстро замедлить, есть опасения, что не будет практического ненасильственного или гуманного решения для возникающей мировой нехватки воды. [135] [136]
Весьма вероятно, что изменение климата в Турции приведет к нехватке воды в южных речных бассейнах до 2070 года и к усилению засухи в Турции . [137]
В долине Рио-Гранде интенсивный агробизнес усугубил нехватку воды. Это вызвало юрисдикционные споры относительно прав на воду по обе стороны границы США и Мексики . Ученые, такие как Арманд Пешард-Свердруп из Мексики , утверждали, что эта напряженность создала необходимость в новом стратегическом транснациональном управлении водными ресурсами . [139] Некоторые сравнивают эти споры с войной за сокращение природных ресурсов . [140] [141]
Западное побережье Северной Америки , которое получает большую часть воды из ледников в горных хребтах, таких как Скалистые горы и Сьерра-Невада , также уязвимо. [142] [143]
На сегодняшний день большая часть Австралии представляет собой пустыню или полузасушливые земли, обычно известные как аутбэк . [144] Ограничения на воду введены во многих регионах и городах Австралии в ответ на хроническую нехватку воды, вызванную засухой . Эколог Тим Флэннери предсказал, что Перт в Западной Австралии может стать первым в мире мегаполисом -призраком . Это означало бы, что это был бы заброшенный город, в котором больше нет воды для поддержания его населения, сказал Флэннери, который был австралийцем 2007 года. [145] В 2010 году Перт пережил вторую самую засушливую зиму за всю историю наблюдений [146] , и корпорация по водоснабжению ужесточила ограничения на воду весной. [147]
Некоторые страны уже доказали, что отсоединение водопользования от экономического роста возможно. Например, в Австралии потребление воды сократилось на 40% в период с 2001 по 2009 год, в то время как экономика выросла более чем на 30%. [96]
Нехватка воды или водный кризис в отдельных странах:
Цель устойчивого развития 6 направлена на обеспечение чистой воды и санитарии для всех. [148] Это одна из 17 целей устойчивого развития, установленных Генеральной Ассамблеей Организации Объединенных Наций в 2015 году. Четвертая задача ЦУР 6 касается дефицита воды. Она гласит: «К 2030 году существенно повысить эффективность водопользования во всех секторах и обеспечить устойчивый забор и подачу пресной воды для решения проблемы дефицита воды и существенного сокращения числа людей, страдающих от дефицита воды». [10]
{{cite web}}
: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )Портал окружающей среды Водный портал Всемирный портал