Дефицит воды (тесно связанный с водным стрессом или водным кризисом ) – это нехватка ресурсов пресной воды для удовлетворения стандартного спроса на воду. Существует два типа нехватки воды, а именно физическая и экономическая нехватка воды . [2] : 560 Физический дефицит воды – это когда воды недостаточно для удовлетворения всех потребностей, в том числе для функционирования экосистем . Засушливые районы , например Центральная Азия , Западная Азия и Северная Африка , часто испытывают физическую нехватку воды. [3] Экономический дефицит воды, с другой стороны, является результатом отсутствия инвестиций в инфраструктуру или технологии для забора воды из рек, водоносных горизонтов или других источников воды. Это также является результатом слабого человеческого потенциала для удовлетворения спроса на воду. [2] : 560 Большая часть стран Африки к югу от Сахары испытывает экономический дефицит воды. [4] : 11
В мире имеется достаточно пресной воды, в среднем за год, для удовлетворения спроса. Таким образом, нехватка воды вызвана несоответствием между тем, когда и где люди нуждаются в воде, и когда и где она доступна. [5] Основными факторами увеличения глобального спроса на воду являются рост населения мира , улучшение условий жизни, изменение рациона питания (в сторону большего количества продуктов животного происхождения) [6] и расширение орошаемого земледелия . [7] [8] Изменение климата (включая засухи и наводнения ), вырубка лесов , загрязнение воды и расточительное использование воды также могут стать причиной недостаточного водоснабжения . [9] Дефицит ресурсов меняется со временем в результате естественной изменчивости гидрологии. Эти различия в дефиците могут также быть функцией преобладающей экономической политики и подходов к планированию.
Оценки дефицита воды должны включать информацию о зеленой воде ( влажность почвы ), качестве воды , требованиях к экологическим стокам, глобализации и виртуальной торговле водой . [6] Существует необходимость сотрудничества между сообществами гидрологов, специалистов по качеству воды, науками о водных экосистемах и социальными науками в оценке дефицита воды. [6] «Водный стресс» использовался в качестве параметра для измерения дефицита воды, например, в контексте Цели устойчивого развития 6 . [10] Полмиллиарда человек живут в районах с острой нехваткой воды в течение года, [5] [6] и около четырех миллиардов человек сталкиваются с острой нехваткой воды как минимум один месяц в году. [5] [11] Половина крупнейших городов мира испытывает нехватку воды. [11] 2,3 миллиарда человек проживают в странах с нехваткой воды, а это означает, что каждый человек получает менее 1 700 м3 воды в год. Однако ежегодно во всем мире образуется 380 миллиардов м3 городских сточных вод. [12] [13] [14]
Сокращение дефицита воды требует управления спросом и предложением, сотрудничества между странами и сохранения воды (включая предотвращение загрязнения воды ). Это также требует расширения источников полезной воды (за счет повторного использования сточных вод или опреснения ) и виртуальной торговли водой.
Дефицит воды определяется как «объемное изобилие или его отсутствие ресурсов пресной воды», и считается, что он «движется человеком». [15] : 4 Это также можно назвать «физическим дефицитом воды». [4] Существует два типа дефицита воды: физический дефицит воды и экономический дефицит воды . [2] : 560 Экологические потребности в воде иногда включаются в определение дефицита воды, но подход к этому варьируется от одной организации к другой. [15] : 4
В литературе представлено несколько определений «дефицита воды», «водного стресса» и «водного риска», поэтому в 2014 году Генеральным директором Water Mandate было предложено их гармонизация. [15] : 2 В своем дискуссионном документе они заявляют, что эти три термина не следует использовать как взаимозаменяемые. [15] : 3
.svg/1280px-Water_Stress,_Top_Countries_(2020).svg.png)
Некоторые организации определяют «водный стресс» как более широкое понятие. Согласно этому определению, оно будет включать аспекты наличия воды, качества воды и доступности воды. Последнее связано с существующей инфраструктурой и с тем, могут ли потребители позволить себе платить за воду. [15] : 4 Другие называют это «экономическим дефицитом воды». [4]
ФАО определяет водный стресс как «симптомы нехватки или нехватки воды». Такими симптомами могут быть «растущие конфликты 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.
Другое определение водного стресса звучит следующим образом: «Водный стресс относится к влиянию высокого уровня водопользования (забора или потребления) на наличие воды». [1] Таким образом, водный стресс рассматривается как «дефицит, обусловленный спросом».
Выделены два типа дефицита воды: физический и экономический дефицит воды. Эти термины были впервые определены в исследовании 2007 года, проведенном Международным институтом управления водными ресурсами и посвященном использованию воды в сельском хозяйстве за предыдущие 50 лет практиками, исследователями и политиками . Целью исследования было выяснить, будет ли в мире достаточно водных ресурсов для производства продуктов питания для растущего населения в будущем. [4] [17] : 1
Физическая нехватка воды возникает, когда природных водных ресурсов недостаточно для удовлетворения всех потребностей, в том числе необходимых для нормального функционирования экосистем. Засушливые регионы часто страдают от физической нехватки воды. Влияние человека на климат привело к увеличению дефицита воды в районах, где раньше было трудно найти воду. [18] Это также происходит там, где воды кажется много, но ресурсы исчерпаны. Например, когда наблюдается чрезмерное развитие гидротехнической инфраструктуры , часто для ирригации или производства энергии . Симптомы физической нехватки воды включают «серьезную деградацию окружающей среды , сокращение грунтовых вод и водораспределение, которое отдает предпочтение одним группам населения перед другими». [17] : 6
Был предложен еще один показатель, называемый экологическим дефицитом воды , который учитывает количество и качество воды, а также требования к экологическому стоку. [19]
Воды физически не хватает в густонаселенных засушливых районах (например, в Центральной и Западной Азии и Северной Африке), при этом прогнозируемый объем воды составляет менее 1000 кубических метров на душу населения в год. [3] Исследование, проведенное в 2007 году, показало, что более 1,2 миллиарда человек живут в районах с физической нехваткой воды. [20] Эта нехватка воды связана с водой, доступной для производства продуктов питания, а не с питьевой водой , объем которой гораздо меньше. [3] [21]
Некоторые ученые выступают за расширение двух типов дефицита воды (т.е. физического и экономического) до третьего типа, который можно было бы назвать экологическим дефицитом воды. [19] Этот третий тип будет сосредоточен на потребностях экосистем в воде. Это будет относиться к минимальному количеству и качеству сброса воды, которые необходимы для поддержания устойчивых и функциональных экосистем. Однако в других публикациях утверждается, что этот аспект является просто частью определения физического дефицита воды. [17] [4]
.jpg/1280px-Collecting_clean_water_with_the_help_of_UKaid_(5330401479).jpg)
Экономическая нехватка воды вызвана отсутствием инвестиций в инфраструктуру или технологии для забора воды из рек, водоносных горизонтов или других источников воды, а также недостаточным человеческим потенциалом для удовлетворения спроса на воду. [22] : 560 Это заставляет людей, не имеющих надежного доступа к воде, преодолевать большие расстояния в поисках воды, которая часто бывает нечистой, для бытовых и сельскохозяйственных нужд ( орошения ).
По данным Программы развития ООН , экономическая нехватка воды является наиболее распространенной причиной нехватки воды. Это связано с тем, что в большинстве стран или регионов имеется достаточно воды для удовлетворения бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и экологических потребностей, но не хватает средств для ее обеспечения 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. Большая часть стран Африки к югу от Сахары характеризуется экономическим дефицитом воды. [4] : 11 Таким образом, развитие водной инфраструктуры может помочь снизить уровень бедности . Инвестиции в водоудерживающую и ирригационную инфраструктуру также помогут увеличить производство продуктов питания, особенно в развивающихся странах, которые в значительной степени полагаются на низкоурожайное сельское хозяйство. [24] Возможность обеспечить население водой, достаточной для потребления, также принесет большую пользу здоровью людей. [25] Однако для преодоления этого типа дефицита может потребоваться нечто большее, чем просто новая инфраструктура. Это требует социально-экономических и социально-политических мер, направленных на решение проблемы бедности и социального неравенства. Тем не менее, из-за нехватки финансирования необходимо тщательное планирование. [26]
Хотя большое внимание уделяется улучшению источников воды для питья и бытовых целей, мы знаем, что гораздо больше воды используется для других целей, таких как купание , стирка , животноводство и уборка , чем только для питья и приготовления пищи. [25] Это наблюдение предполагает, что слишком большое внимание к потребностям в питьевой воде решает незначительную часть проблемы и, следовательно, ограничивает диапазон доступных решений. [25]
Индикаторы включают в себя: соотношение использования воды к ее доступности (или коэффициент критичности), физический и экономический дефицит воды — индикатор ИВМИ, индекс водной бедности. [6]
«Водный стресс» использовался в качестве критерия для измерения дефицита воды, например, в контексте Цели устойчивого развития 6 . [10] В этом контексте в отчете ФАО за 2018 год водный стресс определяется как: «соотношение между общим объемом забора пресной воды (TFWW) всеми основными секторами и общими возобновляемыми ресурсами пресной воды (TRWR) после учета требований к экологическому стоку ( ЭФР)». Это означает, что значение TFWW делится на разницу между TRWR минус EFR. [35] : xii Экологические потоки – это потоки воды, необходимые для поддержания пресноводных и устьевых экосистем . Ранее определение, используемое для Цели развития тысячелетия 7, задача 7.A, представляло собой просто долю от общего объема используемых водных ресурсов без учета EFR. [35] : 28 Согласно этому определению водный стресс определяется следующими категориями: <10% — низкий стресс; 10-20% — от низкого до среднего; 20–40 % от среднего до высокого; 40-80% высокий; >80% очень высокий. [36]
Индикаторы используются для измерения степени дефицита воды. [37] Одним из способов измерения дефицита воды является расчет количества годовых водных ресурсов, доступных на душу населения. Например, согласно «Индикатору водного стресса Фалькенмарка» (разработанному Малином Фалькенмарком ), считается, что страна или регион испытывает «водный дефицит», когда ежегодные запасы воды падают ниже 1700 кубических метров на человека в год. [38] При уровнях от 1700 до 1000 кубических метров на человека в год можно ожидать периодической или ограниченной нехватки 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 нехватки воды. [3]
Возобновляемые запасы пресной воды — это показатель, который часто используется вместе при оценке дефицита воды. Этот показатель информативен, поскольку он может описать общий объем имеющихся водных ресурсов, содержащихся в каждой стране. Зная общий доступный источник воды, можно получить представление о том, склонна ли страна испытывать физический дефицит воды. [39] Недостатки этого показателя заключаются в том, что он является средним; осадки доставляют воду по всей планете каждый год неравномерно, а годовые возобновляемые водные ресурсы меняются из года в год. Этот показатель также не описывает легкость доступа к воде для отдельных лиц, домохозяйств, предприятий или правительства. Наконец, поскольку этот показатель описывает всю страну, он не дает точного представления о том, испытывает ли страна нехватку воды. Например, Канада и Бразилия имеют очень высокий уровень доступного водоснабжения, но по-прежнему сталкиваются с различными проблемами, связанными с водой. [39] Кроме того, некоторые тропические страны Азии и Африки имеют низкий уровень ресурсов пресной воды.
Оценки дефицита воды должны включать информацию о зеленой воде ( влажность почвы ), качестве воды , требованиях к экологическим стокам, глобализации и виртуальной торговле водой . [6] С начала 2000-х годов при оценке дефицита воды применялись более сложные модели, подкрепленные инструментами пространственного анализа. К ним относятся: зелено-голубой дефицит воды, оценка дефицита воды на основе водного следа, совокупное соотношение забора воды к спросу — с учетом временных изменений, индикаторы водного стресса на основе LCA ( оценки жизненного цикла ), интегрированный поток количества и качества воды в окружающей среде в условиях дефицита воды. оценка. [6] С начала 2010-х годов оценки учитывали дефицит воды, обусловленный как количеством, так и качеством. [40]
Был предложен еще один показатель, называемый экологическим дефицитом воды , который учитывает количество и качество воды, а также требования к экологическому стоку. [19] Например, результаты моделирования, проведенного в 2022 году, показывают, что северный Китай страдает от более серьезной экологической нехватки воды, чем южный Китай. Основным движущим фактором экологического дефицита воды в большинстве провинций было загрязнение воды, а не использование воды человеком. [19]
В целом, существует необходимость сотрудничества между сообществами гидрологов, специалистов по качеству воды, науками о водных экосистемах и общественными науками в оценке дефицита воды. [6]
По оценкам Организации Объединенных Наций (ООН), из 1,4 миллиарда кубических километров (1 квадриллион акров-футов) воды на Земле только 200 000 кубических километров (162,1 миллиарда акров-футов) представляют собой пресную воду, доступную для потребления человеком. Всего лишь 0,014% всей воды на Земле является пресной и легкодоступной . [41] Из оставшейся воды 97% соленая, а чуть менее 3% труднодоступна. Пресная вода, доступная нам на планете, составляет около 1% от общего количества воды на Земле. [42] Общий объем легкодоступной пресной воды на Земле в виде поверхностных вод ( реки и озера ) или грунтовых вод ( например, в водоносных горизонтах ) составляет 14 000 кубических километров (почти 3359 кубических миль). Из этого общего объема человечество использует и повторно использует «всего» 5000 кубических километров. Технически пресной воды в мировом масштабе достаточно. Следовательно, теоретически доступной пресной воды более чем достаточно для удовлетворения потребностей нынешнего населения мира, насчитывающего более 7 миллиардов человек, и даже для поддержки роста населения до 9 миллиардов и более. Однако из-за неравномерного географического распределения и особенно неравномерного потребления воды в некоторых частях мира и для некоторых групп населения она является дефицитным ресурсом.
Помимо обычных источников пресной воды из поверхностных вод, таких как реки и озера, другие ресурсы пресной воды, такие как грунтовые воды и ледники, стали более развитыми источниками пресной воды, став основным источником чистой воды. Грунтовые воды – это вода, которая скопилась под поверхностью Земли и может обеспечить полезное количество воды через источники или колодцы. Эти области, где собираются грунтовые воды, также известны как водоносные горизонты. Все больше и больше этих источников используются по мере того, как удобство использования традиционных источников снижается из-за таких факторов, как загрязнение или исчезновение из-за изменений климата. Рост численности населения является важным фактором, способствующим увеличению использования этих типов водных ресурсов. [39]
В 2019 году Всемирный экономический форум назвал нехватку воды одним из крупнейших глобальных рисков с точки зрения потенциального воздействия в течение следующего десятилетия. [43] Это проявляется в частичном или неудовлетворении выраженного спроса, экономической конкуренции за количество или качество воды, спорах между пользователями, необратимом истощении подземных вод и негативном воздействии на окружающую среду .
Около половины населения мира в настоящее время испытывает острую нехватку воды, по крайней мере, какую-то часть года. [44] Полмиллиарда человек в мире круглый год сталкиваются с острой нехваткой воды. [5] Половина крупнейших городов мира испытывает нехватку воды. [11] Почти два миллиарда человек в настоящее время не имеют доступа к чистой питьевой воде.
[45] [46] Исследование, проведенное в 2016 году, показало, что во всем мире численность населения, испытывающего нехватку воды, увеличилась с 0,24 миллиарда (14% мирового населения) в 1900-х годах до 3,8 миллиарда (58%) в 2000-х годах. [1] В этом исследовании был проанализирован дефицит воды с использованием фундаментальных концепций нехватки (воздействие из-за низкой доступности воды на душу населения) и стресса (воздействие из-за высокого потребления по сравнению с наличием).
В 20 веке потребление воды росло более чем в два раза быстрее, чем прирост населения. В частности, прогнозируется, что к 2025 году забор воды вырастет на 50 процентов в развивающихся странах и на 18 процентов в развитых странах. [47] По прогнозам , на одном континенте, например в Африке , от 75 до 250 миллионов жителей не имеют доступа к пресной воде. [48] К 2025 году 1,8 миллиарда человек будут жить в странах или регионах с абсолютной нехваткой воды, а две трети населения мира могут находиться в состоянии стресса. [49] К 2050 году более половины населения мира будет жить в регионах, испытывающих дефицит воды, а еще миллиарду может не хватать достаточного количества воды, считают исследователи Массачусетского технологического института. [50]
Из-за повышения глобальной температуры и увеличения спроса на воду шесть из десяти человек подвергаются риску нехватки воды. Высыхание водно-болотных угодий во всем мире (около 67%) стало прямой причиной того, что большое количество людей подвергается риску водного дефицита. Поскольку глобальный спрос на воду растет, а климатические температуры повышаются, по оценкам, в 2025 году две трети населения будут жить в условиях дефицита воды. [51] [42] : 191
По прогнозу ООН, к 2040 году около 4,5 миллиардов человек могут пострадать от водного кризиса (или нехватки воды). Кроме того, с ростом населения будет расти спрос на продукты питания, а для того, чтобы производство продуктов питания соответствовало росту населения, будет возрастать спрос на воду для орошения посевов. [52] По оценкам Всемирного экономического форума , к 2030 году глобальный спрос на воду превысит глобальное предложение на 40%. [53] [54] Увеличение спроса на воду, а также увеличение численности населения приводит к водному кризису, когда воды не хватает для совместного использования. на здоровом уровне. Кризисы обусловлены не только количеством, но и качеством.
Исследование показало, что из примерно 39 миллионов колодцев с подземными водами 6-20% подвергаются высокому риску высыхания, если местные уровни грунтовых вод снизятся на несколько метров или – как во многих районах и, возможно, более чем в половине основных водоносных горизонтов [55] – продолжатся. снижаться. [56] [57]
Существует несколько последствий и симптомов нехватки воды. К ним относятся серьезные ограничения на использование воды, «растущие конфликты между пользователями и конкуренция за воду, снижение стандартов надежности и обслуживания, неурожаи и отсутствие продовольственной безопасности». [17] : 6
Конкретные примеры включают в себя:
Вода является основой хрупкого баланса безопасного водоснабжения , но контролируемые факторы, такие как управление и распределение самого водоснабжения, способствуют дальнейшему дефициту воды. В докладе Организации Объединенных Наций за 2006 год основное внимание уделяется вопросам управления как сути водного кризиса. В отчете отмечается, что «воды достаточно для всех» и «недостаток воды часто возникает из-за плохого управления, коррупции, отсутствия соответствующих институтов, бюрократической инерции и нехватки инвестиций как в человеческий потенциал, так и в физическую инфраструктуру». [63]
Также утверждалось, в первую очередь экономистами, что ситуация с водой возникла из-за отсутствия прав собственности , государственного регулирования и субсидий в водном секторе. Эти факторы приводят к тому, что цены становятся слишком низкими, а потребление слишком высоким, что делает необходимым приватизацию воды . [64] [65] [66]
Кризис чистой воды – это возникающий глобальный кризис, от которого страдают около 785 миллионов человек во всем мире. [67] 1,1 миллиарда человек не имеют доступа к воде, а 2,7 миллиарда испытывают нехватку воды как минимум один месяц в году. 2,4 миллиарда человек страдают от загрязнения воды и плохих санитарных условий. Загрязнение воды может привести к смертельным диарейным заболеваниям, таким как холера и брюшной тиф , а также к другим заболеваниям, передающимся через воду, вызывающим 80% заболеваний во всем мире. [68]
Забор воды для бытовых, пищевых и промышленных целей оказывает серьезное воздействие на экосистемы во многих частях мира. Это может относиться даже к регионам, которые не считаются «дефицитными в воде». [3] Нехватка воды оказывает множество негативных последствий на окружающую среду, например, на озера, реки, пруды, водно-болотные угодья и другие ресурсы пресной воды. Возникающее в результате чрезмерное использование воды, связанное с нехваткой воды, часто происходящее в районах ирригационного земледелия, наносит вред окружающей среде несколькими способами. Это включает в себя повышенную засоленность , загрязнение биогенными веществами , а также потерю пойм и водно-болотных угодий . [23] [69] Кроме того, нехватка воды делает управление стоком при восстановлении городских ручьев проблематичным. [70]
За последние сто лет более половины водно-болотных угодий Земли были уничтожены и исчезли. [9] Эти водно-болотные угодья важны не только потому, что они являются средой обитания многочисленных обитателей, таких как млекопитающие, птицы, рыбы, земноводные и беспозвоночные , но и способствуют выращиванию риса и других продовольственных культур, а также обеспечивают фильтрацию воды и защиту от штормы и наводнения. Пресноводные озера, такие как Аральское море в Центральной Азии, также пострадали. Когда-то это было четвертое по величине пресноводное озеро, но за три десятилетия оно потеряло более 58 000 квадратных километров площади и значительно увеличило концентрацию соли. [9]
Проседание, или постепенное опускание рельефа, является еще одним результатом нехватки воды. По оценкам Геологической службы США , оседание затронуло более 17 000 квадратных миль в 45 штатах США, 80 процентов из них связано с использованием подземных вод. [71]
Растительность и дикая природа фундаментально зависят от достаточных ресурсов пресной воды. Болота , трясины и прибрежные зоны более явно зависят от устойчивого водоснабжения. Леса и другие горные экосистемы в равной степени подвержены риску значительных изменений продуктивности по мере уменьшения доступности воды. В случае с водно-болотными угодьями значительная часть территории просто была отнята из-под использования дикой природой, чтобы прокормить и разместить растущее население. Но в других районах продуктивность снизилась из-за постепенного уменьшения притока пресной воды, поскольку источники, расположенные выше по течению, перенаправляются для использования человеком.
Около пятидесяти лет назад было распространено мнение, что вода — это бесконечный ресурс. В то время на планете проживало менее половины нынешнего числа людей. Люди не были такими богатыми, как сегодня, потребляли меньше калорий и ели меньше мяса, поэтому для производства продуктов питания требовалось меньше воды. Им потребовалась треть того объема воды, который мы сейчас берем из рек. Сегодня конкуренция за водные ресурсы значительно обострилась. Это потому, что сейчас на планете проживает семь миллиардов человек, и потребление ими жаждущего воды мяса растет. Кроме того, растет конкуренция за воду со стороны промышленности , урбанизации , выращивания биотопливных культур и продуктов питания, зависящих от воды. В будущем для производства продуктов питания потребуется еще больше воды, поскольку, по прогнозам, к 2050 году население Земли вырастет до 9 миллиардов человек. [72]
В 2000 году население мира составляло 6,2 миллиарда человек. По оценкам ООН, к 2050 году будет проживать еще 3,5 миллиарда человек, причем большая часть прироста будет приходиться на развивающиеся страны , которые уже страдают от нехватки воды. [73] Таким образом, спрос на воду будет увеличиваться, если не будет соответствующего увеличения экономии воды и переработки этого жизненно важного ресурса. [74] Опираясь на данные, представленные здесь ООН, Всемирный банк [75] далее объясняет, что доступ к воде для производства продуктов питания станет одной из главных проблем в ближайшие десятилетия. Доступ к воде должен быть сбалансирован с важностью устойчивого управления водными ресурсами, принимая во внимание влияние изменения климата и других экологических и социальных переменных. [76]
В 60% европейских городов с населением более 100 000 человек грунтовые воды используются быстрее, чем их можно пополнить. [77]
Из-за увеличения численности населения конкуренция за воду обостряется настолько, что многие из основных водоносных горизонтов в мире истощаются. Это связано как с прямым потреблением человеком, так и с сельскохозяйственным орошением грунтовыми водами. В настоящее время миллионы насосов всех размеров добывают подземные воды по всему миру. Орошение в засушливых регионах, таких как северный Китай , Непал и Индия , осуществляется за счет подземных вод, а их забор ведется с неустойчивой скоростью. В число городов, в которых произошло падение водоносного горизонта на глубину от 10 до 50 метров, входят Мехико , Бангкок , Пекин , Мадрас и Шанхай . [79]
До недавнего времени подземные воды не были широко используемым ресурсом. В 1960-е годы появилось все больше и больше водоносных горизонтов подземных вод. [80] Изменения в знаниях, технологиях и финансировании позволили целенаправленно развивать водозабор из ресурсов подземных вод в сторону от ресурсов поверхностных вод. Эти изменения позволили добиться прогресса в обществе, такого как «революция грунтовых вод в сельском хозяйстве», расширение ирригационного сектора, что позволило увеличить производство продуктов питания и развитие в сельских районах. [81] Подземные воды обеспечивают почти половину всей питьевой воды в мире. [82] Большие объемы воды, хранящиеся под землей в большинстве водоносных горизонтов, обладают значительной буферной емкостью, позволяющей забирать воду в периоды засухи или небольшого количества осадков. [39] Это имеет решающее значение для людей, которые живут в регионах, которые не могут зависеть только от осадков или поверхностных вод как источника водоснабжения, вместо этого обеспечивая надежный доступ к воде круглый год. По состоянию на 2010 год совокупный забор подземных вод в мире оценивается в 1000 км 3 в год, из которых 67% используются для орошения, 22% используются для бытовых целей и 11% используются для промышленных целей. [39] На долю десяти крупнейших потребителей забираемой воды (Индия, Китай, Соединенные Штаты Америки, Пакистан, Иран, Бангладеш, Мексика, Саудовская Аравия, Индонезия и Италия) приходится 72% всего потребления забираемой воды в мире. [39]
Хотя источники подземных вод довольно распространены, одной из основных проблем является скорость обновления или пополнения некоторых источников подземных вод. Извлечение из невозобновляемых источников подземных вод может привести к их истощению, если не будет должным образом контролироваться и управляться. [83] Еще одной проблемой, связанной с увеличением использования подземных вод, является ухудшение качества воды в источнике с течением времени. В системах подземных вод обычно наблюдаются сокращение естественных стоков, уменьшение объемов хранения, снижение уровня воды и деградация воды. [39] Истощение подземных вод может привести ко многим негативным последствиям, таким как увеличение стоимости откачки подземных вод, засоление и другие изменения качества воды, оседание земель, деградация источников и снижение базового стока.
Дефицит воды в результате потребления вызван, прежде всего, широким использованием воды в сельском хозяйстве / животноводстве и промышленности . Люди в развитых странах обычно ежедневно используют примерно в 10 раз больше воды, чем жители развивающихся стран . [86] Большая часть этого является косвенным использованием в водоемких сельскохозяйственных и промышленных процессах производства потребительских товаров , таких как фрукты, масличные культуры и хлопок. Поскольку многие из этих производственных цепочек глобализированы, большое количество воды в развивающихся странах используется и загрязняется для производства товаров, предназначенных для потребления в развитых странах. [87]
Многие водоносные горизонты были перекачаны и не пополняются быстро. Хотя общий запас пресной воды не израсходован, большая ее часть стала загрязненной, засоленной, непригодной или иным образом недоступной для питья, промышленности и сельского хозяйства. Чтобы избежать глобального водного кризиса, фермерам придется стремиться повысить производительность для удовлетворения растущего спроса на продовольствие, в то время как промышленность и города найдут способы более эффективно использовать воду. [88]
Деловая деятельность, такая как туризм, продолжает быстро расширяться. Такое расширение требует расширения услуг водоснабжения, включая снабжение и санитарию , что может привести к усилению давления на водные ресурсы и природную экосистему . Примерно 50-процентный рост мирового потребления энергии к 2040 году также увеличит потребность в эффективном использовании воды. [89] Это может привести к смещению некоторых источников оросительной воды в сторону промышленного использования, поскольку при производстве тепловой энергии вода используется для производства пара и охлаждения. [90]
Загрязнение воды (или водное загрязнение) — это загрязнение водных объектов , обычно в результате деятельности человека, что отрицательно влияет на их использование. [91] : 6 Водные объекты включают озера , реки , океаны , водоносные горизонты , водохранилища и подземные воды . Загрязнение воды происходит в результате смешивания загрязняющих веществ с этими водоемами. Загрязнения могут поступать из одного из четырех основных источников: сбросы сточных вод , промышленная деятельность, сельскохозяйственная деятельность и городские стоки, включая ливневые воды . [92] Загрязнение воды – это либо загрязнение поверхностных вод , либо загрязнение подземных вод . Эта форма загрязнения может привести ко многим проблемам, таким как деградация водных экосистем или распространение заболеваний, передающихся через воду , когда люди используют загрязненную воду для питья или орошения . [93] Другая проблема заключается в том, что загрязнение воды снижает экосистемные услуги (например, обеспечение питьевой водой ), которые в противном случае могли бы обеспечить водные ресурсы .
Источниками загрязнения воды являются либо точечные , либо неточечные источники . Точечные источники имеют одну идентифицируемую причину, например, ливневую канализацию , станцию очистки сточных вод или разлив нефти . Неточечные источники являются более рассредоточенными, например, сельскохозяйственные стоки . [94] Загрязнение является результатом кумулятивного эффекта с течением времени. Загрязнение может принимать форму токсичных веществ (например, нефти, металлов, пластмасс, пестицидов , стойких органических загрязнителей , промышленных отходов), стрессовых условий (например, изменений pH, гипоксии или аноксии, повышенных температур, чрезмерной мутности , изменения солености ). ), или занесение патогенных организмов . Загрязнения могут включать органические и неорганические вещества. Распространенной причиной теплового загрязнения является использование воды в качестве теплоносителя на электростанциях и промышленных предприятиях.Изменение климата может оказать существенное воздействие 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, хотя в количестве осадков будут наблюдаться региональные различия . Как засухи , так и наводнения могут стать более частыми и более серьезными в разных регионах в разное время, как правило, в более теплом климате выпадает меньше снегопадов и больше осадков, [95] а в горных районах ожидаются резкие изменения в количестве снегопадов и таяния снега . Более высокие температуры также повлияют на качество воды, но пока еще не совсем понятно. Возможные последствия включают усиление эвтрофикации . Изменение климата может также означать увеличение спроса на орошение ферм, садовые разбрызгиватели и, возможно, даже на бассейны. В настоящее время имеется достаточно доказательств того, что возросшая гидрологическая изменчивость и изменение климата оказывают и будут оказывать глубокое воздействие на водный сектор. Эти эффекты будут проявляться через гидрологический цикл, наличие воды, спрос на воду и распределение воды на глобальном, региональном, бассейновом и местном уровнях. [96]
ФАО ООН заявляет, что к 2025 году 1,9 миллиарда человек будут жить в странах или регионах с абсолютной нехваткой воды, а две трети населения мира могут находиться в состоянии стресса. [97] Всемирный банк добавляет, что изменение климата может глубоко изменить будущие модели как наличия, так и использования воды, тем самым повышая уровень водного стресса и отсутствия безопасности, как в глобальном масштабе, так и в секторах, которые зависят от воды. [98]
В целом, влияние изменений численности населения на нехватку воды оказалось примерно в четыре раза более важным, чем изменения в доступности воды в результате долгосрочного изменения климата. [51]
Около 2% воды на Земле — это замороженная пресная вода, обнаруженная в ледниках . Ледники обеспечивают пресную воду в виде талой воды или пресной воды, растаявшей из снега или льда, которая пополняет ручьи или источники при повышении температуры. Эта вода используется местными жителями по ряду причин, таких как сельское хозяйство, животноводство и гидроэнергетика. [100] Это полезно для сокращения дефицита воды, поскольку больше воды доступно избранному числу людей. По прогнозам, к 2100 году общее количество ледников во всем мире составит 60% от того, что есть сейчас. [100] Основной причиной таяния этих ледников является изменение климата. Ледники отражают солнечный свет обратно в космос, обеспечивая снижение температуры во всем мире. Этот процесс называется альбедо, и если бы ледники не отражали солнечный свет, температура начала бы медленно повышаться. [101] По мере повышения температуры ледники в целом будут таять быстрее, уменьшая общее количество солнечного света, отражаемого во всем мире. Тающие ледники в течение длительного периода времени начнут отступать, и после сезонных изменений их будет трудно восстановить. Потеря массы ледников может уменьшить их годовой сток в сочетании с отступающими ледниками, что изменит доступность воды во многих холодных регионах мира. Около трети ледников в некоторые сезоны могут испытывать сокращение стока на 10%. [102]
В Гималаях отступающие ледники могут сократить летние потоки воды на две трети. В районе Ганга это приведет к нехватке воды для 500 миллионов человек. [103] Изменение климата влияет на питьевую воду в районе Гиндукуш-Гималаи (HKH), где около 1,4 миллиарда человек зависят от пяти основных рек Гималаев. [104] Хотя воздействие будет варьироваться от места к месту, прогнозируется, что количество талой воды сначала увеличится из-за отступления ледников, а затем постепенно уменьшится из-за уменьшения массы ледника. [105] В тех регионах, где количество доступной воды уменьшается, изменение климата затрудняет улучшение доступа к безопасной питьевой воде. [106] Район HKH сталкивается с быстрой урбанизацией, вызывающей острую нехватку воды и нагрузку на водные ресурсы. Сельские районы также пострадают из-за отсутствия эффективной инфраструктуры управления водными ресурсами и ограниченного доступа к питьевой воде. Все больше людей будут мигрировать из-за нехватки питьевой воды. Эта ситуация усилит неравенство, оставив бедных позади, что приведет к повышению смертности и уровня самоубийств, а также к увеличению урбанизации. [107]
В обзоре 2006 года говорилось: «На удивление трудно определить, действительно ли воды не хватает в физическом смысле в глобальном масштабе (проблема предложения) или она доступна, но ее следует использовать лучше (проблема спроса)». [108]
Международная группа ресурсов ООН заявляет, что правительства, как правило, вкладывают значительные средства в неэффективные решения: мегапроекты, такие как плотины , каналы, акведуки , трубопроводы и водохранилища, которые, как правило, не являются ни экологически устойчивыми, ни экономически жизнеспособными. [109] По мнению научной группы, наиболее экономически эффективным способом отделения водопользования от экономического роста является создание правительствами комплексных планов управления водными ресурсами , учитывающих весь водный цикл: от источника до распределения, экономического использования, очистки . , переработка , повторное использование и возврат в окружающую среду.
В целом воды достаточно в годовом и глобальном масштабе, но проблема скорее во временных и пространственных вариациях. Поэтому для устранения временных и пространственных изменений необходимы резервуары и трубопроводы. Необходимо иметь хорошо спланированную инфраструктуру с управлением спросом. Управление как со стороны предложения, так и со стороны спроса имеет свои преимущества и недостатки. [ нужна цитата ]
Отсутствие сотрудничества может привести к региональным водным конфликтам во многих частях мира, особенно в развивающихся странах , в основном из-за споров относительно наличия, использования и управления водными ресурсами. [62] Например, в 2020 году обострился спор между Египтом и Эфиопией по поводу плотины Великого Эфиопского Возрождения. [110] [111] Египет рассматривает плотину как экзистенциальную угрозу, опасаясь, что плотина уменьшит количество получаемой воды. от Нила . [112]
Очистка сточных вод – это процесс, который удаляет и устраняет загрязнения из сточных вод и превращает их в сточные воды , которые можно вернуть в водный цикл . После возвращения в круговорот воды сточные воды оказывают приемлемое воздействие на окружающую среду или повторно используются для различных целей (так называемая рекультивация воды ). [124] Процесс очистки происходит на очистных сооружениях. Существует несколько видов сточных вод, которые очищаются на очистных сооружениях соответствующего типа. Для бытовых сточных вод (также называемых городскими сточными водами или сточными водами ) очистные сооружения называются очистными сооружениями . Очистка промышленных сточных вод происходит либо на отдельной установке очистки промышленных сточных вод , либо на очистных сооружениях (обычно после некоторой формы предварительной очистки). Другие типы станций очистки сточных вод включают станции очистки сельскохозяйственных сточных вод и очистные сооружения.
Процессы, обычно используемые при очистке сточных вод, включают разделение фаз (например, осаждение), биологические и химические процессы (например, окисление) или очистку. Основным побочным продуктом очистных сооружений является тип осадка, который обычно обрабатывается на том же или другом очистном сооружении. [125] : Гл.14 Биогаз может быть еще одним побочным продуктом при использовании процессов анаэробной очистки. Очищенные сточные воды могут быть повторно использованы в качестве оборотной воды . [126] 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 использовать правильный процесс очистки сточных вод. Бангладеш официально открыла крупнейшую станцию очистки сточных вод (СТП) в Южной Азии, расположенную в районе Хилгаон города. Обладая способностью очищать пять миллионов сточных вод в день, STP знаменует собой значительный шаг на пути к решению проблем управления сточными водами в стране. [127]Виртуальная торговля водой (также известная как встроенная или воплощенная вода) — это скрытый поток воды в продуктах питания или других товарах , которые продаются из одного места в другое. [131] Виртуальная торговля водой представляет собой идею о том, что при обмене товарами и услугами происходит обмен виртуальной водой. Виртуальная торговля водой позволяет по-новому, более широко взглянуть на водные проблемы: в рамке уравновешиваются различные точки зрения, основные условия и интересы. С аналитической точки зрения эта концепция позволяет различать глобальный, региональный и локальный уровни и их связи. Однако использование виртуальных оценок водных ресурсов может не служить руководством для политиков, стремящихся обеспечить достижение экологических целей.
Например, зерновые культуры были основными носителями виртуальной воды в странах, где водные ресурсы ограничены. Таким образом, импорт зерновых может сыграть решающую роль в компенсации местного дефицита воды. [132] Однако страны с низкими доходами , возможно, не смогут позволить себе такой импорт в будущем, что может привести к отсутствию продовольственной безопасности и голоду .
Согласно карте, опубликованной Консультативной группой по международным сельскохозяйственным исследованиям (CGIAR), [134] странами и регионами, испытывающими наибольшую нехватку воды, являются Северная Африка , Ближний Восток , [135] Индия , Центральная Азия , Китай , Чили , Колумбия , Южная Африка , Канада и Австралия . Дефицит воды также увеличивается в Южной Азии . [136] По состоянию на 2016 год около четырех миллиардов человек, или две трети населения мира, столкнулись с острой нехваткой воды. [137]
Вообще говоря, более развитые страны Северной Америки , Европы и России не увидят серьезной угрозы водоснабжению к 2025 году. Это происходит не только из-за их относительного богатства, но, что более важно, их население будет лучше обеспечено доступными водными ресурсами. [ нужна цитата ] Северная Африка, Ближний Восток, Южная Африка и северный Китай столкнутся с очень серьезной нехваткой воды из-за физической нехватки и перенаселенности относительно их пропускной способности в отношении водоснабжения. [ нужна ссылка ] Большая часть Южной Америки , стран Африки к югу от Сахары , Южный Китай и Индия столкнутся с нехваткой воды к 2025 году. Для этих регионов причинами нехватки воды станут экономические ограничения на разработку безопасной питьевой воды, а также чрезмерный рост населения. . [ нужна цитата ]
По прогнозам , дефицит воды в Африке достигнет опасно высокого уровня к 2025 году, когда, по оценкам, около двух третей населения мира может страдать от нехватки пресной воды. Основными причинами нехватки воды в Африке являются физическая и экономическая нехватка, быстрый рост населения и изменение климата . Дефицит воды – это нехватка ресурсов пресной воды для удовлетворения стандартного спроса на воду . [138] Хотя страны Африки к югу от Сахары имеют обильные запасы дождевой воды, она носит сезонный характер и распределяется неравномерно, что приводит к частым наводнениям и засухам. [139] Кроме того, широко распространенные проблемы экономического развития и бедности, усугубляемые быстрым ростом населения и миграцией из сельских районов в города, превратили страны Африки к югу от Сахары в самый бедный и наименее развитый регион мира. [139] [140]
В докладе Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций за 2012 год указывается, что растущая нехватка воды в настоящее время является одной из главных проблем устойчивого развития . [141] Это связано с тем, что все большее число речных бассейнов достигает условий нехватки воды из-за совокупного спроса сельского хозяйства и других секторов. Последствия нехватки воды в Африке варьируются от здравоохранения (особенно страдают женщины и дети) до образования, производительности сельского хозяйства, устойчивого развития, а также возможности возникновения новых водных конфликтов .Дефицит воды в Йемене (см.: Водоснабжение и канализация в Йемене ) является растущей проблемой, возникшей в результате роста населения, плохого управления водными ресурсами, изменения климата, изменения количества осадков, ухудшения состояния водной инфраструктуры, плохого управления и других антропогенных воздействий. По оценкам, по состоянию на 2011 год Йемен испытывает нехватку воды до такой степени, что это влияет на его политические, экономические и социальные аспекты. По состоянию на 2015 год [142] Йемен входит в число стран с наибольшим дефицитом воды в мире. Большая часть населения Йемена испытывает нехватку воды как минимум один месяц в году.
В некоторых сообщениях в Нигерии говорится, что усиление сильной жары, засухи и высыхание озера Чад вызывают нехватку воды и экологическую миграцию, которая вынуждает тысячи людей мигрировать в соседний Чад и города. [143]
Согласно масштабному отчету, составленному в 2019 году более чем 200 исследователями, гималайские ледники, являющиеся источниками крупнейших рек Азии – Ганга , Инда , Брахмапутры , Янцзы , Меконга , Салуина и Желтой – могут потерять 66 процентов своего льда в результате 2100 г. [144] В бассейне водосборного бассейна гималайских рек проживает около 2,4 миллиарда человек. [145] В ближайшие десятилетия Индия, Китай, Пакистан, Бангладеш , Непал и Мьянма могут столкнуться с наводнениями, за которыми последуют засухи. Только в Индии Ганг обеспечивает водой для питья и ведения сельского хозяйства более 500 миллионов человек. [146] [147] [148]
Даже несмотря на перекачку своих водоносных горизонтов , Китай испытывает дефицит зерна. Когда это произойдет, это почти наверняка приведет к росту цен на зерно. Большая часть из 3 миллиардов человек, которые, по прогнозам, добавятся во всем мире к середине столетия, родятся в странах, уже испытывающих нехватку воды. Если не удастся быстро замедлить рост населения, есть опасения, что не может быть практического ненасильственного или гуманного решения возникающей в мире нехватки воды. [149] [150]
Весьма вероятно, что изменение климата в Турции приведет к тому, что ее южные речные бассейны будут испытывать нехватку воды до 2070 года, а также к усилению засухи в Турции . [151]
В долине Рио-Гранде интенсивный агробизнес усугубил проблему нехватки воды и вызвал юрисдикционные споры относительно прав на воду по обе стороны границы США и Мексики . Ученые, в том числе мексиканский политолог Арманд Пешар-Свердруп , утверждают, что эта напряженность создала необходимость в переработке стратегического транснационального управления водными ресурсами . [153] Некоторые сравнили эти споры с «войной» из-за истощения природных ресурсов . [154] [155]
Западное побережье Северной Америки , которое получает большую часть воды из ледников в горных хребтах, таких как Скалистые горы и Сьерра-Невада , также будет затронуто. [156] [157]
Безусловно, большая часть Австралии — это пустыни или полузасушливые земли, широко известные как глубинка . [158] Ограничения на воду введены во многих регионах и городах Австралии в ответ на хроническую нехватку воды, вызванную засухой . Австралиец 2007 года , защитник окружающей среды Тим Флэннери , предсказал, что, если не будут проведены радикальные изменения, Перт в Западной Австралии может стать первым в мире мегаполисом -призраком , заброшенным городом, в котором больше не будет воды для поддержания своего населения. [159] В 2010 году в Перте произошла вторая самая засушливая зима за всю историю наблюдений, [160] и водная корпорация ужесточила ограничения на воду весной. [161]
Некоторые страны уже доказали, что отделить использование воды от экономического роста возможно. Например, в Австралии потребление воды снизилось на 40% в период с 2001 по 2009 год, в то время как экономика выросла более чем на 30%. [109]
Дефицит воды (или водный кризис) в отдельных странах:
Цель устойчивого развития 6 касается «чистой воды и санитарии для всех». [162] Это одна из 17 целей устойчивого развития, установленных Генеральной Ассамблеей Организации Объединенных Наций в 2015 году. Четвертая цель ЦУР 6 касается нехватки воды и гласит: «К 2030 году существенно повысить эффективность водопользования во всех секторах и обеспечить устойчивое развитие». забора и подачи пресной воды для решения проблемы нехватки воды и существенного сокращения числа людей, страдающих от нехватки воды». [10] Он имеет два показателя. Второй: «Уровень водного стресса: забор пресной воды как доля доступных ресурсов пресной воды». Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) отслеживает эти параметры через свою глобальную информационную систему по водным ресурсам АКВАСТАТ с 1994 года. [35] : xii
{{cite book}}: |website=игнорируется ( помощь )
Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.{{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Экологический портал
Водный портал
Мировой портал