درجستجوي منابع آب سالم‌

درياچه‌ها و رودخانه‌ها، بزرگترين منابع آب آشاميدني دنيا را تشكيل مي‌دهندكه كمتر از 01/0 درصد از كل آب‌هاي زمين راشامل مي‌شوند.

به اين ترتيب آب با همه سادگي‌اش، با ارزش‌ترين منبع طبيعي است كه در زمين وجود دارد و بدون آن، حيات وجود نخواهد داشت. با اين ‌حال آنچه در چند دهه اخير مشاهده مي‌كنيم اين است كه انسان، آب را تلف كرده، از منابع موجود بيش از حد بهره گرفته و كنترلي در استفاده از آن اعمال نكرده است. عواقب اين رفتار بي فكرانه، بتدريج گريبان او را مي‌گيرد. همچنان‌كه اكنون نشانه‌هاي كمبود آب فراوان‌ هستند و در آينده‌اي نزديك هم البته سطح سفره‌هاي آب زيرزميني پايين مي‌آيد، از وسعت درياچه‌ها كاسته مي‌شود و زمين‌هاي مرطوب ناپديد مي‌شوند.

در نتيجه واضح است كه امكان ندارد چشمانمان را به نتايج ناشي از تاثير انسان بر منابع آب، ببنديم. اين پيامد‌ها نياز به تحقيق گسترده‌اي دارند و به عبارت دقيق‌تر، وظيفه‌اي بسيار پيچيده‌اند كه به همكاري صميمانه دانشمندان سراسر دنيا احتياج دارد تا به نفع همه بشريت بكوشند.

اما همين كمبود آب شيرين و محدوديت‌هاي روزافزون دسترسي به اين منبع ارزشمند باعث شده تا انسان از زمان‌هاي قديم در جستجوي آب و امكان دستيابي به باران باشند. اين تلاش‌ها از باران سازهاي قبيله‌هاي دور دست تا تكنولوژي ‌قرار دادن هسته‌هاي مصنوعي در ابرها به منظور جذب و جمع‌آوري رطوبت را شامل مي‌شوند.

تركيبات خوشه‌اي: از زماني كه جان دالتون تئوري اتمي را مطرح كرد، مطالعه رفتار ماده به دو شاخه تقسيم شده است: يك شاخه به بررسي خواص انفرادي اتم‌ها و مولكول‌ها مي‌پردازد و شاخه دوم بر روي خواص جمعي اتم‌ها و مولكول‌ها كه توده ماده را مي‌سازند، بحث مي‌كند. از سال 1970، مرز مستقل اين دو شاخه ازبين رفت و دسته جديدي از مواد معرفي شدند كه امروزه آنها را مواد خوشه‌اي مي‌ناميم. اين ذرات كه نه ماكروسكپي و نه ميكروسكپي هستند، نه تنها از لحاظ بررسي‌هاي علمي محض جالب توجه‌ هستند، بلكه كاربرد‌هاي زيادي هم در تكنولوژي دارند. (كاتاليزور‌ها،‌ ميكروالكترونيك، سراميك‌ها و...)

خوشه‌هاي يوني: خوشه‌هايي كه بار الكتريكي داشته باشند، خوشه يوني ناميده مي‌شوند كه در شعله‌ها و فرآيند‌هاي تابشي (هر جا كه ماده در معرض يونش قرار گيرد) ايجاد مي‌شوند. اين تركيبات در اتمسفر بالايي و پاييني، حتي در فضا وجود دارند. يون‌هاي مختلف مثلOH- ، +NH4+،Na   و... مي‌توانند با مولكول‌هاي موجود در اتمسفرH2O )، 2CO،N2O ،  2SO و...) واكنش دهند و خوشه‌هاي يوني را به وجود آورند.

هسته‌سازي و تشكيل ابرها: براي تجمع ذرات آب، تشكيل ابر و سپس باران، آئروسل‌ها، به ميان مي‌آيند. آئروسل‌ها، خوشه‌هاي بزرگ در سوسپانسون‌هاي گازي هستند. قطر آنها بين 1.0-001.0 ميكرو متر است و غلظت آنها به طور طبيعي بين 106 104 ذره در سانتي متر مكعب است. بدون آنها هرگز ابر و باراني نخواهيم داشت. اين ذرات،‌ منجر به عمل هسته‌سازي مايعات در فاز بخار مي‌شوند. هسته سازي همگون، تشكيل خوشه‌هاي ريز از يك فاز جديد، درون فاز توده‌اي قديم اطلاق مي‌شود. در هسته‌سازي ناهمگون، ذرات كوچك حل شونده يا مواد خارجي، آغاز كننده عمل تراكم هستند كه اين امر معمولا قبل از رسيدن به درجه فوق اشباع رخ مي‌دهد. آئروسل‌ها در اين نوع هسته‌سازي اهميت دارند و اين پديده اساس ايجاد باران‌هاي طبيعي و مصنوعي( بارور كردن ابرها) است.

البته ممكن است اين آزمايشات، خطراتي را به‌دنبال داشته باشد؛ از جمله باران‌هاي شديد و غير قابل كنترل. بديهي است هر گونه دخالت در طبيعت،‌ بايستي با احتياط بسيار صورت پذيرد. در غير اين صورت، ما بزودي با مشكلات ديگري روبه‌رو خواهيم بود.

پاشيدن آب دريا به داخل ابرها: محققان جديدا بر روي روش جديدي براي توليد باران كار مي‌كنند. در اين روش، با كمك يك باد قوي، مقادير فراواني از آب دريا،‌ به سطح پاييني ابر،‌ اسپري مي‌شود. به اين ترتيب هم رطوبت ابر بيشتر مي‌شود و هم ذرات نمك،‌به عنوان هسته در جمع‌آوري رطوبت، به تشكيل قطرات باران كمك مي‌كنند.

عمل اسپري شدن نه با پمپ بلكه با كمك سانتريفوژ انجام مي‌شود و پاشندگي در ناحيه‌اي وسيع، به ارتفاع 10 متر انجام مي‌شود. به عنوان مثال ماشين باران ساز، در 10 تا 20 كيلومتري نواحي ساحلي  كوهستاني، نظير درياي سرخ يا خليج فارس كارگذاشته مي‌شود. سپس نياز به يك باد ساحلي است تا هواي پر از رطوبت را به سمت خشكي براند و به كوه‌ها اجازه دهد تا اين رطوبت را جمع كند و ابر را تشكيل بدهد. در همين زمينه روس‌ها بر روي دستگاهي كار مي‌كنند كه بتواند باد شديد را ايجاد كند،‌ البته اختلاف نظراتي در اين مورد وجود دارد.

استفاده از فشار اسمزي معكوس: پديده فشار اسمزي،‌ باعث نفوذ آب از غشا نيمه تراوا و از قسمت رقيق (آب شيرين) به قسمت غليظ (آب شور) مي‌شود، اما در صورت اعمال فشار خارجي، فرآيند اسمزي معكوس مي‌شود و آب از قسمت غليظ به رقيق منتقل مي‌شود. ‌در حال حاضر در برخي از كشور‌ها نظير عربستان سعودي از اين روش به ميزان قابل ملاحظه‌اي براي تامين آب شيرين استفاده مي‌شود.

نمك‌زدايي از آب دريا: اين فرآيند كه با تقطير آب دريا امكان‌پذير است، ‌به دليل نياز به انرژي زياد، ‌مقرون به صرفه نيست. به علاوه، نمك باقيمانده حجم بسيار زيادي دارد كه امكان استفاده از آن (‌در اين حجم زياد) وجود ندارد. اگر بتوان از انرژي خورشيد در فرآيند تقطير استفاده كرد، ممكن است در آينده بتوان از اين روش در مقياس اقتصادي بهره‌مند شد.

جهان در محاصره كمبود آب‌

انتظار مي‌رود تا سال 2025 بيش از دو سوم جمعيت جهان در شرايط كمبود جدي آب قرار بگيرند و يك سوم بقيه در شرايط كميابي آب زندگي كنند. 50 سال ديگر عربستان كاملاً از آب تهي خواهد شد.

طليعه بحران هم اينك در چين، آفريقا، هند، تايلند، مكزيك، مصر و ايران نمايان شده است. رودخانه‌هاي اصلي دنيا شامل نيل در مصر، گنگ در جنوب آسيا، رود خانه زرد چين و كلرادوي امريكا به شدت تهديد مي‌شوند. حتي 33 رودخانه اصلي انگليس اكنون كمتر از يك سوم آب دارند. كاهش آب رود دانوب نيز به صنعت گردشگري و ماهيگيري صدمه زده است.

در ايران منبع اصلي آب بارش است كه به طور طبيعي سالانه 252 ميلي‌متر يا 413 ميليارد متر مكعب است. اين ميزان يك سوم متوسط جهان (831 ميلي‌متر) و يك سوم آسيا (732 ميلي‌متر) است. حدود 30 درصد بارش به شكل برف و بقيه به شكل باران است. به اين ترتيب در حالي كه يك درصد جمعيت جهان در ايران زندگي مي‌كنند، سهم ايران از منابع آب تجديدپذير فقط 36 صدم درصد است. از 413 متر مكعب بارش سالانه 269 متر مكعب به اشكال مختلف از دست مي‌رود. 93/2 درصد از آب باقي‌مانده صرف مصارف كشاورزي البته به شكلي غير اصولي مي‌شود. 1/7 درصد به صنعت و معدن اختصاص مي‌يابد و بقيه به مصارف ديگر مي‌رسد.

ذكر اين درصد‌ها براي اين اهميت دارد كه بروز بحران آب آنها را دستخوش تغيير مي‌كند و سازمان‌هاي بين‌المللي هشدار مي‌دهند كه با افزايش جمعيت در ايران اين كشور در سال 2025 درگير بحران جدي آب خواهد بود.