درجستجوی منابع آب سالم‌

دریاچه‌ها و رودخانه‌ها، بزرگترین منابع آب آشامیدنی دنیا را تشکیل می‌دهندکه کمتر از 01/0 درصد از کل آب‌های زمین راشامل می‌شوند.

به این ترتیب آب با همه سادگی‌اش، با ارزش‌ترین منبع طبیعی است که در زمین وجود دارد و بدون آن، حیات وجود نخواهد داشت. با این ‌حال آنچه در چند دهه اخیر مشاهده می‌کنیم این است که انسان، آب را تلف کرده، از منابع موجود بیش از حد بهره گرفته و کنترلی در استفاده از آن اعمال نکرده است. عواقب این رفتار بی فکرانه، بتدریج گریبان او را می‌گیرد. همچنان‌که اکنون نشانه‌های کمبود آب فراوان‌ هستند و در آینده‌ای نزدیک هم البته سطح سفره‌های آب زیرزمینی پایین می‌آید، از وسعت دریاچه‌ها کاسته می‌شود و زمین‌های مرطوب ناپدید می‌شوند.

در نتیجه واضح است که امکان ندارد چشمانمان را به نتایج ناشی از تاثیر انسان بر منابع آب، ببندیم. این پیامد‌ها نیاز به تحقیق گسترده‌ای دارند و به عبارت دقیق‌تر، وظیفه‌ای بسیار پیچیده‌اند که به همکاری صمیمانه دانشمندان سراسر دنیا احتیاج دارد تا به نفع همه بشریت بکوشند.

اما همین کمبود آب شیرین و محدودیت‌های روزافزون دسترسی به این منبع ارزشمند باعث شده تا انسان از زمان‌های قدیم در جستجوی آب و امکان دستیابی به باران باشند. این تلاش‌ها از باران سازهای قبیله‌های دور دست تا تکنولوژی ‌قرار دادن هسته‌های مصنوعی در ابرها به منظور جذب و جمع‌آوری رطوبت را شامل می‌شوند.

ترکیبات خوشه‌ای: از زمانی که جان دالتون تئوری اتمی را مطرح کرد، مطالعه رفتار ماده به دو شاخه تقسیم شده است: یک شاخه به بررسی خواص انفرادی اتم‌ها و مولکول‌ها می‌پردازد و شاخه دوم بر روی خواص جمعی اتم‌ها و مولکول‌ها که توده ماده را می‌سازند، بحث می‌کند. از سال 1970، مرز مستقل این دو شاخه ازبین رفت و دسته جدیدی از مواد معرفی شدند که امروزه آنها را مواد خوشه‌ای می‌نامیم. این ذرات که نه ماکروسکپی و نه میکروسکپی هستند، نه تنها از لحاظ بررسی‌های علمی محض جالب توجه‌ هستند، بلکه کاربرد‌های زیادی هم در تکنولوژی دارند. (کاتالیزور‌ها،‌ میکروالکترونیک، سرامیک‌ها و...)

خوشه‌های یونی: خوشه‌هایی که بار الکتریکی داشته باشند، خوشه یونی نامیده می‌شوند که در شعله‌ها و فرآیند‌های تابشی (هر جا که ماده در معرض یونش قرار گیرد) ایجاد می‌شوند. این ترکیبات در اتمسفر بالایی و پایینی، حتی در فضا وجود دارند. یون‌های مختلف مثلOH- ، +NH4+،Na   و... می‌توانند با مولکول‌های موجود در اتمسفرH2O )، 2CO،N2O ،  2SO و...) واکنش دهند و خوشه‌های یونی را به وجود آورند.

هسته‌سازی و تشکیل ابرها: برای تجمع ذرات آب، تشکیل ابر و سپس باران، آئروسل‌ها، به میان می‌آیند. آئروسل‌ها، خوشه‌های بزرگ در سوسپانسون‌های گازی هستند. قطر آنها بین 1.0-001.0 میکرو متر است و غلظت آنها به طور طبیعی بین 106 104 ذره در سانتی متر مکعب است. بدون آنها هرگز ابر و بارانی نخواهیم داشت. این ذرات،‌ منجر به عمل هسته‌سازی مایعات در فاز بخار می‌شوند. هسته سازی همگون، تشکیل خوشه‌های ریز از یک فاز جدید، درون فاز توده‌ای قدیم اطلاق می‌شود. در هسته‌سازی ناهمگون، ذرات کوچک حل شونده یا مواد خارجی، آغاز کننده عمل تراکم هستند که این امر معمولا قبل از رسیدن به درجه فوق اشباع رخ می‌دهد. آئروسل‌ها در این نوع هسته‌سازی اهمیت دارند و این پدیده اساس ایجاد باران‌های طبیعی و مصنوعی( بارور کردن ابرها) است.

البته ممکن است این آزمایشات، خطراتی را به‌دنبال داشته باشد؛ از جمله باران‌های شدید و غیر قابل کنترل. بدیهی است هر گونه دخالت در طبیعت،‌ بایستی با احتیاط بسیار صورت پذیرد. در غیر این صورت، ما بزودی با مشکلات دیگری روبه‌رو خواهیم بود.

پاشیدن آب دریا به داخل ابرها: محققان جدیدا بر روی روش جدیدی برای تولید باران کار می‌کنند. در این روش، با کمک یک باد قوی، مقادیر فراوانی از آب دریا،‌ به سطح پایینی ابر،‌ اسپری می‌شود. به این ترتیب هم رطوبت ابر بیشتر می‌شود و هم ذرات نمک،‌به عنوان هسته در جمع‌آوری رطوبت، به تشکیل قطرات باران کمک می‌کنند.

عمل اسپری شدن نه با پمپ بلکه با کمک سانتریفوژ انجام می‌شود و پاشندگی در ناحیه‌ای وسیع، به ارتفاع 10 متر انجام می‌شود. به عنوان مثال ماشین باران ساز، در 10 تا 20 کیلومتری نواحی ساحلی  کوهستانی، نظیر دریای سرخ یا خلیج فارس کارگذاشته می‌شود. سپس نیاز به یک باد ساحلی است تا هوای پر از رطوبت را به سمت خشکی براند و به کوه‌ها اجازه دهد تا این رطوبت را جمع کند و ابر را تشکیل بدهد. در همین زمینه روس‌ها بر روی دستگاهی کار می‌کنند که بتواند باد شدید را ایجاد کند،‌ البته اختلاف نظراتی در این مورد وجود دارد.

استفاده از فشار اسمزی معکوس: پدیده فشار اسمزی،‌ باعث نفوذ آب از غشا نیمه تراوا و از قسمت رقیق (آب شیرین) به قسمت غلیظ (آب شور) می‌شود، اما در صورت اعمال فشار خارجی، فرآیند اسمزی معکوس می‌شود و آب از قسمت غلیظ به رقیق منتقل می‌شود. ‌در حال حاضر در برخی از کشور‌ها نظیر عربستان سعودی از این روش به میزان قابل ملاحظه‌ای برای تامین آب شیرین استفاده می‌شود.

نمک‌زدایی از آب دریا: این فرآیند که با تقطیر آب دریا امکان‌پذیر است، ‌به دلیل نیاز به انرژی زیاد، ‌مقرون به صرفه نیست. به علاوه، نمک باقیمانده حجم بسیار زیادی دارد که امکان استفاده از آن (‌در این حجم زیاد) وجود ندارد. اگر بتوان از انرژی خورشید در فرآیند تقطیر استفاده کرد، ممکن است در آینده بتوان از این روش در مقیاس اقتصادی بهره‌مند شد.

جهان در محاصره کمبود آب‌

انتظار می‌رود تا سال 2025 بیش از دو سوم جمعیت جهان در شرایط کمبود جدی آب قرار بگیرند و یک سوم بقیه در شرایط کمیابی آب زندگی کنند. 50 سال دیگر عربستان کاملاً از آب تهی خواهد شد.

طلیعه بحران هم اینک در چین، آفریقا، هند، تایلند، مکزیک، مصر و ایران نمایان شده است. رودخانه‌های اصلی دنیا شامل نیل در مصر، گنگ در جنوب آسیا، رود خانه زرد چین و کلرادوی امریکا به شدت تهدید می‌شوند. حتی 33 رودخانه اصلی انگلیس اکنون کمتر از یک سوم آب دارند. کاهش آب رود دانوب نیز به صنعت گردشگری و ماهیگیری صدمه زده است.

در ایران منبع اصلی آب بارش است که به طور طبیعی سالانه 252 میلی‌متر یا 413 میلیارد متر مکعب است. این میزان یک سوم متوسط جهان (831 میلی‌متر) و یک سوم آسیا (732 میلی‌متر) است. حدود 30 درصد بارش به شکل برف و بقیه به شکل باران است. به این ترتیب در حالی که یک درصد جمعیت جهان در ایران زندگی می‌کنند، سهم ایران از منابع آب تجدیدپذیر فقط 36 صدم درصد است. از 413 متر مکعب بارش سالانه 269 متر مکعب به اشکال مختلف از دست می‌رود. 93/2 درصد از آب باقی‌مانده صرف مصارف کشاورزی البته به شکلی غیر اصولی می‌شود. 1/7 درصد به صنعت و معدن اختصاص می‌یابد و بقیه به مصارف دیگر می‌رسد.

ذکر این درصد‌ها برای این اهمیت دارد که بروز بحران آب آنها را دستخوش تغییر می‌کند و سازمان‌های بین‌المللی هشدار می‌دهند که با افزایش جمعیت در ایران این کشور در سال 2025 درگیر بحران جدی آب خواهد بود.