اهمیت آب

                                                                      

«و الله انزل من السماء ماء فاحیا به الارض بعد موتها ان فی ذلک لایه لقوم یسمعون».

                                                                                                                                              سوره مبارکه نحل ـ آیه 65

«و خداوند از آسمان ها باران را فرستاد تا زمینی را پس از مرگ زنده گرداند و البته در این کار آیاتی است برای آنان که سخن حق را می شنوند.»

آب مهم ترین ماده حیات و آبادانی است. این ماده سرآغاز حیات و جزء اصلی تمام موجودات زنده است. براساس نظریه تکامل، آب، متان و آمونیاک ترکیبات اصلی اولیه موجود در جو زمین هستند که عامل تولید نخستین آمینو اسید می باشند. این جسم به عنوان نقطه آغازین حیات جانوری شناخته می شود.

درصد بالایی از جرم هر سلول زنده را آب تشکیل می دهد. آب بخش عمده ای از شکبه وسیع سلولی بدن انسان را تشکیل می دهد و بدون وجود آب حیاتی نخواهد بود. در تمدن بشری آب اهمیت ویژه ای دارد. در ایران باستان آب را یکی از چهار رکن اساسی (آب، خاک، باد و آتش) می دانستند.

در قرآن کریم پنجاه و شش آیه در مورد پیدایش و اهمیت آب و وابستگی حیات به این ماده ارزشمند آورده شده است.  

آب یکی از فراوان ترین مواد موجود در کره زمین است و یگانه ماده ای است که به صورت طبیعی در شکل های جامد (یخ)، مایع و گاز (بخار آب) وجود دارد. آشامیدن و رفع نیازهای فردی نخستین نگرش بشر به آب بوده است.

تاریخچه استفاده از آب و مهندسی آب به زمان باستان و ایجاد نخستین زندگی گروهی بشر باز می گردد. نخستین شهرها در تمدن باستان در کنار رودخانه ها و دریاچه های تشکیل شد روش های آب رسانی و آبیاری به وجود آمد که در این میان دسترسی به منابع آب اهمیت ویژه ای برای حیات بشر از دو دیدگاه کمی و کیفی داشته است.

انسان ها در ابتدا بیشتر به کمیت آب توجه داشتند، هر چند که در آن عصر آب های موجود از کیفیت نسبی بالایی برخوردار بودند و آلودگی های آب ناشی از رشد صنعت و غیره وجود نداشت.

با توجه به کمبود منابع آب، ارزش این ماده حیاتی در ایران زمین شناخته شده بود. هردوت و گزنفون در این باره قلم فرسایی نموده اند که ایرانیان هیچ چیز آلوده و کثیفی را در آب نمی ریزند و در پاک نگاه داشتن آب و خاک مراقبت می نمایند.

ساخت کانال های آبیاری در شش هزار سال پیش در تپه های سیالک کاشان، ساخت سدهای سکامی و لاکوریان در بلوچستان با سابقه چهار هزار سال پیش و طراحی قنات ها و ساخت آن در سه هزار سال پیش نشان دهنده اهمیت این ماده ارزشمند و توانمندی ایرانیان در مهندسی و طراحی امور آب بوده است.

درعصر جدید نیز ارائه خواص فیزیکی آب توسط لئوناردو داوینچی، شناسایی عناصر تشکیل دهنده آب توسط پریستلی و لاووازیه و تعیین ارتباط بین بیماری وبا و آب چاه ها موجب زمینه سازی دانش های جدید و نظام مهندسی گوناگون در زمینه های آب و فاضلاب گردید.

اگر کره زمین از ارتفاع بالا نگریسته شود، به شکل کره ای آبی رنگ مشاهده می شود. زیرا بخش بزرگی از سطح آن را اقیانوس ها و دریاها فرا گرفته است. از 510 میلیون کیلومتر مربع سطح زمین 361 میلیون کیلومتر مربع آن با آب پوشیده است.

1ـ 1 منابع آب

منابع گوناگونی برای تأمین آب وجود دارد. از نظر مقدار  حجم 2/97 درصد از آب های موجود در سیاره زمین در اقیانوس ها و دریاها انباشته شده اند و فقط 8/2 درصد از آب ها به شکل رودخانه ها، یخچال ها، آب موجود در اتمسفر، آب موجود در خاک ها و سفره های آب زیرزمینی می باشند.

جدول 1ـ 1 ترکیب درصد منابع آب (به جز آب اقیانوس ها و دریاها) کره زمین

 

منبع آب	درصد
یخچال ها	15/2
سفره های زیرزمینی	62/0
آب دریاچه های شیرین	009/0
آب دریاچه های شور مانداب ها	008/0
آب درون خاک	005/0
اتمسفر	001/0
رودها	0001/0

 

 

1ـ 1ـ 1 آب های جوّی

این آب ها به صورت ابر در محیط وجود دارند و به صورت باران و برف و تگرگ بارش نموده و به سطح زمین می رسند. این آب توسط انرژی خورشیدی از تبخیر منابع سطحی آب مانند اقیانوس ها به وجود می آید.

بخارهای به وجود آمده به صورت توده های ابر فشرده می شوند و در اثر باد جابه جا می شوند. آب تشکیل دهنده آب های جوی تقریباً‌ خالص است و در اثر بارش آلودگی ها و گرد و غبار هوا را حذف می کند. باران و برف باریده شده منابع تازه ای از آب را به وجود می آورند.

1ـ 1ـ‌2 آب اقیانوس ها

آب در ابتدا کره زمین را پوشانیده بود. با ظاهر شدن خشکی ها آب های سطح زمین تشکیل اقیانوس ها را دادند. بخشی از آب اقیانوس ها در دو قطب به صورت انبوهی از یخ می باشد و بخشی از آب اقیانوس ها در اثر تبخیر تبدیل به آب های جوی می شوند.

آب اقیانوس ها و دریاها دارای ناخالصی های زیادی است و برای مصرف آشامیدن، کشاروزی و صنعتی مناسب نیست.

1ـ آب های سطحی

بخشی از بارش های برف و باران آب های سطحی را تشکیل می دهند. آب های سطحی به صورت نهر، رودخانه و دریاچه ها می باشند. لذا این آب برای موارد شرب، کشاورزی و صنعتی استفاده می شود.

بخشی از این آب توسط کانال های آب به محل های ذخیره آب مانند سدها و آبگیرها هدایت می شود. نوع و میزان مواد موجود در آب های سطحی بستگی به مسیر عبور آب دارد. علاوه بر این، آب های مورد استفاده قرار گرفته به صورت پساب های صنعتی و فاضلاب های خانگی می توانند سبب آلودگی بیشتر آب های سطحی شوند.

کیفیت آب های سطحی از لحاظ مقدار مواد محلول و معلق به دلیل سیلابی و طوفانی شدن و تغییر دما در طی فصل های مختلف سال متغییر است ولی به طور کلی کدر بودن آلودگی آب های سطحی بیشتر از آب های زیر زمینی است.

1ـ‌1ـ 4 آب های زیر زمینی

بشر از دیرباز به وجود منابع آب های زیرزمینی پی برده است و از آن استفاده 
می نماید. منبع اصلی تأمین آب بارش های جوی است که از میان ذرات خاک و سنگ عبور می کند. بخشی از آب این منبع مانند چشمه ها و چاه های آرتزین به طور طبیعی در سطح زمین در اختیار قرار می گیرد و بخش دیگری از آب این منبع در اثر حفاری و تأمین مسیر عبور آب مانند قنات ها و چاه ها در اختیار قرار می گیرد.

آب های زیر زمینی نیز مانند آب های سطحی در جریان اند و حرکت آن با توجه به وضع زمین شناسی منطقه است. در آب های زیرزمینی مقدار مواد معلق بسیار ناچیز می باشد ولی به طور کلی مقدار مواد محلول معدنی آن به طور معمول از آب های سطحی بالاتر ولی مقدار مواد آلی و مواد معلق آن کمتر است.

1ـ 1ـ 5 آب های اصلاح شده

افز ایش مصرف آب به دلیل گسترش جوامع بشری سبب کاهش منبع آب گردیده است و در نتیجه فاضلاب ها و پساب ها نیز به همان میزان افزایش یافته است. آب های مورد استفاده قرار گرفته شده در بسیاری از مناطق جهان به عنوان یک منبع آب به مراتب مورد استفاده قرار می گیرد. مصارف مختلفی را برای این گونه آب ها می توان متصور شد و با توجه به نوع مصرف، نوع و میزان تصفیه مختلف است. موارد زیر برخی از کاربردهای این گونه آب ها را مشخص می سازد.

الف) مصارف آبیاری پارک ها، کشتزارها، باغات و مناظر طبیعی.

ب) استفاده مجدد صنعتی

پ) تزریق به آب های زیرزمینی.

ت) افزایش باتلاق ها و مرداب ها به منظور مرطوب نگه داشتن سطح زمین و حفظ مناظر طبیعی.

هم اکنون در بسیاری از نقاط جهان از پساب برای آبیاری استفاده می شود. در کالیفرنیا بیش از چهل میلیون متر مکعب از این گونه آب ها برای آبیاری چراگاه ها و زمین های کشاورزی برای تولید محصولاتی مانند یونجه، کتان، جو و چغندر قند با اطمینان استفاده می گردد ولی در مورد تغذیه سفره های آب زیر زمینی توسط این گونه آب ها بایستی مطالعات و دقت لازم به عمل آید تا از لحاظ بهداشتی مشکلاتی را برای انسان به وجود نیاورد.

متخصصین بهداشت در مورد ترکیبات و موجودات زنده پساب ها و فاضلاب ها و توانمندی انسان در کاهش این ترکیبات نگرانی های زیادی دارند. این موضوع با افزایش مقدار و تنوع مواد شیمیایی و سمی، اهمیت و حساسیت بیشتری می یابد.

فرآیند بازیافت پساب ها و فاضلاب ها باید مناسب با کاربرد آب های اصلاح شده باشد. با توجه به نوع و میزان تصفیه به عمل آمده، هزینه ها در یک دامنه وسیع تغییر می کند. بیشترین هزینه اصلاح و تصفیه آب به منظور مصرف های عمومی می باشد که در آن بایستی، از روش های پیشرفته تصفیه استفاده گردد.

1ـ‌2 انسان ـ آب ـ آبادانی

انسان برای انجام فعالیت های خود به آب شیرین نیاز دارد. آب شیرین یعنی آبی که میزان نمک های محلول آن بسیار کم باشد. آب دریاها و اقیانوس ها شور می باشد و استفاده کردن از آن ها مستلزم سرمایه گذاری جهت احداث دستگاه های آب شیرین کن با صرف انرژی و هزینه زیاد می باشد.

مقدار زیادی از آب های شیرین جهان به شکل یخ در یخچال های قطبی و کوهستانی قرار دارد. بنابراین در حال حاضر استفاده انسان از آب های شیرین موجود در رودها، دریاچه ها و آب های زیر زمینی بیشتر از سایر موارد می باشد.

حجم آبی که در هر سال به وسیله گردش آب در طبیعت فراهم می شود، 40 هزار کیلومتر مکعب است که انسان با علم و فن آوری امروزی خود می تواند 25 هزار کیلومتر مکعب از این آب را مورد استفاده قرار دهد و بقیه از دسترس وی خارج می باشد.

بررسی های آماری نشان می دهد که میانگین مصرف آشکار در کشورهای پیشرفته برای هر نفر در روز 300 لیتر است در حالی که مصرف نهان آب برای هر نفر در روز حدود 6000 لیتر می باشد و به شرح جدول (1ـ 2) برآورد گردیده است.

جدول 1ـ 2 موارد مصرف نهان سرانه آب

مورد مصرف	میزان مصرف (لیتر)
آبیاری کشت زارها و تهیه و تولید مواد غذایی	2600
تأمین انرژی (برق، سوخت و ....)	2400
صنایع و معادن	700
امور بازرگانی و خدمات	34

 

با توجه به قرار گرفتن ایران در نواحی خشک و نیمه خشک میزان بارندگی و حجم آب های شیرین ایران به اندازه کافی نیست و ریزش های جوی در همه جا یکسان نمی باشد. جدول (1ـ 3) میزان بارندگی و تبخیر سالیانه در نواحی مختلف کره زمین را با ایران مقایسه می کند.

کشور ایران با این که 1/1 درصد از مساحت کل خشکی جهان را به خود اختصاص داده است، فقط 34/0 درصد از آب های موجود در کل خشکی جهان را در اختیار دارد. مجموع بارندگی سالیانه در ایران حدود 400 میلیارد متر مکعب است که 284 میلیارد متر مکعب آن به طور مستقیم تبخیر می شود و تنها بخش کمی از آن به صورت آب های سطحی و آب های زیر زمینی تأمین کننده منابع آبی کشور است. در حال حاضر مجموع کل آب در دسترس کشور 90 میلیارد متر مکعب می باشد.

 

جدول 1ـ 3 بارندگی و تبخیر سالیانه در نواحی مختلف جهان بر حسب میلی متر

 

نام قاره	بارندگی سالیانه	تبخیر واقعی سالیانه
اروپا	734	415
آسیا	726	433
آفریقا	686	547
آمریکا	1159	724
استرالیا	734	510
میانگین کل	800	485
ایران	255	180

 

سهم سرانه آب برای هر ایرانی در سال های مختلف مطابق جدول (1ـ 4) برآورده گردیده است.

جدول 1ـ 4 سهم سرانه آب با توجه به جمعیت کشور در سه دوره 

 

سال	جمعیت (میلیون نفر)	سهم سرانه (متر مکعب)
1320	9	10000
1340	20	4500
1378	65	1350

 

میزان توزیع آب به طور میانگین برای مصارف مختلف در ایران به صورت جدول (1ـ 5) برآورد گردیده است.
 

جدول 1ـ 5 میانگین مصارف مختلف آب کشور  

 

میزان مصرف (درصد)	مورد مصرف
85	کشاورزی
8	آب آشامیدنی، شهری  روستایی
7	صنایع و معادن،‌ بازرگانی و غیره

آمار تفکیک شده مقدار آب مصرفی برای برخی مصارف کشاورزی و صنعتی به صورت جدول (1ـ6) برآورد گردیده است.

جدول 1ـ 6 میزان مصرف آب برای واحد تولیدات گوناگون 

 

میزان مصرف (لیتر)	ماده تولیدی
500	یک کیلو گرم برنج
150	یک کیلو گرم گندم
130	یک قوطی کمپوت گیلاس
250	یک کیلو کاغذ
300	یک کیلو فولاد
600	یک کیلو کود شیمیایی
550	تصفیه هر لیتر نفت خام
12	تولید برق برای هر لامپ 200 واتی در شبانه روز

 

با توجه به آمار و ارقام موجود پذیرش موارد زیر اجتناب ناپذیر است. به دلیل موقعیت خاص جغرافیایی کشور،‌کاهش ریزش های جوی و محدودیت های منابع آب سهم ایران از کل منابع تجدید شونده در جهان تنها 34/0 درصد می باشد و با توجه به ساکن بودن یک درصد از کل جمعیت جهان در کشور،‌ ایران فقیرترین کشور از لحاظ منابع آبی سرانه در قاره آسیا است.

میزان بارندگی در ایران حتی از یک سوم میانگین بارندگی در جهان کمتر می باشد. پیش بینی گردیده است که در سال 1400 کشور ایران با کمبود شدید آب مواجه می شود و با کاهش موجودی سرانه آب در سال به کمتر از 1000 متر مکعب، کشور با بحران جدی کم آبی روبه رو می گردد. با توجه به این موارد لازم است از هم اکنون برنامه ریزی های مناسب انجام پذیرد.

ادامه زندگی ما به آب وابسته است ولی به دلیل در دسترس بودن آن، کمتر به وجود آب ارج نهاده ایم و زمانی ارزش آب را به خوبی درک می کنیم که جریان آب ناگهان قطع شود و بحران آب ایجاد گردد. به هر ترتیب رشد بی رویه جمعیت، گسترش صنایع و نیاز به آب برای تأمین غذا موجب رشد تصاعدی آلودگی آب و سایر موارد موجود در محیط زیست شده است.

به این ترتیب پیش بینی می شود بحران آب در آینده ای نزدیک به بزرگ ترین بحران تبدیل شود. کاهش اثرات این مشکلات در کشور، نیازمند بررسی های هدف دار و راهبردی می باشد و موارد زیر بایستی مورد توجه قرار داده شود:

الف) کنترل رشد جمعیت با برنامه ریزی های مناسب.

ب) بهینه سازی مصرف آب در کشاورزی با به کارگیری شیوه های نوین.

پ) اشاعه فرهنگ صرفه جویی در کلیه امور زندگی شامل آب، برق و گاز.

ت) جلوگیری از آلوده شدن آب ها و محیط زیست.

ث) کشف منابع جدید آب و به کارگیری شیوه های مناسب در بهره برداری.

ج) استفاده و بهینه سازی شیوه های مدرن تصفیه آب از جمله الکترودیالیز، اسمز معکوس و