مايع شگفت انگيز:
انسان ها از زمان هاي قديم در تشريح شگفتي‌ هاي آب بسيار كوشيده‌اند و در ابتدا نظارت بر آن را به فرشتگاني نسبت مي‌دادند كه اعمالشان را به صورت آواز و در قالب اسطوره‌ها و افسانه ها مي ريختند. بسياري از مفاهيم نهادين چون سرچشمه حيات، گوهر پالاينده و عنصر بارورنده با آب عجين است.
آب با همه سادگي‌اش، با ارزش ترين منبع طبيعي است كه در زمين وجود دارد و بدون آن، حيات وجود نخواهد داشت. با اين‌حال 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. اكنون نشانه‌هاي كمبود آب فراوان‌اند: سطح سفره‌هاي آب زير زميني پائين مي آيد، از وسعت درياچه‌ها كاسته مي‌شود و زمين‌هاي مرطوب ناپديد مي‌شوند. به دليل بهره‌برداري خودسرانه و غير علمي از منابع زيرزميني، دشتها نشست كرده اند و فرو نشست زمين، به معني فشردگي ذرات آن و نفوذ پذيري كمتر آن است. نتيجه، از طرفي عدم نفوذ آب به درون زمين و تجديد مجدد منابع آبهاي زيرزميني است و از طرف ديگر جاري شدن سيل و شسته شدن خاك هاي حاصل‌خيز كشاورزي كه خود سبب فقر منطقه و خشكسالي هاي بيشتر مي شود.

مهندسان،‌ " راه حل" مشكل آب را احداث سد‌هاي هر چه عظيم‌تر و طرح‌هاي انحراف آب رود‌خانه ها مي‌دانند كه هزينه هاي كمر شكن دارد و به روند‌هاي طبيعي آسيب فراوان مي‌رسانند. مسئله صحرازايي نيز براي انسان اهميت فراوان دارد. بر اساس بررسي به عمل آمده توسط برنامه محيط زيست سازمان ملل، تاكنون يك چهارم از زمين‌هاي آبياري، نيمي از كشت هاي ديم و سه چهارم چراگاهها، به صحرا تبديل شده اند. در اين امر، انسان نيز به اندازه شرايط اقليمي مقصر است. با اين‌حال او قادر به متوقف كردن و بهبود اين وضعيت نيز هست.
اكنون واضح است كه امكان ندارد چشمانمان را به نتايج ناشي از تاثير انسان بر منابع آب، ببنديم. اين پيامد ها نياز به تحقيق گسترده‌اي دارند و به عبارت دقيقتر، وظيفه اي بسيار پيچيده اند كه به همكاري صميمانه دانشمندان سراسر دنيا احتياج دارد تا به نفع همه بشريت بكوشند.

توزيع منابع آب در زمين:
اگر چه سه چهارم كره ما را آب تشكيل داده است، اما فقط درصد كوچكي از آن آب شيرين و قابل استفاده براي ما است: 97 درصد آبهاي زمين در اقيانوسها و درياها جاي دارد. از 3 درصد باقيمانده،  حدود 2 در صد به صورت يخچال‌ها و يا يخهاي نواحي قطبي تجمع يافته است. مابقي عمدتا به‌صورت آبهاي زيرزميني هستند كه دسترسي به آنها گاهي غير ممكن است. درياچه‌ها و رودخانه‌ها، بزرگترين منابع آب آشاميدني دنيا را تشكيل مي‌دهندكه كمتر از 0.01 درصد از كل آبهاي زمين راشامل مي‌شوند.

خواص منحصر به فرد آب:

ويژگي‌هاي غيرعادي و حتي منحصر به فرد آب، به وجود پيوند هاي هيدروژني در اين ملكول بر مي‌گردد. از جمله اين ويژگي ها مي توان به موارد زير اشاره كرد:

ظرفيت گرمايي_ Heat Capacity :
 مقدار حرارتي است كه براي بالا بردن دماي جرم مشخصي از ماده، به اندازه 1 درجه سانتيگراد، لازم مي‌باشد. آب، بالاترين ظرفيت گرمايي را در بين مايعات و جامدات متداول دارد. اين خاصيت آب، تاثيرات مهمي در كنترل آب و هواي زمين دارد: آب مقادير فراواني از گرماي اتمسفر را جذب مي‌كند بدون اينكه دماي خودش زياد تغيير كند.به اين ترتيب در گرماي تابستان،  آب اقيانوسها، گرما را جذب مي‌كند و سپس در زمستان، آن را به آهستگي پس مي‌دهد. اگر آب در سطح كره زمين وجود نداشت،  زمين هم مانند ماه يا مريخ،  اختلاف دماي چند صد درجه‌اي را در زمستان و تابستان خود، تحمل مي نمود.

جرم حجمي:
دانسيته يا چگالي بيشتر مايعات با كاهش دما، افزايش مي‌يابد و در نقطه انجماد آنها به حداكثر خود مي رسد. دانسيته آب در 4 درجه سانتي‌گراد  به حداكثر خود مي رسد و سپس كاهش مي‌يابد. اين پديده ويژه، امكان ادامه حيات آبزيان را در مناطقي كه آب يخ مي‌زند، فراهم مي‌كند: يخ، سبكتر از آب مي‌شود و در زير آن،‌ حيات ادامه مي‌يابد. در ضمن تفاوت دانسيته، سبب ايجاد جريان هاي داخلي در آب مي شود كه آب غني از اكسيژن و مواد غذايي حاصل از فتوسنتز را كه در طي تابستان در لايه بالايي آب جمع شده( Epilimnion )، به لايه هاي زيرين ( Hypolimnion )در طول زمستان، مي‌رساند.

حلاليت:
آب يكي از بهترين حلال هاي دنيا است و مي تواند بسياري از تركيبات را در خود حل كند و بنابراين واسطه اي عالي در انتقال مواد غذايي به گياهان و جانوران است. در ضمن واسطه‌اي مناسب براي حمل مواد سمي و آلاينده‌ها مي‌باشد.

مديريت بحران آب:
با افزايش سرسام آور جمعيت انسان و جهان رو به توسعه، تقاضا براي مصرف آب به طور چشمگيري افزايش يافته است. جداول ميزان آب در همه قاره ها و در بسياري از نواحي سقوط كرده، كمبود آب در بعضي مناطق سبب پيدايش قحطي و مشكلات غذايي شده و آلودگي آبها نيز به اين مشكلات افزوده است. هم اكنون بحران آب، يكي از پنج موضوع اساسي مذاكرات كشور‌ها مي‌باشد. به گزارش بانك جهاني، هنوز بيش از يك ميليارد نفر در دنيا، قادر به استفاده از آب سالم نيستند و همه ساله حدود 3 ميليون نفر به خاطر آب آلوده از بين مي روند.
ايجاد سدها، كشاورزي و حيات وحش منطقه را به خطر مي اندازد. انحراف آب رود خانه ها، باعث ايجاد كشمكش بين همسايه ها مي‌شود. هم اكنون مصر كه بيشتر آب  مصرفي خود را از " نيل" تامين مي‌كند، با اتيوپي كه سرچشمه هاي نيل را در اختيار دارد، درگير است. سد هايي كه در تركيه بر رود‌خانه هاي فرات و دجله زده شده است، آب كشور‌هاي سوريه و عراق را به شدت كاهش مي‌دهد. منطقه خشك خاور ميانه در جستجوي آب است. بسياري از كارشناسان معتقدند كه جنگ ديگري در اين منطقه رخ خواهد داد. اما اين‌بار نه براي نفت بلكه بر سر آب: منبعي كه جايگزيني ندارد.

اكنون تعارض نگران كننده‌اي ميان هر دو نقش آب پديد آمده است: آب به عنوان يك كالا و آب به عنوان عنصري تعيين كننده در حمايت از زندگي و بقاي همه انواع موجودات. اين نقش دوگانه،‌ به رويكردي زنده و تازه نياز دارد. رويكردي كه براي وظايف حياتي اين عنصر گرانبها، ارزش و احترام عظيمي قائل باشد.

روش هاي فراهم كردن آب شيرين:

چگونگي پيدايش ابرها؛ امكان ايجاد باران مصنوعي:
انسان از زمان هاي قديم در جستجوي آب و امكان دستيابي به باران بوده است. از باران سازهاي قبيله‌هاي دور دست تا تكنولوژي‌قرار دادن هسته هاي مصنوعي در ابرها به منظور جذب و جمع آوري رطوبت. با چندين روش ايجاد باران يا آب شيرين، آشنا شويد:

تركيبات خوشه اي؛ دسته جديدي از مواد: 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 ملكولها مي‌پردازد و شاخه دوم بر روي خواص جمعي اتمها و ملكولها 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_ Clusters مي‌ناميم. اين ذرات كه نه ماكروسكپي و نه ميكروسكپي هستند، نه تنها از لحاظ بررسي هاي علمي محض جالب توجه‌اند، بلكه كاربرد هاي زيادي هم در تكنولوژي دارند.( كاتاليزور‌ها،‌ ميكروالكترونيك، سراميك‌ها و...)

خوشه‌هاي يوني: خوشه‌هايي كه بار الكتريكي داشته باشند، خوشه يوني ناميده مي‌شوند. در شعله ها و فرآيند هاي تابشي( هر جا كه ماده در معرض يونش قرار گيرد) ايجاد مي گردند. اين تركيبات در اتمسفر بالايي و پاييني، حتي در فضا وجود دارند.  يونهاي مختلف مثل OH- ، NH4+ ، Na+ و... مي‌توانند با ملكولهاي موجود در اتمسفر( H2O، CO2 ، N2O ، SO2 و...) واكنش دهند و خوشه‌هاي يوني را بوجود آورند.

هسته سازي و تشكيل ابرها: براي تجمع ذرات آب، تشكيل ابر و سپس باران،  آئروسل ها، به ميان مي‌آيند. آئروسل ها، خوشه‌هاي بزرگ در سوسپانسون هاي گازي هستند. قطر آنها بين 0.001- 0.1 ميكرو متر است و غلظت آنها به طور طبيعي بين 104_ 106 ذره در سانتي متر مكعب مي‌باشد. بدون آنها هرگز ابر و باراني نخواهيم داشت. اين ذرات،‌ منجر به عمل " هسته‌سازي" مايعات در فاز بخار مي شوند. " هسته سازي همگون"، تشكيل خوشه هاي ريز از يك فاز جديد، درون فاز توده‌اي قديم اطلاق مي‌شود. در " هسته سازي 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. آئروسل ها در اين نوع هسته سازي اهميت دارند و اين پديده اساس ايجاد باران‌هاي طبيعي و مصنوعي( بارور كردن ابر ها) است.

توجه داشته باشيم كه همواره ممكن است اين آزمايشات، خطراتي را به‌دنبال داشته باشد؛ از جمله باران هاي شديد و غير قابل كنترل. بديهي است هر گونه دخالت در طبيعت،‌ بايستي با احتياط بسيار صورت پذيرد. در غير اين صورت، ما به زودي با مشكلات ديگري روبرو 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 مي شود. به اين ترتيب هم رطوبت ابر بيشتر مي‌شود و هم ذرات نمك،‌به عنوان "هسته" در جمع آوري رطوبت ، به تشكيل قطرات باران كمك مي‌كنند. عمل اسپري شدن نه با پمپ بلكه با كمك سانتريفوژ انجام مي‌شود و پاشندگي در ناحيه اي وسيع، به ارتفاع 10 متر انجام مي‌شود. پروفسور سالتر در اين زمينه مي گويد ماشين باران ساز وي، 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 مي كنند كه بتواند باد شديد را ايجاد كند،‌ اما 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) مي شود. 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 كشور ها نظير عربستان سعودي از اين روش به ميزان قابل ملاحظه اي براي تامين آب شيرين استفاده مي شود.

نمك زدايي از آب دريا: اين فرآيند كه با تقطير آب دريا امكان پذير 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 بهره مند شد.

شما هم فكر كنيد!
با اين سيستم آبياري گياهان آشنا شويد: آبياري مناطق كشاورزي با استفاده از سيستم زير زميني. لوله ها  از زير زمين آب لازم را به گياه مي‌رسانند. به اين ترتيب،‌ ريشه گياه آب لازم را جذب مي‌كند، بدون اينكه آب اضافي از طريق سطح در دماي زياد، تبخير شود.

شما به چه راه حل‌هايي فكر مي‌كنيد؟ بحران آب در راه است؛ به فكر چاره باشيم.

تهيه: سحرناز تاج بخش