Rátalálunk-e a víz negyedik formájára?
Kell-e félnünk attól, hogy kimerülnek a föld víztartalékai?
A H2O egy egyszerű kémiai vegyület, két hidrogén- és egy oxigénatomból tevődik össze. Talán éppen ezért találkozhatunk vele lépten-nyomon a Világegyetemben.
A víz alapvető anyag, az élet fenntartásának feltétele. Szobahőmérsékleten és normális légköri nyomáson színtelen, átlátszó, szagtalan, íztelen folyadék, vastagabb rétegben kékes színű. A természetben három halmazállapota ismert: szilárd (jég), cseppfolyós (víz) és gáznemű (gőz). Földünkön 1,4 milliárd köbkilométer víz található. A Föld teljes felületének 71 százalékát takarja. Ebbl a mennyiségből 97 százalék a tengerek és óceánok sós vize. Az édesvizek 2,5 százaléka többnyire a sarkköri örökjégbe vagy Grönland jegeibe, valamint a havasi jegekbe van fagyva, ezenkívül a légkörben és talajban is fellelhet.
A fennmaradó, alig tízmillió köbkilométer víz lényeges része a föld alatti tavakban található (nem megújuló források). Az embereknek felhasználható, tavak, medencék és folyók vize csupán 0,26 százalékát teszi ki az összédesvíznek. Ezzel alapvetően az emberiségnek be is kell érnie, mivel a tengervíz nagy mennyiségben való sótalanítása egyelőre a jövő zenéje.
A világűr tele van vízzel!
Az űrben a víz például gáz, a kozmikus testekre lerakódott jég vagy kozmikus por formájában létezik. A csillagközi térben a vizet már műholdak is találtak, főként a molekuláris felhők melegebb és hűvösebb részeiben. Nemrégiben a SWAS nevű amerikai műhold a CW Leonis (más néven IRC+10216) csillag környezetét követte figyelemmel, amely 500 fényévnyire a Földünktől található. Olyan csillagról beszélünk, amely már a pusztulás felé tart, óriás széncsillag, magjának környezete a hidrogént és a héliumot szénné változtatja. Ez azután a csillag felülete felé közeledik, majd oxigénhez kötődik, úgyhogy a csillag spektrumában már csak a szén-monoxid figyelhető meg. Mivel az oxigén többnyire a csillagban túltengő szénhez kötődik, így jelenleg a csillag környezetében nem jön létre víz. Ennek ellenére a vízgőz óriási felhője veszi körül, amit az asztronómusok úgy interpretálnak, hogy az ezt a csillagot körülvevő jégüstökösök felhőinek vizéről lehet szó. Mostanára már a kiterjeszkedő csillag emelkedett hőmérsékletére való tekintettel ez a víz elkezdett párologni. Naprendszerünkben ehhez hasonló jelenség a Kuiper-övben és az Oort-felhőben is megfigyelhető. Afeltételezett vízmennyiség megfelel a Földnél körülbelül tízszer nagyobb tömegű jégnek. Ez a meglepő felfedezés azt a feltételezést támasztja alá, hogy a galaxisban sok olyan hasonló rendszer létezhet, mint a miénk.
Az üstökösök szállították hozzánk a vizet?
Arra a kérdésre, hogy valójában honnan került a Földre víz, a tudósok még nem tudják százszázalékosan a választ. Általánosságban azt mondják, lehetséges, hogy az üstökösök és a meteoritok által került hozzánk víz.
Fontos jelző lehet, amely megmutathatja, hogy honnan származik Földünkön a víz, a deutérium (D), azaz a nehezebb hidrogén (magjában egy protonon kívül még egy neutron is található) közönséges hidrogénhez való aránya. Ha a deutérium arányát megvizsgáljuk a Földön található vízben, illetve az üstökösökben, megállapíthatjuk, hogy ezek a számok nagyon közeliek, de nem egészen egyformák, ami abban az esetben lenne várható, ha az összes vizünkre az üstökösökön keresztül tettünk volna szert.
Hányféle halmazállapota van a víznek?
Abban a pillanatban, amikor a Föld belseje elkezdett lassan lehűlni, elkezdődött a vízmentesítése is. Több milliárd év alatt a talajból, amely fokozatosan a felszínre került, a légkörbe víz került. Kihűléskor a víz halmazállapota változott, fokozatos lecsapódással óceánok, folyók, tavak, később pedig jégmezők keletkeztek. Néhány tudós játszadozik azzal az érdekes gondolattal, hogy a víznek a világűrben negyedik halmazállapota is létezhet. Avíz ez idáig ismeretlen halmazállapotban a nagy bolygók belsejében, például a Neptunuszban létezhet. Ezt a halmazállapotot szuperionizáltnak jellemezték, amely csak szélsőségesen magas hőmérsékleten és nyomáson alakulhat ki. Első pillantásra úgy nézne ki, mint a jég, csak itt a kristályrácsot kizárólag az oxigén atomjai alkotnák, amelyek között sebes rezgést végeznének a hidrogénatomok. Mindenesetre a Földön a víznek ezzel a formájával nem találkozhattunk. A szuperionizált víz néhány molekuláját a kaliforniai Lawrence Livermore National Laboratoryban sikerült előállítani. Az újonnan felfedezett, egzotikusnak is nevezhető vízfajta sárgásan foszforeszkál. Ionizált formája kiválóan vezeti az elektromosságot, keménysége a vashoz hasonlítható. Ha valóban létezik, a Naprendszerben az egyszerű víznél nagyobb mennyiségben is előfordulhat. Ez pedig a jövőben megoldhatná a Föld vízproblémáját is.
Az ember tulajdonképpen folyadék
Az élő szervezetnek nem csak szomjoltáshoz és energiafeltöltődéshez van szüksége vízre. A vízből építkezhetünk is. Furcsán hangzik? Talán igen, de az élőlényeknek a víz az egyik alapvető „építőkő”.
Az emberi szervezet 70 százalékban vizet tartalmaz. Így tehát a víz nagymértékben befolyásolja az emberi test súlyát, még ha ez az élettartam során változik is. Egy hathetes magzat szervezetének 97 százaléka víz, egy hat hónaposé 89 százalék, az újszülötté pedig 75-77 százalék. Felnőttkorban ez az arány 55 és 65 százalék között van, időskorban pedig 45–55 százalék. A nők teste kevesebb vízből áll, mint a férfiaké, mivel az ő szervezetük több zsírszövetet állít elő. Testünkben az egész víztartalék egyenetlenül oszlik el. Körülbelül a 60 százaléka a sejtekben rejtőzik, 40 százaléka pedig a sejteken kívüli területeken. Egy 7 kilogrammos csecsemő megközelítőleg 4,8 liter vizet, míg egy 70 kilogrammos férfi körülbelül 42 liter vizet tárol a testében. A víz a testben emésztőnedvként is szolgál, amely a táplálék felszívódását és a további változások helyére való szállítását segíti elő. Avíz következő feladata a test salakanyagainak kiválasztása. A víz az új élet keletkezésénél is jelen van, a spermiumok ugyanis vizes oldat formájában jutnak el a petéhez.
Az agy riadót fúj!
A szervezetben a víz állandó pótlására van szükség. Az embernek naponta minimum két liter víz elfogyasztására lenne szüksége, melegebb időben és megerőltetőbb munkavégzésnél ennél a mennyiségnél kétszer több kellene. Víz nélkül az emberi szervezet maximum egy hetet képes kibírni. Abban a pillanatban, ahogy a szervezetben a vízmennyiség az összes szervünk működéséhez szükséges határ alá esik, agyunk riadót fúj, és működésbe lép a szomjúságközpont. Az ember ilyenkor megszomjazik. Ez úgy történik, hogy az agyalapi mirigy (a hipotalamusz) a testnedvek – legfőképpen a vér és az agykamrákban termelt folyadék – kémiai és fizikai paramétereinek változásaira reagál. Aszomjúságközpont, amely kapcsolatban áll a vesékkel, a folyadék besűrűsödésekor riadót fúj.
Merre távozik a víz?
Avesék naponta egy-másfél liter folyadékot választanak ki a testből. További körülbelül 350 milliliter víz a bőrön keresztül párolog el. Enyhe időjárási viszonyok mellett az ember naponta 500–700 milliliter vizet izzad ki, attól függően, hogy milyen feltételek és erő- feszítés mellett dolgozik. Erősebb fizikai megterhelés mellett, például sportolásnál a szervezet óránként akár 1-1,5 liter víz kiizzadására képes. Egy nemrégiben végzett felmérés bebizonyította, hogy néhány hokijátékos szervezetéből egy játék alatt akár 4 liter víz is távozhat izzadság formájában. Avíz kilégzés útján is távozik. Naponta 250 milliliter víz kerül ki a szervezetből a légutakon át. További két deci víz az emésztési traktus útján, a széklettel pedig egy-két deci víz ürül. Egészségügyi problémák esetén ez a mennyiség akár öt literre is megnövekedhet.
A tökéletes szűrőberendezés
Testünk legértékesebb folyadéka a vér, amely fáradhatatlanul áramlik ereinkben és artériáinkban, a fehérjék, nátrium, kálium, kalcium és más sók, továbbá zsírrészecskék mellett vizet is tartalmaz. Sőt nem is kis mennyiségben, 93 százalékban! Fontos szerep jut a víznek a vesékben is. A veséknek ugyanis oroszlánrészük van a vér állandó összetételének és mennyiségének megtartásában, ezáltal a test belső környezeti stabilitásának megőrzésében. Itt tisztul meg a vér a salakanyagoktól, legfőképpen a karbamidtól, a gyógyszerektől stb. Így egy úgynevezett elsődleges vizelet keletkezik, amelyből 130-180 liter folyik át naponta a kis csatornák rendszerén. Azután további szűrésen megy keresztül, némely anyagok, mint például a nátrium vagy a víz a szervezetben feldolgozásra kerülnek, éppen akkora menynyiségben, amennyire aktuálisan szükség van.
A vesék tevékenységének végterméke a vizelet, amelyből a szervezet napi 3 litert termel.
Igyunk vizet rendszeresen
A víznek az emberi szervezetben néhány olyan feladata van, amelyre semmi más nem képes. Lehetővé teszi az anyagok be- és elszállítását – az oxigénét, a szén-dioxidét, a vitaminokét, a hormonokét stb., ezenkívül a belső környezet egyensúlyának fenntartása is a víz feladatai közé tartozik. Ahhoz, hogy a víz a szervezetünkben a kívánt módon működjön, csak egy apróságra van.
A vízért folytatott háborúk
Az ember víz nélkül maximum egy hétig bírja. Amíg bolygónkon a vízforrások egyre inkább kimerülőben vannak, addig a népesség egyre inkább növekszik. Már jelenleg is a víz a világ néhány részén szó szerint kincset ér. A természeti forrásokért folyó harcok mindennaposak, így várhatóak a vízhiányból fakadó konfliktusok.
Atudósok azt állítják, hogy a 21. század végére az emberiségre nem vár semmi pozitívum. A 2100-ra várható éghajlati változások oda vezethetnek, hogy a Föld felét katasztrofális méretű szárazság sújtja majd. Ennek következményei lesznek az éhezés, a tömeges elvándorlás és valószínűleg a víztartalékokért folytatott háborúk. Legalábbis ezt állítják a brit Hadley Centre for Climate Prediction and Research klimatológiai intézetben végzett tanulmányok. Ez leginkább a harmadik világot fogja érinteni, ami Európa és Észak-Amerika elszigeteléséhez vezethet, forrásaikat ugyanis nem akarják majd megosztani másokkal. Néhány tudós szerint a migráció akkora méreteket ölt majd, hogy a Nyugat képtelen lesz bármit is tenni.
Már az ókori sumérok is...
A vízforrásokért folytatott háborúk a történelemben régóta ismertek. I. e. 2525 évvel már ilyen konfliktusba keveredett két sumér városállam, Umma és Lagash az Eufrátesz és Tigris folyó között. Lagash uralkodója, Eannatum nemcsak az ummai termékeny területeket szerette volna uralkodása alá vonni, hanem a vízforrásaikat is. Ebben sikerrel is járt. Bár azóta a történelemben nem folyt további szabályos háború a vízért, néhány katonai akció mégis történt. Főként a Közel-Kelet hevesebb vérmérsékletű területein. Ahatvanas években Izrael támadást indított azok ellen a szíriai berendezések ellen, amelyek a Jordán folyóból szállították a vizet.
Kockázatos területnek számít Egyiptom is, amely a víznyerést illetően teljes mértékben a Nílus folyótól függ. Az egyiptomiaknak lidércnyomás az az elképzelés, hogy Szudán belekezdene a Níluson egy gát építésébe. Ezért már 1956-ban aláírtak Kairóban azt a szerződést, amely kiköti, hogy a Níluson lefolyó 60 százalék víz Egyiptomhoz tartozik. Agondot csak az jelenti, hogy mára Egyiptom népessége megnövekedett, így nem mindenki jut tiszta vízhez.
A szennyezett víz veszélye
Feltételezések szerint a világon évente több millió ember hal meg amiatt, hogy szervezetébe betegségeket okozó szennyezett víz kerül. Az ebből a helyzetből adódó veszélyeknek elsősorban a nemzetközi szervezetek vannak tudatában. Az ENSZ fejlesztési programja a legkülönbözőbb ajánlásokkal bombázza a világ kormányait, napjainkban azonban ezek a tanácsok még nem érvényesülnek a gyakorlatban. Évente 1,8 millió gyermek hal meg hasmenéses megbetegedésben, amit pedig egyszerűen meg lehetne szüntetni, ha ezek a gyerekek hozzáférnének a tiszta vízhez.
Az ENSZ azt javasolja, hogy minden kormány gondoskodjon minden főre naponta 20 liter tiszta vizről, és ossza ki a költségvetés bizonyos részét a vízszállítmányokra és a tisztításra. „A nemzeti kormánynak realizálható tervekkel és stratégiákkal kell előállnia, hogyan szálljunk szembe a jelenlegi vízhiányt és tisztaságát érintő krízissel – mondta az ENSZ szakértői csapatának egyik tagja, Kevin Watkins, a kiemelkedő
brit Oxfam karitatív szervezet igazgatója. – Jelenleg olyan globális tervezetre van szükségünk, amely pótolja a források mozgósítására vonatkozó szétforgácsolt törekvéseket, és felrázza végre a politikai mozgatóerőket, amelyek előbbre helyezik majd a víz és tisztaságának kérdését.”
Hogy az ellenségnek ne legyen innivalója
Mark Twain egykor azt állította: „A whisky arra való, hogy megigyák, a víz pedig arra, hogy harcba szálljanak érte.” Twain az irónia nagymestere volt, de úgy tűnik, ebben nem sokat tévedett. Nemrégiben konfliktusba került Izrael és a libanoni Hezbollah radikális síita mozgalom. Az izraeli légierő stratégiai céljainak egyike éppen a mesterséges öntözőcsatornák voltak. A Srí Lanka-i kormány függetlenségéért harcoló Tamil tigrisek pedig előszeretettel használják harci eszközükként a víztartályok leeresztését.
A víz pocsékolása a földművelésben
A vízhiánnyal sújtott területek közé tartozik még néhány kínai rész is, India, az Aral-tó környéke, a Közel-Kelet és természetesen Afrika szubszaharai része. Bolygónkon jelenleg 6 milliárd ember él, akik az ivóvíz 54 százalékát használják el. Az ENSZ feltételezései szerint húsz év múlva ez a szám már 70 százalékra, néhány évvel később pedig akár 90 százalékra is nőhet. Az emberek háromötöde nem fog korlátozás nélkül hozzáférni a vízhez.
Alegnagyobb vízpocsékolónak jelenleg is a földművelés számít. Évente az ivóvíz 70 százalékát, sőt Afrikában a 90 százalékát használja fel. Az ipar a víz 23 százalékát használja fel, a háztartásokban a víz 8 százalékát fogyasztják el. Ráadásul az ipar és a földművelés teljes mértékben értéktelenné teszi a vízforrásokat azáltal, hogy különböző szennyező és méreganyagokat eresztenek bele. Ha az emberiség a jövőben el akarja kerülni
a vízzel kapcsolatos konfliktusokat, gazdaságosabban kell bánnia a vízzel. Ezenkívül a fejlett államoknak gondoskodniuk kell mindenki számára az éltető vízről. Másképp a történelmi krónikába bele fog kerülni a Harc a vízért című fejezet...
A természet nem védhet meg minket!
Civilizációnk technológiai fejlettségének megvannak az árnyoldalai is. Az egyik ilyen a nagymértékű hulladéktermelés, a szemét egy része ugyanis a vízben landol. Szerencsére már elmúltak azok az idők, amikor a szennyezett és mérgezett víz senkit sem érdekelt.
A szennyvíz nagy mennyiségét elsősorban az ipari agglomeráció és a nagyvárosok termelik. Fővárosunk sem kivétel ez alól. A szennyvizet a csatornarendszer segítségével vezetik el a tisztítórendszerbe. Budapest szennyvizének jelenleg csak alig a felét képes megtisztítani a két szennyvíztisztító telep, ezért sürgető feladat a Csepel-szigetre tervezett harmadik ilyen létesítmény megépítése.
Milyen úton-módon tisztítják a vizet?
A települési szennyvizek hagyományos tisztítása a nem oldott szennyezők mechanikus elválasztásából, illetve az oldott, vagy finoman elosztott szennyezők, mikroorganizmusok által lebontható szerves anyagok lebontásából áll. Acsatornahálózatból a szennyvíz a tisztítótelep mechanikai tisztítási fokozatába kerül, amelyben először a rácsszemetet és a homokot fogják ki. A homokfogó a nehéz, szemcsés ülepedő anyagokat választja le. Az adott áramlási sebesség mellett azonban a könnyebb szerves pelyheket tovább engedi. A szennyvíz következő állomása az olaj- és zsírfogó. Ebben a berendezésben a (kisebb sűrűségük következtében) felül úszó anyagokat választják el a szennyvíztől. Ezután a szennyvíz nagy ülepítőmedencékbe kerül, melyekben körülbelül két órát tartózkodik. Az előülepítés időtartalma alatt a nem oldott, ülepíthető lebegőanyagok (iszapként) a műtárgyak fenekén ülepednek ki. A kiülepedett iszapot iszaptárolóba kotorják. Az iszapkezelési eljárás keretében a szennyvíziszapot, azaz a szilárd maradványt fertőtlenítik (a kórokozó mikroorganizmusok elpusztítása érdekében 70 Celsius-fokra felmelegítik), anaerob folyamat keretében rothasztják/stabilizálják (55 Celsius-fokon), majd végül mintegy 28%-os szárazanyag-tartalom eléréséig víztelenítik. Az anaerob rothasztási folyamat során biogáz keletkezik, amely metánban gazdag, értékes tüzelőanyag, és hő- és elektromos energia előállítása céljából úgynevezett gázmotorokban kerül felhasználásra.
A természet feltalálja magát
Napjainkban egyre népszerűbb a szennyvíz természetes módszerekkel való tisztítása. Előnye mindenekelőtt a környezetvédelem. Az ilyen módszereknek azonban megvannak a hátrányai is, például a hatalmas helyigénye
vagy a növényi tápanyag, különösen a nitrogén és a foszfor eltávolításának behatároltsága. A modern talajszűrőket főként a nagyon kicsi, maximum százlakosú lakóhelyek szennyvizeinek tisztítására és utántisztítására használják. A legkisebbek vasbeton vagy műanyag és fémtartályokban vannak, a nagyobbakat pedig tömített földbe vájt gödörbe vagy szűrőanyaggal kitöltött barázdába helyezik el.
Visszatérés a láphoz?
Aszennyvizek ökológiai tisztításának másik fajtája a gyökeres vagy lápos tisztítóüzemek. Ezek tulajdonképpen mesterséges úton elő- állított sekély, vízzel elárasztott komplexumok, amelyek a természetes lápra emlékeztetnek. A gyökeres tisztítóüzemekben ugyanolyan tisztítási folyamatok mennek végbe. Aszennyvíz tisztítására használandó gyökeres tisztítóüzemek felhasználásának első kísérlete a 20. század húszas éveiben történt, a legelső üzem 1974-ben kezdett el üzemelni a németországi Othfresenben. A szennyvíz tisztítására szolgáló gyökeres tisztítóüzemek ma már a világ több országában (Dánia, Németország, Nagy-Britannia vagy az Egyesült Államok) működnek. És hogy hogyan is működnek ezek a gyökeres tisztítóüzemek? Elengedhetetlen elé a medence vagy az ülepítőtartályok elhelyezése. A szennyvizet így csöveken keresztül vezetik a műlápba, amelyet apró kövecskék vagy kőtörmelék alkotnak. Akőtörmelékeken és a növények gyökerén élő mikroorganizmusok és baktériumok miatt a víz teljes egészében természetes módon tisztul meg. Igaz, hogy nem gyors folyamatról beszélünk, hiszen a víz jó néhány napig a tisztítóüzemben van, de mindenképpen olcsóbb megoldása ez a víztisztításnak.
Az éltető folyadék kémiai mumusai
Mi szennyezi a vizet a legjobban és a legveszélyesebb módon? Ezek főleg kémiai anyagok, az úgynevezett poliklórozott bifenilek (PCB), a kémiai gyártás termékei, amelyek a természetben egyáltalán nem találhatók
meg. Ezért szó szerint ökológiai mumusoknak is nevezhetjük őket. A PCB mérgező a halak és más vízi szervezetek számára is, mert például a halak szerveztében kisebb koncentráció mellett is megfigyelhetők a szaporodási és fejlődési problémák. A PCB nagymértékű koncentrációja veszélyezteti az agyat, a szemet, a szívet, az immunrendszert, a veséket és a májat. Kémiai mumusok továbbá a műtrágyák és a permetek. Például az ammónia, a nitrátok vagy a DDT. Épp a DDT volt az, amelyet az ötvenes és hatvanas években a földművelésben rovarirtóként használtak, mégpedig bőségesen, és maradványai a természetben még mindig megtalálhatók. A DDT egész bolygónkra kiterjedő nagy veszélyt jelent az ökoszisztémák számára. A DDT hatásosan irtja a szúnyogokat és lárváikat, ám ugyanilyen hatásosan irtja és veszélyezteti az állatvilágot, és az embert is. Környezetünkben ez a vegyszer igencsak maradandó, biológiailag nem bomlik le, az élelmiszerlánc által kerül az állatok szervezetébe, és bolygónk összes szervezetében leülepszik. A DDT jelen van az Antarktiszon élő tengeri madarak, sőt a 3000 méter mélyen élő halak szervezetében is. Legismertebb számunkra áldatlan hatása, hogy a madarak szaporodóképességére hat, tojásaik héjának elvékonyodását okozza. A DDT zsírokban és olajokban való oldhatósága miatt az élelmiszerlánc részévé válik. Szerencsére a fejlett országokban ma már nem használják a DDT-t. ❮❮ KUN MÁRTON
