[font:22f4=Arial Black][size=16][color:22f4=#0000ff]لمـاء المادة الأكثر شيوعًا على الأرض، ويغطي أكثر من 70% من سطح الأرض. يملأ الماء المحيطات، والأنهار، والبحيرات، ويوجد في باطن الأرض، وفي الهواء الذي نتنفسه، وفي كل مكان. ولاحياة بدون ماء، قال تعالى: ﴿وجعلنا من الماء كل شيء حيِّ أفلا يؤمنون﴾ الأنبياء:30. كل الكائنات الحية (نبات، حيوان، إنسان) لابد لها من الماء كي تعيش. وفي الحقيقة فإن كل الكائنات الحية تتكون غالبًا من الماء، كما أن ثلثي جسم الإنسان مكون من الماء، وثلاثة أرباع جسم الدجاجة من الماء. كما أن أربعة أخماس ثمرة الأناناس من الماء. ويعتقد بعض علماء الطبيعة أن الحياة نفسها بدأت في الماء ـ في ماء البحر المالح.
منذ بداية العالم والماء يقوم بتشكيل تضاريس الأرض. فالمطر يهطل على اليابسة ويجرف التربة إلى الأنهار. ومياه المحيطات تلتطم بالشواطئ بقوة مُ*ِّرة ومُحطمة للهُوات الصخرية على الشاطئ، كما أنها تحمل الصخور المحطمة وتبني رواسب صخرية حيثما تفرغ حملها، والمثالج تشق مجاري الوديان وتقطع الجبال.
ويحُول الماء دون تغيُّر مناخ الأرض إلى البرودة الشديدة أو الحرارة الشديدة. وتمتص اليابسة حرارة الشمس وتطلقها بسرعة بينما تمتص المحيطات حرارة الشمس وتطلقها ببطء، ولهذا فإن النسيم القادم من البحر يجلب الدفء إلى اليابسة شتاءً والبرودة صيفًا.
كان الماء ـ ولا يزال ـ عصب الحياة، فقد ازدهرت الحضارات المعروفة حيثما كانت مصادر الماء وفيرة، كما أنها انهارت عندما قلت مصادر المياه. وتقاتل الناس من أجل حفرة ماء مشوب بالوحل، كما عبد الوثنيون آلهة المطر وصلّوا من أجلها. وعلى العموم فعندما يتوقف هطول الأمطار فإن المحاصيل تذبل وتعم المجاعة الأرض. وأحيانًا، تسقط الأمطار بغزارة كبيرة وبصورة فجائية، ونتيجة لهذا فإن مياه الأنهار تطفح وتفيض فوق ضفافها وتغرق كل ما يعترض مجراها من بشر وأشياء أخرى.
في أيامنا الحاضرة، ازدادت أهمية الماء أكثر من أي وقت مضى؛ فنحن نستعمل الماء في منازلنا للتنظيف، والطبخ، والاستحمام، والتخلص من الفضلات، كما نستعمل الماء لري الأراضي الزراعية الجافة وذلك لتوفير المزيد من الطعام. وتستعمل مصانعنا الماء أكثر من استعمالها لأية مادة أخرى. ونستعمل تدفق مياه الأنهار السريع وماء الشلالات الصاخبة المدوية لإنتاج الكهرباء.
إن احتياجنا للماء في زيادة مستمرة، وفي كل عام يزداد عدد سكان العالم، كما أن المصانع تُنتج أكثر فأكثر وتزداد حاجتها إلى الماء. نحن نعيش في عالم من الماء، ولكن معظم هذا الماء ـ حوالي 97% منه ـ يوجد في المحيطات. وهو ماء شديد الملوحة إذا ما استُعمل للشرب أو الزراعة أو الصناعة. إن نسبة 3% فقط من مياه العالم عذبة. وهذا الماء غير متوفر بيسر للناس إذ قد يكون محجوزًا في المثالج والأغطية الثلجية. وبحلول عام 2000م تضاعف احتياج العالم للماء العذب عما كان عليه في ثمانينيات القرن العشرين، ولكن ستبقى هناك كميات كافية منه تلبي احتياجات البشر.
كميات الماء الموجودة على الأرض في هذه الأيام هي نفسها التي كانت موجودة في السابق والتي ستظل وتبقى للمستقبل. وكل قطرة ماء نقوم باستعمالها سوف تجد طريقها إلى المحيطات، وهناك ستتبخر بفعل حرارة الشمس، ثم تعود فتسقط على الأرض ثانية على هيئة مطر. وهكذا يستعمل الماء ثم يُعاد استعماله مرات ومرات ولايمكن استنفاده أو فناؤه إلا بإذن الله.
وبالرغم من وجود كميات وفيرة من الماء العذب في العالم، فإن بعض المناطق تُعاني نقص الماء؛ فالمطر لايسقط بالتساوي على أنحاء الأرض المختلفة. إذ إن بعض المناطق تكون جافة جدًا على الدوام بينما يكون بعضها الآخر مطيرًا جدًا.
ويمكن أن تنتاب نوبة من الجفاف وبشكل مفاجئ منطقة ما هي في العادة ذات أمطار كافية، كما يمكن أن يجتاح الفيضان منطقة أخرى بعد هطول أمطار غزيرة عليها.
وتعاني بعض المناطق نقصان الماء بسبب عدم كفاية إدارة سكانها لمصادر الماء لديها. ويستقر الناس حيثما يوجد الماء الوفير وذلك بجوار البحيرات والأنهار، حيث تنمو المدن وتزدهر الصناعة.
وتصرف المدن والمصانع فضلاتها في البحيرات والأنهار، وهي بذلك تلوث المياه، ثم يعود الناس بعد ذلك للبحث عن مصادر جديدة للماء. وقد يحدث نقص في الماء حينما لا تستثمر بعض المدن مصادرها المائية على الوجه الأمثل. فقد تمتلك كميات كبيرة من المياه ولكنها تفتقد خزانات المياه الكافية وأنابيب توزيع المياه التي تفي باحتياجات الناس. وكلما ازداد احتياجنا للماء مرات ومرات، وجبت علينا الاستفادة أكثر فأكثر من مصادر مياهنا. وكلما تعلمنا أكثر عن الماء ازدادت مقدرتنا على مواجهة تحدي نقصان المياه.
تتحدَّث هذه المقالة بشكل مستفيض عن الماء. وتناقش أهمية الماء للحضارة الإنسانية وللحياة ذاتها كما أنها تصف طبيعة الماء.
من أجل مناقشة مشاكلنا المائية وكيفية استعمالنا لمصادر المياه وكذلك سوء استعمالنا،
الماء في حياتنا اليومية
كل نبات وحيوان وإنسان بحاجة إلى الماء ليبقى حيًا. ذلك لأن كل العمليات الحيوية من تناول الطعام إلى التخلص من الفضلات تحتاج إلى الماء. لكن اعتماد الناس على الماء يتعدى حاجتهم للبقاء أحياء، فنحن نحتاج إلى الماء أيضًا في أسلوب ونمط معيشتنا، ونحتاج إليه في منازلنا للنظافة الشخصية وطبخ الطعام، وغسل الأطباق، ونحتاج إليه في مصانعنا لإنتاج كل شيء تقريبًا من السيارات حتى السحَّابات التي نستعملها في ملابسنا. ونحتاجه في عمليات الري لزراعة المحاصيل في المناطق التي لاتحظى بأمطار كافية.
الماء في الكائنات الحية. يتكون كل كائن حي في معظمه من الماء، فجسم الإنسان مؤلف بنسبة 65% من الماء وهكذا الحال في الفأر. أما الفيل وسنبلة القمح فيتألفان بنسبة 70% من الماء، ودرنة البطاطس ودودة الأرض تتألفان من 80% من الماء. أما ثمرة الطماطم ففيها 95% من الماء.
وتحتاج كل الكائنات الحية إلى كميات من الماء للقيام بعملياتها الحيوية. ويجب أن تتناول النباتات والحيوانات والإنسان العناصر الغذائية. وتساعد المحاليل المائية على تحليل العناصر الغذائية، وتحملها إلى كافة أجزاء جسم الكائن الحي. ومن خلال عمليات كيميائية يحول الكائن الحي العناصر الغذائية إلى طاقة أو إلى مواد لازمة لنموه أو إصلاح ما تلف منها. وتتم هذه التفاعلات في وسط محلول مائي. وأخيرًا فإن الكائن الحي يحتاج إلى الماء للتخلص من الفضلات.
وعلى كل كائن حي أن يتناول الماء في حدود طبيعته وإلا سيموت. فالإنسان يستطيع أن يبقى على قيد الحياة لمدة أسبوع واحد فقط بلا ماء. ويموت الإنسان إذا فقد جسمه أكثر من 20% من الماء. ويجب على الإنسان تناول حوالي 2,4 لتر من الماء يوميًا، إما على هيئة ماء شرب أو مشروبات أخرى غير الماء أو في الطعام الذي يتـناوله.
الماء في المنزل. يستعمل الناس الماء لأكثر من حاجتهم للبقاء أحياء. فهم يحتاجون الماء للتنظيف والطبخ والاستحمام والتخلص من الفضلات. فاستعمال الماء بهذه الصورة يعتبر ضربًا من الرفاهية لكثير من الناس. وملايين المنازل في آسيا وإفريقيا وأمريكا الجنوبية ليس بها ماء جارٍ. ويتعين على الناس هناك سحب الماء يدويًا من بئر القرية، أو حمله في جرار من البرك والأنهار البعيدة عن منازلهم.
ويمكن أن يستعمل كل فرد في بلد متقدم ما معدله 380 لترًا من الماء في منزله يوميًا، حيث يلزم استخدام 26 لترًا من الماء لطرد أقذار المرحاض في كل مرة، كما يلزم ما يتراوح بين 76 و114 لترًا للاستحمام. وتحتاج كل دقيقة تحت دُش الحمام إلى 19 لترًا من الماء على الأقل، ويلزم 57 لترًا من الماء لغسل الأطباق في المنزل و 152 لترًا لتشغيل غسالة ملابس أتوماتية.
الماء لعمليات الري. تتطلب معظم النباتات التي يزرعها الناس كميات كبيرة من الماء. فعلى سبيل المثال، يلزم 435 لترًا من الماء لزراعة كمية من القمح تكفي لخبز رغيف واحد. ويزرع الناس معظم محاصيلهم الزراعية في المناطق ذات الأمطار الوفيرة، ولكنهم في سبيل الحصول على مايكفيهم من الغذاء فإنه يلزمهم ري المناطق الجافة. ولاتعتبر كميات الأمطار التي تستهلكها المحاصيل الزراعية من ضمن استعمالات الماء، حيث إن مياه هذه الأمطار لم تأت من موارد مياه البلد. ولكن مياه الري من الناحية الأخرى تعتبر ضمن استعمالات الماء إذ إنها تُسْحَب من الأنهار والبحيرات والآبار.
ومياه الري التي تستعملها أمة ما تعتبر مهمة بالنسبة لمواردها المائية، إذ إن هذه المياه تعتبر مستهلكة زائلة ولن يبقى منها شيء يعاد استعماله. تأخذ النباتات الماء عن طريق جذورها، ثم تمرره بعد ذلك عبر أوراقها إلى الهواء على هيئة غاز يسمى بخار الماء. وتحمل الرياح هذا البخار وهكذا يزول الماء السائل. ومن الناحية الأخرى فإن كل الماء المستعمل في منازلنا يعود إلى مصادر الماء ثانية. فالماء يحمل عبر أنابيب الصرف الصحي إلى الأنهار ثانية حيث يعاد استعماله مرة أخرى.
وفي أستراليا التي تعتبر أكثر قارات العالم جفافًا (ماعدا أنتاركتيكا)، تستهلك عمليات الري 74% من مجمل الماء المستعمل.
يذهب حوالي 41% من الماء المستعمل في الولايات المتحدة لعمليات الري. أما في المملكة المتحدة وهي قطر ذو أمطار صيفية غزيرة فإن حوالي 1% من مجمل استعمال المياه يذهب للزراعة. ومعظم هذه الكمية تُستعمل في عمليات الري بالرش، وذلك لبضعة أيام فقط أثناء فصل الصيف. ولمزيد من التفاصيل عن موضوع أنظمة الري،
الماء للصناعة. الاستعمال الوحيد الكبير للماء هو في الصناعة. ويلزم حوالي 144,000 لتر من الماء لعمل طن متري واحد من الورق. ويستعمل أرباب الصناعة حوالي 10 لترات من الماء لتكرير لتر واحد من النفط.
تسْحَب المصانع في الولايات المتحدة حوالي 600 بليون لتر من الماء يوميًا من الآبار والأنهار والبحيرات. وتُعتبر هذه الكمية معادلة لحوالي 52% من كميات الماء المستعمل في الولايات المتحدة.
وبالإضافة لهذا تشتري العديد من المصانع الماء من إدارات المياه في المدن. وتستعمل الصناعة في إنجلترا وويلز 80% من مجمل كميات المياه المستعملة هناك.
وتستعمل الصناعة الماء بعدة طرق، فهي تستعمله في تنظيف الفاكهة والخضراوات قبل تعبئتها أو تجميدها. ويستعمل مادة أساسية في المشروبات الغازية والأطعمة المعلبة المحفوظة ومنتجات عديدة أخرى وفي تكييف الهواء وتنظيف المصانع أيضًا. ولكن معظم كميات المياه المستعملة في الصناعة يتم استعمالها في عمليات التبريد. فمثلاً يبرد الماء البخار المستعمل في إنتاج القدرة الكهربائية من حرق الوقود، كما يقوم بتبريد الغازات الساخنة الناتجة عن عمليات تكرير النفط. ويبرد الفولاذ الساخن في مصانع الفولاذ.
ومع أن الصناعة تستعمل كميات وفيرة من الماء، إلا أن نحو 2% فقط من هذا الماء يعتبر مستهلكًا مهدرًا. ويعاد معظم الماء المستعمل في عمليات التبريد ثانية إلى الأنهار والبحيرات التي أُخذ منها أصلاً. والماء المستهلك في الصناعة هو ذلك الماء المضاف للمشروبات الغازية والمنتجات الأخرى. وكذلك كميات الماء القليلة التي تتحول إلى بخار أثناء عمليات التبريد.
الماء لإنتاج القدرة الكهربائية. يستعمل الناس الماء أيضًا في إنتاج القدرة الكهربائية اللازمة لإضاءة منازلهم وتشغيل مصانعهم. وتقوم محطات توليد القدرة الكهربائية باستعمال الفحم الحجري أو أي وقود آخر لتحويل الماء إلى بخار. ويؤمّن البخار الطاقة اللازمة لتشغيل الآلات التي ستنتج الطاقة الكهربائية. وتستخدم محطات توليد القوة الكهرومائية طاقة المياه الساقطة من الشلالات والسدود لتدوير التوربينات التي تدفع بدورها مولدًا لإنتاج الكهرباء
الماء لعمليات النقل والترويح. بدأ الناس استخدام الأنهار والبحيرات في تنقلاتهم وحمل بضائعهم وذلك بعد أن تعلموا بناء القوارب الصغيرة. وبعد أن بنوا القوارب الكبيرة أبحروا في المحيط بحثًا عن بلاد وطرق تجارية جديدة. ولازالوا يعتمدون على عمليات النقل البحري لنقل منتجاتهم الثقيلة كالآليات والفحم الحجري والحبوب والزيوت.
بنى الناس معظم متنزهاتهم ووسائل ترويحهم على امتداد البحيرات والأنهار والبحار. وهم يتمتعون بالرياضات على الماء كالسباحة وصيد السمك والإبحار، كما يتمتعون بجمال البحيرات الهادئة وشلالات الماء الهادرة وبالأمواج الصاخبة وهي تت*ر على الشاطئ.
دورة الماء في الطبيعة
يتحرك الماء على سطح الأرض حركة دائمة من المحيطات إلى الهواء ثم إلى الأرض، ثم إلى المحيطات مرة أخرى. تُبخّر حرارة الشمس الماء من المحيطات ويصعد هذا الماء على هيئة بخار غير مرئي، ثم يسقط عائدًا إلى الأرض على هيئة مطر أو ثلج أو أي شكل آخر من أشكال الرطوبة المائية، وهذه الرطوبة تسمى رطوبة مائية متكثفة أو مطرًا. يسقط معظم المطر مباشرة على المحيطات وما يتبقى منه يسقط على بقية أنحاء الأرض، وهذا بدوره في نفس الوقت يعود إلى البحر. وهكذا تبدأ دورة الماء من جديد، وتسمى هذه الدورة اللانهائية للماء على الأرض دورة الماء.
وبسبب دورة الماء هذه فإن كمية الماء الموجودة على الأرض حاليًا هي نفسها التي كانت على الأرض سابقًا وهي التي ستبقى على الدوام بإذن الله. فقط يتغير الماء من حالة إلى حالة أخرى، ويتحرك من مكان إلى آخر. والماء الذي استعملته في الاستحمام الليلة الماضية يمكن أن يكون قد جرى في نهر النيل في الشهر الماضي، أو ربما شربه الإسكندر الأكبر قبل مايزيد على ألفي عام.
مياه الأرض. في الأرض كميات هائلة من الماء، لكن معظمها موجود في المحيطات التي تغطِّي 70% من سطح الأرض، وتحتوي على حوالي 97% من مجمل الماء على الأرض. وهي مصدر معظم الأمطار التي تهطل على الأرض. يعتبر ماء المحيط مالحًا جدًا إذا ما استعمل للشرب أو الزراعة أو الصناعة. وينعزل هذا الملح عن الماء أثناء عمليات التبخر، ولهذا تكون مياه الأمطار التي تسقط على الأرض مياهًا عذبة. و3% فقط من كميات الماء على الأرض تكون عذبة، ومعظم هذه المياه غير متيسرة للناس إذ إنها تشمل الماء المحجوز في المثالج والغطاءات الثلجية والذي بدوره يشكل حوالي 2% من المياه العذبة على الأرض. ونصف كمية الواحد بالمائة المتبقية من الماء العذب على الأرض هي مياه جوفية. وتحتوي الأنهار والبحيرات على جزء من خمسة آلاف جزء من الماء العذب على الأرض.
الماء في الهواء. من وقت لآخر يصعد كل الماء الذي على الأرض إلى الغلاف الجوي على هيئة بخار ماء. ويشكل هذا بدوره الأمطار التي تسقط على الأرض. ولكن الغلاف الجوي يحتوي عادة على واحد في الألف من 1% من كمية الماء على الأرض.
وتأتي رطوبة الهواء عادة من عمليات التبخر، حيث تُبخر حرارة الشمس الماء من على سطح الأرض والبحيرات والأنهار وبشكل خاص من المحيطات. ويأتي نحو 85% من بخار الماء الموجود في الهواء من المحيطات، كما أن النباتات تزيد من رطوبة الهواء. وتمتص النباتات الماء من الأرض بوساطة جذورها، ثم تطلق الأوراق الماء على هيئة بخار في عملية تسمى النَّتْح. وعلى سبيل المثال تطلق شجرة البتولا حوالي 260 لترًا من الماء يوميًا. أما نبات الذرة فيطلق 37,000 لتر ماء يوميًا من كل مساحة هكتار مزروعة بالذرة
التساقط. يحمل الهواء المتحرك الدائر حول الأرض بخار الماء. ويبرد هذا الهواء المشبع ببخار الماء حيثما دفعه الهواء الأبرد إلى أعلى أو بتأثير الجبال والتلال. وإذا برد هذا الهواء يتكثف بخار الماء فيه إلى قطرات من الماء السائل على هيئة سُحُب، وتسقط القطرات منها على هيئة مطر فوق الأرض. أما إذا برد بخار الماء إلى حد مناسب فإنه يتكثف إلى بلورات من الجليد وتسقط على الأرض على هيئة ثلج.
تسقط حوالي 75% من الأمطار فوق المحيطات وبعض ما تبقى من المطر يتبخر فورًا من على سطح الأرض، وأسطح المنازل ومن البرك الصغيرة في الشوارع. كما ينساب بعضه الآخرعلى هيئة جداول ومن ثم على هيئة أنهار تصب في البحر. ويتسرب ما تبقى من ماء المطر في داخل الأرض ويصبح جزءًا من الماء الجوفي. ويتحرك الماء الجوفي ببطء شديد خلال الصخور تحت سطح الأرض وقد يصل إلى ماء الأنهار ويعود ثانية إلى البحر. وتحرك الماء الجوفي واتصاله بماء الأنهار يجعل هذه الأنهار مستمرة في الجريان أثناء فترات ندرة الأمطار أو انعدامها.
كيف يقوم الماء بتشكيل سطح الأرض. يقوم الماء عند تحركه في دورته الطبيعية الكبيرة بتغيير وجه الأرض. يُعري الماء الجبال وينحت الوديان، ويشق الأخاديد، كما يقوم ببناء دلتا الأنهار ويسوي خطوط الشواطئ البحرية.
يسقط ماء المطر على الأراضي المرتفعة والجبال. وبفعل الجاذبية الأرضية يسيل الماء إلى أسفل التلال، وأثناء جريانه إلى المستويات المنخفضة يقوم بتعرية وجرف التربة والصخور، وهكذا. وبهذا الأسلوب تتآكل الجبال بعد آلاف السنين. ويشق ماء المطر أثناء جريانه على الأرض قنوات صغيرة لاتلبث أن تتجمع في قنوات أكبر فأكبر وتفرغ ماءها في جدول يجري إلى البحر. ويحمل الماء مواد التعرية إلى البحر
وقد يحجز بعض ماء المطر في المثالج الجبلية، وعندما تزحف هذه المثالج على جوانب الجبال فإنها تنحت هذه الجبال إلى قمم حادة مثلمة خشنة.
ويقوم المحيط أيضًا بتغيير وجه الأرض. فعندما تضرب أمواج المحيط وجه الشاطئ فإنها تجرف التربة وتترك الصخور العالية. وتحمل هذه الأمواج المواد التي جرفتها إلى البحر. وقد تتكوم بعض هذه المواد وتتراكم على هيئة حواجز رملية بالقرب من الشاطئ. من أجل مزيد من المعلومات عن كيفية تشكيل الماء لسطح الأرض
كيف تكوّن الماء. يعتقد بعض العلماء أن الأرض تكونت من مواد أتت من الشمس الملتهبة. احتوت هذه المواد على عناصر شكلت الماء. وبعد أن بردت الأرض وأصبحت صلبة، حُجز هذا الماء في صخور قشرة الأرض، ثم تحرر منها تدريجيًا بحيث ملأ أحواض المحيطات. ولدى بعض العلماء أفكار أخرى عن كيفية تكوّن الأرض والماء. والأرض من مخلوقات الله سبحانه وتعالى وآية من آياته. فقد جاءت في القرآن آيات كثيرة تشير إلى ذلك مثل قوله تعالى: ﴿ولقد خلقنا السموات والأرض وما بينهما في ستة أيام﴾ ق: 38. وقوله: ﴿خلق السموات والأرض بالحق﴾ الزمر:5.
مشكلة إمدادات المياه
أقلق تناقص كميات المياه الجوفية الناس عبر التاريخ. وفي هذه الأيام يسبب قلقًا أكثر من أي وقت مضى؛ إذ إن الحاجة للماء العذب في ازدياد مستمر. ويتخوف كثير من الناس من أنه لايوجد في العالم مايكفي من الماء لمواجهة كامل احتياجاتهم، مع أن كميات الماء الموجودة في العالم دائمة ومساوية لكمياته التي كانت موجودة سابقًا. ويمر كل الماء الذي نستعمله عبر دورة الماء الطبيعية الكبيرة وبالإمكان استعماله مرات ومرات.
وتكفي كميات الماء الكلية الموجودة على الأرض لمواجهة كل الاحتياجات المائية. ومع هذا فإن الماء على الأرض ليس موزعًا بالتساوي؛ فبعض المناطق تعاني الجفاف الدائم وبعض المناطق الأخرى بها كميات وفيرة من الماء ولكنها قد تتأثر بالجفاف أحيانًا. وبالإضافة لهذا تسبب الناس في مشاكل مائية عديدة بسبب سوء تعاملهم وسوء إدارتهم للموارد المائية.
توزيع الماء في العالم. في الأرض كميات هائلة من الماء تبلغ حوالي 1,4 بليون كم§. و97% من هذا الماء ماء محيطات مالح وأكثر من 2% منه محجوز في المثالج والغطاءات الثلجية. وماتبقى من الماء (1% فقط) يوجد معظمه تحت سطح الأرض، ومابقي منه يشمل ماء البحيرات والأنهار والينابيع والبرك الكبيرة والصغيرة، كما يشمل ماء المطر والثلج وبخار الماء الموجود في الهواء.
تتحدد موارد الماء لقطر ما عن طريق الأمطار في ذلك القطر. وفي بعض الأقطار كجنوبي السودان وإثيوبيا وأوغندا، حيث الأمطار الغزيرة، توجد كميات كبيرة من الماء في البحيرات والأنهار ومكامن المياه الجوفية.
وتتلقى الأرض بشكل عام كميات كبيرة من مياه الأمطار. ولو أن هذه الأمطار سقطت بالتساوي على الأرض لتلقت الأرض حوالي 86سم سنويًا. ولكن الأمطار لاتتوزع بالتساوي، فمثلاً نجد أن شمال شرقي الهند يُشبع سنويًا بما يزيد على 1,000سم من المطر، بينما نجد تشيلي قد لاتتلقى أمطارًا البتة لعدة سنوات.
وعمومًا تتلقى المناطق ذات الكثافة السكانية العالية في العالم كميات كافية من الأمطار تواجه احتياجاتها. وتشمل هذه المناطق معظم أوروبا وإفريقيا إلاَّ شمالها وجنوب شرقي آسيا وشرقيّ الولايات المتحدة والهند ومعظم الصين والمناطق الشمالية الغربية من روسيا. ولكن حوالي نصف الأرض لايحصل على أمطار كافية. وهذه المناطق الجافة تشمل معظم آسيا ووسط أستراليا ومعظم شمالي إفريقيا والشرق الأوسط.
ويعتبر الماء موردًا نادرًا شحيحًا في أستراليا حيث يبلغ معدل سقوط الأمطار عبر القارة الأسترالية 420ملم في السنة فقط. وفي كثير من المناطق فإن الأمطار ليست قليلة فقط بل، تكون متغيرة وغير مضمونة. ويحدث الجفاف أحيانًا وعلى فترات في المناطق الداخلية الحارة. ويتبخر معظم ماء المطر بسرعة كبيرة قبل أن يجري في الجداول والأنهار. ويبلغ معدل جريان الماء على سطح الأرض في كل القارة 5 ملم في السنة فقط.
وبسبب نقص المياه في أستراليا أقام المهندسون مشاريع ضخمة مكلفة لتخزين الماء لاحتياجات المدن الرئيسية ولري الأراضي. وبعض هذه المشاريع تقلل من الدمار الذي تسببه الفيضانات كما استُعمل بعضها الآخر في توليد الطاقة الكهربائية.
وأكثر هذه المشاريع إتقانًا مخطط جبال سنووي الذي استغرق إنشاؤه أكثر من خمسة وعشرين عامًا، ويحتوي على 16 سدًا كبيرًا و7 محطات توليد كهربائية ضخمة. ويضخ المشروع حوالي 2,300 بليون لتر من الماء كل عام. ويستعمل بعض هذا الماء لري وديان نهري موري ومورامبدجي.
ُيعطي الماء السطحي ما معدله 85 لترًا من كل 100 لتر من احتياجات أستراليا المائية. وبالإضافة لهذا، هناك ما معدله 13 لترًا من كل مائة لتر يأتي من المياه الجوفية. وفي بعض المناطق يضخ المزارعون الماء من الحُفر والآبار التي تم حفرها في بعض الصخور الرملية الضحلة الحاملة للمياه. ويحصل المزارعون في مناطق أخرى على ماء جوفي من آبار يبلغ عمقها مئات الأمتار. ويكون ماء الآبار الإرتوازية في العادة نصف مالح لا يصلح للشرب ولكنه يستعمل بشكل رئيسي لسقي الماشية والقطعان. وهناك ما معدله لتر واحد من كل مائة لتر من الماء يعد ماء مستهلكًا مهدرًا في القارة الأسترالية حيث يستخدم في عمليات الري.
نقص المياه. لاتحصل مناطق عديدة من العالم على أمطار كافية، وتعاني نقصًا ثابتًا ودائمًا في المياه. كما أن مناطق أخرى عديدة تتلقى طبيعيًّا كميات كافية من الأمطار، إلا أنها يمكن أن تتعرض فجأة إلى سنوات من الجفاف. ويكون المناخ متقلبًا خصوصًا في المناطق التي تسقط عليها أمطار خفيفة. وتتعرض مثل هذه المناطق لسلسلة من سنوات الجفاف المدمرة.
في ثلاثينيات القرن العشرين، تأثر الجزء الجنوبي الغربي من الولايات المتحدة الذي يعتبر منطقة جافة، لأطول فترات من الجفاف في تاريخه. وأدت الرياح لكنس التربة الجافة وسببت عواصف ترابية عاتية. وأصبح معظم المنطقة معروفًا باسم العواصف الغبارية، واضطرت مئات من عائلات المزارعين لهجر منازلها.
تتعاقب فترات هطول أمطار قليلة مع فترات أمطار غزيرة من سنة لأخرى ومن مكان لآخر. وفي ثمانينيات القرن العشرين أصاب الجفاف مناطق في الأرجنتين، وأستراليا، والبرازيل وإثيوبيا، وباراجواي، وأروجواي، وكثيرًا من الأقطار الأخرى. وفي الوقت ذاته اجتاحت فيضانات قوية بعض أجزاء من بنغلادش والصين والهند وأقطار أخرى.و تعاني مناطق عديدة نقص الماء لأن السكان لا يهيئون أنفسهم لمواجهة فترات يقل فيها المطر عن المعتاد. وكان من الممكن أن يتوقف نقصان الماء هذا وتتم السيطرة عليه لو أن الناس أنشأوا بحيرات صناعية أو خزانات ووسائل أخرى تنجيهم من الجفاف.
خلال ستينيات القرن العشرين، انخفض معدل هطول الأمطار في شمال شرقي الولايات المتحدة إلى ما دون معدله الطبيعي لعدة سنوات، وكان على كثير من المدن أن تحد من استعمال الماء. وعانت مدينة نيويورك بشكل خاص وذلك بسبب كثافتها السكانية العالية. وبهدف المحافظة على الماء أوقف السكان استعمال مكيفات الهواء التي تعمل بالماء وتركوا مروجهم تذبل، وحدّت المطاعم من تقديم الماء لل**ائن وأعلنت المدينة منطقة منكوبة. ونشأت مشاكل مدينة نيويورك لكونها لاتملك خزانات مياه ولاشبكات توزيع كافية ولا وسائل أخرى لإمداد المدينة بالماء خلال فترات الأمطار الخفيفة التي تدوم طويلاً.
إدارة موارد الماء والمحافظة عليها. حاول الناس عبر تاريخهم زيادة مواردهم المائية. فقد حاولوا الاستمطار وصلوا لله واستسقوه، (صلاة الاستسقاء). وأقاموا رقصات المطر. كما أنهم رشوا السحب بمواد كيميائية تجعلها تتخلص من رطوبة الماء فيها. واتجه الناس بأنظارهم إلى البحار دائمًا بوصفها موارد للماء انظر: تحلية ماء البحر في نفس المقالة. وفي الحقيقة، لايحتاج الناس إلى مياه أكثر مما يستعملون حاليًا، بل هم بحاجة فقط إلى إدارة موارد المياه بشكل أفضل.
ونشأت مشاكل مائية عديدة بسبب توافر الماء بكميات كبيرة وبسبب سهولة الحصول عليه ورخص ثمنه. ولذا عمد الناس إلى إهدار الماء وعدم العناية به، فقد صرفوا مياه المجاري والفضلات الأخرى إلى الأنهار والبحيرات مهدرين بذلك كميات من الماء وملوثين مياه الأنهار والبحيرات..
يدفع الناس في معظم المدن رسومًا لاستعمال الماء، وذلك حسب حجم المنزل أو الشقة التي يعيشون فيها. وهذه الرسوم معينة ثابتة مهما بلغ استعمال المنزل للماء، ونتيجة لهذا أهدر الناس كميات كبيرة من الماء في منازلهم. وتزود بعض المدن المباني التجارية والمنازل والشقق بعدادات استعمال الماء، ويدفع الناس ثمن الماء الذي يستعملون. ولذلك أصبحوا يميلون لاستعمال كميات مياه أقل، ويبادرون بإصلاح صنابير المياه بانتظام منعًا لإهدار الماء..
تراجعت إمكانية الحصول على الماء بسهولة وكُلفة بسيطة في كثير من الأقطار. وسيصبح أمر تنمية موارد جديدة للمياه أمرًا مكلفًا. وسيصبح أمر إعادة استعمال الماء أمرًا أقل تكلفة. وتعيد كثير من جهات الصناعة استعمال الماء عدة مرات. فمعظم شركات إنتاج الفولاذ تستخدم كمية قليلة من الماء مرات ومرات في نظام تبريد دوراني.
يمكن معالجة ماء المجاري (الصرف الصحي) وهو ماء مهدر وإعادته إلى ماء صالح للاستعمال. تروي كثير من الجمعيات الزراعية محاصيلها بماء المجاري المعالج. وسيصبح أمر إعادة استعمال المياه شائعًا في المستقبل، وذلك عندما يتعلم الناس طرقًا أفضل لإدارة مصادر المياه.
أنظمة المياه في المدن
عندما تدير صنبور الماء فإنك تتوقع انسياب ماء نظيف صالح للشرب، كما تتوقع وجود كميات وفيرة من الماء في مدينتك تكفي لصناعاتها وعمليات إطفاء الحرائق وتنظيف الشوارع فيها. ومسؤولية إمداد مدينة حديثة بالماء أمر مهم للغاية. فقبل كل شيء، يجب أن تكون هناك موارد مائية وفيرة تلبي احتياج مدينة نامية، وبعد ذلك يجب أن تتم تنقية هذه المياه، ومن ثم يُعمد لتوصيل هذه المياه بالأنابيب لكل منزل ومكتب ومصنع وفندق في المدينة. وأخيرًا يتعين التخلص من الماء المستعمل بعيدًا بوساطة شبكة أنابيب. وتخدم أنظمة إمداد الجمهور بالماء في بلد متطور مثل الولايات المتحدة حوالي 80% من السكان.
مصادر الإمدادات المائية. تحصل المدن على الماء العذب من مصدرين فقط 1- الأنهار والبحيرات، 2-الأرض. ويمكن أن تحصل المدن الأصغر ـ وخاصة تلك البالغ عدد سكانها أقل من خمسة آلاف نسمة ـ على الماء من موارد مائية جوفية. أما معظم المدن الكبيرة فتحصل على الماء من الأنهار والبحيرات.
الأنهار والبحيرات. تقع معظم المدن التي تعتمد على ماء الأنهار على جوانب أنهار صغيرة، وذلك لأن معظم الأنهار صغيرة.
وتتغير كمية الماء في نهر ما من وقت لآخر متأثرة بكميات الأمطار الساقطة على الأرض. وهذه الأمطار تتجمع بدورها وتصب في النهر. وخلال نوبة جفاف، يهبط مستوى ماء النهر بحدة وخاصة إذا كان نهرًا صغيرًا، وبالتالي قد لاتحصل المدينة على ماء كاف، ولهذا السبب فإن العديد من المدن التي تعتمد على مياه الأنهار الصغيرة تقوم بتخزين الماء وقت مواسم الأمطار وبذلك تؤمن موارد مائية جيدة. وتبني بعض المدن الأخرى سدودًا على الأنهار، وتجمع الماء خلفها في خزان كبير. وتخزن مدن أخرى الماء في برك أو بحيرات صغيرة
والمدينة التي تسحب مياهها من بحيرة، تملك خزانًا مائيًا طبيعيًا هو البحيرة ذاتها. وتتغذى البحيرات بماء الأنهار وبالمياه الجوفية في باطن الأرض. وتخزن البحيرات بعض الماء الفائض الذي يصب فيها وذلك أثناء موسم المطر، الأمر الذي يحول دون انخفاض مستوى ماء البحيرة تحت معدله أثناء نوبات الجفاف.
المياه الجوفية. تقع بعض المدن بعيدًا عن الأنهار أو البحيرات الكبيرة التي تفي باحتياجاتها من الماء. وتستعمل هذه المدن الماء المخزون تحت سطح الأرض، وهذا الماء يأتي من الأمطار التي تنفذ إلى باطن الأرض. وإذا ما انساب ماء المطر إلى أسفل فإنه يملأ الفراغات بين حبيبات الرمال. وكذلك يملأ الشقوق والمسام في الصخور الموجودة في باطن الأرض، ويواصل انسيابه إلى أسفل حتى يواجه طبقة صخرية أو أية مادة أخرى صلبة لا ينفذ خلالها الماء. وعندئذ يتجمع الماء فوق هذه الطبقة الصلبة وتصبح الأرض مشبعة بالماء. ويسمى نطاق الإشباع هذا مكمن ماء جوفي أو الطبقة الصخرية المائية. ويسمى الحد العلوي لهذا النطاق مستوى سطح الماء الجوفي. وتحصل المدن على هذا الماء الجوفي بحفر آبار تنفذ إلى تحت مستوى الماء الجوفي ومن ثم يتم ضخ الماء من هذه الآبار. وفي بعض المناطق ذات الكثافة السكانية العالية أو ذات معدل هطول أمطار قليل فإن مورد الماء الجوفي هذا يمكن أن يتم حقنه وإمداده بالماء صناعيًا.
استعمالات موارد المياه في المدن. تمد مصلحة المياه في مدينة كبيرة كل شخص فيها بما معدله أكثر من 380 لتر ماء يوميًا للاستعمال المنزلي. وتستعمل المصانع وجهات الأعمال الأخرى كالفنادق والمطاعم كميات يومية من الماء تعادل مايستعمله سكان المدينة يوميًا. وبالإضافة لهذا، تزود شبكات الماء في المدينة محطات إطفاء الحريق وتنظيف الشوارع ورش المسطحات الخضراء في المتنزهات بما معدله 38 لترًا من الماء لكل مقيم في المدينة.
وهناك استعمال آخر للماء في المدينة وهو التخلص من الفضلات. ويدفع أصحاب البيوت رسمًا ثابتًا عن كل شقة بغض النظر عن كمية الماء المستعمل، وليست هناك عدادات تقيس كمية الماء المستعمل. وإذا ما تسرب الماء من الصنابير فإنه يهدر، وكذلك يهدر الماء من خلال تسربات في شبكة أنابيب التوزيع تحت سطح الأرض. وبشكل عام، تبلغ كمية الماء المهدر من جراء هذه التسربات 12% من استعمالات الماء في المدينة.
تنقية الماء ومعالجته. يرغب الناس في الحصول على ماء شرب خال من البكتيريا، لا لون ولا طعم ولا رائحة له. والماء بحالته الطبيعية لا يتمتع بهذه الصفات إلا نادرًا. ولهذا يُعمد بعد سحب الماء من مصدره إلى ضخه في أنابيب إلى محطة معالجة. وقد يخضع الماء هناك لواحدة أو أكثر من عمليات المعالجة وذلك حسب نوعية الماء وتبعًا لمواصفات ماء الشرب التي تأخذ بها المدينة. وتستخدم العديد من المدن ثلاث عمليات رئيسية في معالجة المياه هي 1- التخثير والترويق، 2- التصفية، 3- التعقيم.
التخثير والترويق. يتدفق الماء الخام غير المعالج إلى معمل معالجة المياه حيث تضاف إليه مواد كيميائية مختلفة. وبعض هذه الكيميائيات مخثرات. وأكثرها استعمالاً مسحوق كبريتات الألومنيوم أو الشب. يشكل الشب مع الماء كريات بالغة الدقة لزجة القوام تسمى التفل. وتلتصق البكتيريا والغرين وشوائب أخرى بالتفل لدى تمرير الماء إلى حوض ترويق. ويترسب التفل فوق قاع الحوض، ويزيل التخثير والترويق معظم الشوائب من الماء.
التصفية. يمرر الماء بعد ذلك خلال مرشِّح ويتكون من طبقة من الرمل أو الرمل والفحم بسمك 75سم فوق طبقة من الحصى بسمك 30سم. وعندما ينساب الماء في المرشح يتم حجز الجزيئات المتبقية فيه. وبعد ذلك يُمرر الماء إلى خزانات ضخمة حيث يعالج معالجة أخيرة تقضي على البكتيريا.
التعقيم يقتل البكتيريا التي تحمل الأمراض. تعقم معظم المعامل الماء بإضافة مادة الكلور إليه. وقد يضاف الكلور للماء قبل عمليات التخثير والترويق. يضاف الكلور غالبًا بعد عملية التصفية. وتضيف معظم المدن الكلور إلى مياهها حتى ولو لم تعالج بأي طريق آخر.
هناك عمليات أخرى تستعمل للتخلص من طعم الماء ورائحته غير المرغوبة أو لإعطائه صفات خاصة تحسن طعمه ورائحته. في هذه العملية يرش الماء أو يقطر خلال الهواء حيث يقوم أ*جين الهواء بتخليص الماء من رائحته وطعمه.
ويحتوي الماء عند كثير من المجتمعات البشرية على بعض المعادن التي تجعله عَسرًا. والماء العَسر يتطلب كميات كبيرة من الصابون لتكوين رغوة. كما أنه يشكل رواسب على جدران الأنابيب والمعدات الأخرى. وهناك عمليات عديدة لجعله ماء يسرًا.. وتضيف بعض المدن الجير أو رماد الصودا إلى الماء لمنع صدأ الأنابيب. كما تساعد مادة الكربون المنشط على تحسين طعم ورائحة الماء وإزالة الكيميائيات السامة منه.
وتضيف كثير من التجمعات البشرية مادة الفلوريد لمياهها لمكافحة تسوس الأسنان
توزيع الماء. ُيسحب الماء المعالج إلى محطة ضخ حيث يضخ في أنابيب ضخمة من الحديد المجَلْفن تسمى أنابيب المياه الرئيسية. تمدد هذه الأنابيب الرئيسية تحت الشوارع وتنقل الماء إلى كل صنابير إطفاء الحرائق. وتتصل بأنابيب أصغر توصل بدورها الماء إلى كل بيت ومكتب ومطعم. وتدفع محطة الضخ الماء في الأنابيب الرئيسية تحت ضغط يكفي لإيصاله لكل صنبور، ويكون هذا الضغط عادة عاليًا إلى درجة لا تستطيع عندها أن تحبس ماء صنبور مفتوح بإصبعك.
وأحيانًا، يكون الاحتياج إلى الماء بدرجة لا تستطيع محطة الضخ أن تؤمنه، وفي هذه الحالة ينساب الماء ببطء من الصنابير وخاصة في أيام الصيف الحارة حينما يقوم الناس بري المسطحات الخضراء وملء برك الحدائق أو كثرة الاستحمام. كما يمكن أن ينخفض ضغط الماء عندما تستعمل المطافئ كميات كبيرة من الماء لإطفاء حريق كبير.
تضخ العديد من المدن الماء إلى خزانات تخزين من أجل الإبقاء على ضغطه عاليًا طيلة الوقت، وتُبنى هذه الخزانات عادة فوق قمم التلال أو على هيئة أبراج عالية. ولدى فتح هذه الخزانات يجري الماء بفعل الجاذبية إلى أسفل ويكتسب قوة للاندفاع داخل الأنابيب الرئيسية.
التخلص من الماء المستعمل. يُستعمل معظم الماء في منازلنا للتخلص من الفضلات وحملها بعيدًا. ويُسمى هذا الماء مع ما يحمله من فضلات ماء الصرف الصحي. وتستعمل المصانع الماء لشطف فضلات الصناعة كالأحماض وزيوت التشحيم. ويصرف ماء الصرف الصحي في معظم المدن في نظام أنابيب تمتد تحت الشوارع، وتنقل ماء المجاري بعيدًا عن المنازل والمصانع والفنادق والمباني الأخرى.
لمياه الصرف الصحي رائحة كريهة، وأهم من هذا احتواؤها على البكتيريا المسببة للأمراض. وتوجد في معظم المدن معامل لتنظيف مياه الصرف الصحي وقتل البكتيريا فيها قبل أن تُصرَّف إلى نهر أو جدول أو بحيرة. ولمعرفة كيفية معالجة مياه الصرف الصحي
تعالج مياه الصرف الصحي في الأقطار المتقدمة، والقليل فقط منها يتخلص منه بدون معالجة ويُصرَّف إلى الأنهار. ويسبب تصريف مياه الصرف الصحي غير المعالجة إلى الأنهار مشاكل خطرة للمدن التي تأخذ مياهها من هذه الأنهار.
تحليـة مـاء البـحر
حوالي 97% من الماء الموجود على الأرض في المحيطات المالحة. وبسبب الحاجة إلى الماء تطلع الناس مليًا عبر التاريخ إلى هذا المعين الذي لاينضب. ويعتقد الناس حاليًا أكثر من أي وقت مضى أن تحلية ماء المحيط ستفي وتواجه الاحتياج المتزايد للماء العذب.
و الملح الموجود في ماء البحر هو ملح المائدة الشائع. ويستطيع الإنسان أن يشرب بأمان الماء الذي يحتوي على أقل من 0,5كجم من الملح في كل 100كجم من الماء. ويحتوي ماء البحر على سبعة أضعاف هذه الكمية من الملح. ولاشك أن الشخص الذي يشرب ماء البحر فقط سيموت؛ إذ إن الجفاف سيصيب خلايا جسمه أثناء محاولتها التخلص من كمية الملح الزائد. وكذلك فإن الناس لايمكنهم استعمال ماء البحر في الزراعة أو الصناعة، لأن هذا الماء يقتل معظم المحاصيل، ويسبب صدأ الآلات والمعدات سريعًا.
وعرف الناس طرقًا عديدة لتحلية ماء البحر. وتعطي عملية تحلية ماء البحر الأمل في حل مشكلات شُح الماء العذب في المناطق الساحلية القريبة من البحر. ولا تحل تحلية ماء البحر كل المشكلات المائية. وحتى لو احتوت المحيطات على ماء عذب فستظل هناك مشكلات أخرى مثل تلوث المياه والسيطرة على مياه الفيضانات وكذلك عمليات توزيع المياه.
تشمل عملية تحلية ماء البحر المعمول بها هذه الأيام التقطير والتناضُح (التنافذ) الع*ي وتحليل الماء كهربائيًا. كما تُعد عملية تجميد الماء إحدى طرق تحلية الماء وذلك بفصل الماء عن الملح.
التقطير. التقطير طريقة قديمة شائعة لتحويل الماء المالح إلى ماء عذب. وتستخدم معظم السفن التي تجوب المحيطات هذه الطريقة للحصول على ماء الشرب. ويمكن تقطير ماء البحر بسهولة وذلك بغليه في غلاية وسحب البخار في أنابيب إلى قوارير باردة. يصعد البخار تاركًا الملح وراءه، وحالما يبرد البخار في القوارير فإنه يتكثف إلى ماء عذب.
وتبخر حرارة الشمس ملايين الأطنان المترية من الماء من سطح المحيطات يوميًا.ويتبخر الماء ثم يتكثف، ثم يهطل عائداًِ إلى الأرض على هيئة ماء عذب.
قلد الناس الطبيعة منذ قرون عديدة واستخدموا حرارة الشمس في تقطير ماء البحر. واستعمل يوليوس قيصر قبل ألفي عام عملية التقطير بوساطة حرارة الشمس في مصر للحصول على ماء الشرب اللازم لجنوده. ولايزال سكان غوام وجزر جالاباجوس وأماكن أخرى يستخدمون حرارة الشمس في عملية تقطير ماء البحر.
ويمكن إجراء عملية تقطير ماء البحر بالاعتماد على أشعة الشمس بسهولة، وذلك بملء حوض ضحل بماء البحر وتغطية الحوض بقطعة بلاستيكية شفافة أو بلوح زجاجيّ يوضع بشكل مائل. يتحول الماء المالح إلى بخار بتأثير أشعة الشمس ويصعد البخار حتى يلامس السطح السفلي من القبة أو لوح الزجاج حيث يتكثف ويسيل ماءً عذبًا إلى أحواض تجميع. يعطي نمط التقطير هذا كميات قليلة من الماء العذب. ففي يوم واحد، وفي طقس مشمس يعطي مثل هذا الحوض خمسة لترات من الماء العذب من كل متر مربع من مساحة سطح الحوض. ولايعتبر التقطير باستخدام أشعة الشمس طريقة شائعة لأنه مكلف. وتنشأ التكلفة من كون هذه الطريقة تحتاج مساحات هائلة من الأرض لإنتاج كميات كافية من الماء العذب. والتقطير بالاعتماد على أشعة الشمس أقل كفاية من العمل بأساليب التقطير الأخرى.
تستعمل معظم معامل تحلية الماء الحديثة طريقة تسمَّى التقطير السريع متعدد الأطوار، وهذا أسلوب قديم يقوم على الغلي والتكثيف. وحسب طريقة التقطير السريع يُسحب ماء البحر المسخن إلى حجرة كبيرة ذات ضغط منخفض. ويؤدِّي الضغط المنخفض إلى تحول قسم من الماء إلى بخار بسرعة. ثم يتكثف البخار إلى ماء خالٍ من الملح. ويمرر ماء البحر خلال حجيرات تقطير متعددة كل منها ذات ضغط أقل من سابقتها. ويكون الماء في المراحل النهائية من هذه الطريقة نقيًا إلى درجة أنه يكون عديم المذاق، الأمر الذي يوجب إضافة قليل من الملح إليه لإعطائه المذاق الطبيعي.
التناضُح العكسي. التناضح العكسي طريقة واسعة الاستعمال في تحلية ماء البحر. وفي التناضح الطبيعي ينفذ سائل قليل التركيز عبر غشاء إلى سائل آخر أكثر تركيزًا. وهكذا إذا جرى فصل الماء المالح، والماء العذب بعضهما عن بعض داخل حجرة باستخدام غشاء شبه نفاذ، فإن الماء العذب ينفذ منسابًا عبر الغشاء إلى الماء المالح. وإذا ماطُبق ضغط كاف على الماء المالح ينعكس هذا الانسياب الطبيعي للماء بحيث يعصر الماء العذب من الماء المالح نافذًا خلال الغشاء تاركًا الملح وراءه. وبهذا الأسلوب تجري طريقة التناضح الع*ي لتحلية الماء المالح.
التحليل الكهربائي. يستعمل التحليل الكهربائي بشكل رئيسي لتحلية الماء الجوفي نصف المالح. ويرتكز التحليل الكهربائي على حقيقة أنه إذا تم ذوبان الملح في الماء فإنه يتحلل إلى أيونات (جسيمات مشحونة كهربائيًا) من الصوديوم والكلوريد. تحمل أيونات الصوديوم شحنة كهربائية موجبة وتحمل أيونات الكلوريد شحنة كهربائية سالبة. ويستخدم في التحليل الكهربائي حجرة واسعة مقسمة إلى عدد من الحجيرات بوساطة حوائط من صفائح البلاستيك الرقيقة تسمى الأغشية. ويتم استخدام طرازين من الأغشية أحدهما يسمح بعبور الأيونات الموجبة خلاله فقط ويمرر الآخر الأيونات السالبة فقط. ويوجد قطب كهربائي موجب في إحدى الحجرات الطرفية، وفي الطرف الآخر قطب كهربائي سالب.
ولدى تمرير تيار كهربائي خلال الماء المالح تنسحب الأيونات السالبة عبر الأغشية المنفذة للشحنات السالبة متجهة إلى القطب الموجب، وتنسحب الشحنات الموجبة خلال الأغشية المنفذة للشحنات الموجبة متجهة إلى القطب السالب. ونتيجة لهذا، يتجمع الملح في حجيرات متجاورة متعاقبة؛ لأن أيونات الصوديوم تدخل من جانب وأيونات الكلوريد من الجانب الآخر. ويجري سحب الماء المالح للخارج ويبقى الماء العذب في الحجيرات البينية.
عمليات أخرى لتحلية الماء المالح. قامت العديد من المعامل خلال سبعينيات القرن العشرين بتجريب التجميد بوصفه طريقة لتحلية ماء البحر. عند تجميد ماء البحر تكوِّن بلورات الجليد الناتجة ماء نقيًا في حالة صلبة. وينفصل الملح ويحجز بين بلورات الجليد. ويتم تجميد الماء بطرق عديدة، ولكن المشكلة الرئيسية تكمن في كيفية فصل بلورات الجليد عن الملح. وتتم هذه العملية عادة بشطف وغسل الملح بماء عذب. وينصهر الجليد بعدئذ ويصبح ماء سائلاً عذبًا. وقد حالت التكلفة العالية والمشاكل الهندسية دون الاستعمال التجاري لتجميد الماء كطريقة لتحليته.
مستقبل تحلية الماء المالح. تتطلب كل طرق التحلية كميات كبيرة من الطاقة، وتوليد الطاقة أمر باهظ التكلفة سواء ولـّدت من طرق كهربائية أو بحرق الوقود أو من معامل قدرة نووية.
و قد تسعف تحلية المياه بشكل رئيسي المناطق الجافة الواقعة على سواحل البحار، ولكنها تعطي أملاً بسيطًا للتغلب على شُح الماء العذب في المدن التي تقع بعيدًا عن شواطئ البحار أو التي تقع فوق الجبال. وجلب الماء إلى هذه المدن يمكن أن يكون أكثر تكلفة من عملية تحلية الماء.
إن ارتفاع تكلفة تحلية الماء ليست ذات أهمية في الأماكن التي لا يتوافر فيها سوى ماء البحر. ولهذا تم إنشاء أكثر من مائتي معمل لتحلية الماء في العالم من أشهرها تلك الموجودة في كل من السعودية والكويت وأستراليا وكاليفورنيا وجرينلاند وبعض الأقطار في أمريكا الجنوبية. وبعض هذه المعامل صغيرة الحجم ، ويخدم العديد منها مراكز عسكرية في أماكن معزولة أو يخدم عمال حفر آبار في الصحاري، كما يخدم منتجعات الجزر ومعامل الصناعة.
وتنتج معامل تحلية الماء في العالم ما مجموعه أكثر من 3,8 بليون لتر من الماء العذب يوميًا. ويفي هذا الإنتاج بجزء بسيط من احتياجات العالم للماء العذب. إن محطة تحلية مياه كبيرة، كتلك التي أقيمت في مدينة الجبيل في المملكة العربية السعودية، قد جرى تصميمها بحيث تُنتج حوالي 950 مليون لتر من الماء العذب يوميًا.
وتركز كثير من الحكومات ومراكز الأبحاث الخاصة على بناء معامل تحلية مياه تستخدم القدرة النووية لتقليل التكلفة، وسيكون بمقدور هذه المعامل إنتاج قدرة كهربائية بالإضافة إلى الماء العذب.
ما الماء، وما طبيعته
لا يعتبر الماء المادة الأكثر شيوعًا على الأرض فحسب، بل يعد أيضًا أحد الأشياء غير العادية. وليس هناك أي مادة أخرى يكون بمقدورها فعل كل الأشياء التي يستطيع الماء فعلها. ويعد الماء حالة استثنائية بالنسبة لكثير من النواميس الطبيعية وذلك بسبب خواصه غير العادية.
كيمياء الماء. يتكون الماء من وحدات دقيقة تسمى الجزيئات. وتحتوي قطرة من الماء على عدة ملايين من الجزيئات. ويتألف كل جزيء بدوره من وحدات دقيقة جدًا تسمى الذرات وتتكون جزيئات الماء من ذرات هيدروجين وذرات أكسجين. والهيدروجين والأكسجين غازان، لكنه لدى اتحاد ذرتين من الهيدروجين مع ذرة واحدة من الأكسجين يتكون المركب الكيميائي H2O ـ الماء. وحتى الماء النقي يحتوي على مواد أخرى بجانب الهيدروجين والأكسجين العاديين. فهو يحتوي مثلاً على نسبة ضئيلة جدًا من الديوتريوم وهو ذرة هيدروجين تزن أكثر من ذرة الهيدروجين العادي. ويسمى الماء المتكوّن من اتحاد الديوتريوم مع الأكسجين بالماء الثقيل. والماء اتحاد من مواد كثيرة مختلفة ولكن الهيدروجين والأ*جين يشكلان الجزء الأكبر منها.
خواص الماء. بمقدور الماء أن يكون صلبًا، وسائلاً، أو غازًا. وليس هناك أية مادة أخرى تظهر بهذه الحالات الثلاث في نطاق ومدى درجة حرارة الأرض العادية. والجزيئات ال
الأحد ديسمبر 14, 2014 12:31 pm من طرف 
