Deficyt wody

dr Maciej Lenartowicz | 2010-07-22

fot Google

Wprowadzenie

Woda jest niezbędna dla życia człowieka. Jej dostępność jest podstawowym warunkiem rozwoju cywilizacji. U zarania swoich dziejów społeczności ludzkie osiedlały się przede wszystkim tam, gdzie warunki naturalne zapewniały dostępność wody i pożywienia. Z czasem, wraz z rozwojem techniki ludzie nauczyli się zdobywać wodę dzięki budowie zapór, zbiorników wodnych, akweduktów czy systemów irygacyjnych. Stosunkowo wcześnie zdano sobie sprawę, że w wyniku działania czynników naturalnych dostępność wody jest zmienna w przestrzeni i w czasie, i że należy być przygotowanym na wystąpienie zarówno jej nadmiaru, jak i deficytu. Z drugiej strony, coraz bardziej intensywna antropopresja, prowadząca do przekształcenia skomplikowanego systemu powiązań atmosfery, wód i lądów może prowadzić do ograniczenia dostępu do wody na pewnych obszarach (np. w wyniku zmian szaty roślinnej czy klimatu).

Dzięki wspomnianemu systemowi powiązań atmosfery, hydrosfery (wody), biosfery (flora i fauna) i litosfery (powierzchniowa część skorupy ziemskiej) woda pozostaje w ciągłym ruchu. Zjawisko to nazywamy obiegiem wody. Docierające do powierzchni Ziemi promieniowanie słoneczne stanowi główne źródło energii potrzebnej do krążenia wody. Zróżnicowanie powierzchni Ziemi na obszary wodne i lądowe, jak i nierównomierny w czasie i przestrzeni rozkład docierającego promieniowania słonecznego to główne naturalne przyczyny różnego tempa i natężenia obiegu wody w różnych częściach świata.

Zasoby wodne

Ocena stopnia zaspokojenia potrzeb wodnych, która umożliwia stwierdzenie czy na danym obszarze występuje deficyt wody, wymaga wprowadzenia pojęcia zasobów wodnych. Nie wypracowano dotychczas ich jednoznacznej definicji (Mikulski, 1998). Błędem jest nazywanie zasobami wodnymi ogółu wód w środowisku przyrodniczym, który powinno się raczej określać jako zapasy wody (od ang. water reserves). Za zasoby wodne (ang. water resources) uważa się najczęściej wody biorące udział w obiegu i transformacji opadu w odpływ na lądach (Chełmicki, 2001). W związku z powyższym, w wielu opracowaniach naukowych i statystycznych zasoby wodne utożsamiane są z odpływem rzecznym z danego obszaru. Z kolei Międzynarodowy Słownik Hydrologiczny UNESCO (2001) (http://hydrologie.org/glu/aglo.html) podaje nieco inną definicję, która stanowi, że zasoby wodne to całość aktualnie i potencjalnie dostępnych wód o odpowiednich charakterystykach ilościowych i jakościowych, przeznaczona do zaspokojenia określonego zapotrzebowania.

Zapasy wody są stałe w skali Ziemi i wynoszą około 1,4 mld km3. Jednak aż 97% ich objętości to słona woda mórz i oceanów. Z 3% jakie stanowi woda słodka około 32% to wody powierzchniowe i podziemne, których niewielka część może mieć znaczenie dla gospodarki człowieka. Większość wody słodkiej na Ziemi znajduje się w pokrywie lodowej, lodowcach i wiecznej zmarzlinie, które nie są wykorzystywane gospodarczo (rys. 1).


Rys. 1. Zapas wody na Ziemi (źródło: http://ga.water.usgs.gov/edu/watercyclepolish.html)

Na zasoby wodne o znaczeniu gospodarczym składają się:
• Opady i osady atmosferyczne,
• wody podziemne głębszych poziomów,
• wody powierzchniowe.

Opady w klimatach umiarkowanych dostarczają wodę dla rolnictwa i leśnictwa oraz przyczyniają się do odbudowy innych rodzajów zasobów. Wody powierzchniowe są utożsamiane przede wszystkim z odpływem rzecznym oraz wodami jeziornymi. Zasilają je opady i płytkie wody podziemne. Wykorzystywane są przez przemysł, rolnictwo (nawodnienia) i do zaopatrzenia ludności. Z głębokich wód podziemnych zaopatrywana jest głównie ludność i przemysł wymagający wody wysokiej jakości (np. spożywczy).

Zasoby wody słodkiej są znacznie mniejsze od ich zapasu i obejmują jedynie tę ich część, która pozostaje w obiegu. W odróżnieniu od np. surowców mineralnych są one odnawialne. Nie oznacza to jednak, że mogą być eksploatowane bez ograniczeń. Pewna część zasobów nie może być użytkowana, w przeciwnym razie grozi to trwałą degradacją ekosystemów wodnych i lądowych. Zasoby, które można wykorzystywać bez uszczerbku dla środowiska nazywamy eksploatacyjnymi (wody podziemne i zbiorniki wodne) lub dyspozycyjnymi (rzeki). Pobór wód przekraczający te zasoby nie powinien mieć miejsca i nie powinno to podlegać kryteriom ekonomicznym. Niestety rzeczywistość jest często inna.

Zasoby wodne charakteryzują się znaczną zmiennością przestrzenną i czasową, która wynika ze zmienności przestrzennej i czasowej rozkładu opadów atmosferycznych (rys. 2). Bardzo dobrze ilustruje to rozkład przestrzenny średniego rocznego odpływu (rys. 3), który odzwierciedla zmienność zasobów wód rzecznych.



Rys. 2 Zmienność przestrzenna rocznych sum opadów atmosferycznych na Ziemi (źródło:http://ga.water.usgs.gov/edu/watercyclepolish.html)


Rys. 3. Rozkład przestrzenny średniego rocznego odpływu (mm/rok) (Oki, Kanae, 2006)

Deficyt wody – definicje

Podobnie jak w przypadku zasobów wodnych brak jest jednej, powszechnie uznanej definicji deficytu wody, która ujmuje to zagadnienie w sposób ilościowy. Niewątpliwie za deficyt można uznać sytuację, w której niedobór wody staje się istotną barierą rozwoju, czy też brak jest zasobów pozwalających na zaspokojenie podstawowych potrzeb ludności. Do potrzeb tych należy spożycie, przygotowanie posiłków i zapewnienie podstawowej higieny. Szacunki co do minimalnej niezbędnej dla potrzeb człowieka ilości wody są dosyć rozbieżne i kształtują się od 50 do 100 l/dzień (18 – 36 m3/mieszkańca/rok). W polskim prawodawstwie w zależności od warunków mieszkaniowych przyjmuje się normy dobowego zużycia wody przez mieszkańca w gospodarstwie domowym od 30 l (brak wodociągu i kanalizacji) do 160 l (pełne zwodociągowanie i skanalizowanie), co odpowiada od 10,8 do 64,8 m3/mieszkańca/rok (Rozporządzenie…, 2002). Dysproporcje w dostępie do wody ilustruje fakt, że np. w USA średnie zapotrzebowanie na wodę w gospodarstwach domowych wyniosło w 2000 roku około 200 m3/mieszkańca/rok, podczas gdy w latach 90. XX w. zużycie wody na poziomie 18 m3/mieszkańca/rok było niedostępne dla ponad 1 mld ludzi w 55 krajach (Kowalczak, 2007).

Istnieje kilka klasyfikacji deficytu wody. Najczęściej stosowaną, chociaż i krytykowaną, jest klasyfikacja wg M. Falkenmark (1989) odnosząca się do posiadanych zasobów wodnych. Zasoby wody posiadane przez dany kraj są dzielone przez jego populację.

Klasyfikacja ta jest następująca:

  • powyżej 10000 m3/mieszkańca/rok – ograniczone problemy zarządzania wodą;
  • 10000 – 1600 m3/mieszkańca/rok – podstawowe problemy zarządzania wodą;
  • 1600 – 1000 m3/mieszkańca/rok – stres wody;
  • 1000 – 500 m3/mieszkańca/rok – chroniczny brak wody;
  • poniżej 500 m3/mieszkańca/rok – poniżej wodnej bariery zarządzania.
Średnie zasoby wody w Polsce są trzykrotnie niższe niż średnie w Europie i wynoszą 1580 m3/mieszkańca/rok, natomiast w latach suchych nie przekraczają 1000 – 1100 m3/mieszkańca/rok (Chełmicki, 2001), mamy tutaj zatem do czynienia ze stresem wody. W bardziej złożonych klasyfikacjach uwzględnia się zmienność czasową i przestrzenną zasobów wodnych oraz sytuację ekonomiczną kraju wyrażaną przez PKB, która wpływa na zdolności do przystosowania się do trudności w zarządzaniu zasobami wodnymi.

Deficyt wody – tendencje i przyczyny

Niedobory wody są zjawiskiem dotykającym coraz większą liczbę państw. Według analiz P. Kowalczaka (2007) w latach 1950 – 2000 liczba krajów, w których zasoby wody nie przekraczają 500 m3/mieszkańca/rok wzrosła z 2 do około 12. W tym czasie łączna liczba państw, w których występował stres wodny, chroniczny brak wody lub brak zasobów do zarządzania wzrosła z około 10 do ponad 30. Rozkład przestrzenny występowania deficytu wody nawiązuje do zróżnicowania przestrzennego sum opadów i odpływu rzecznego. Najwyższe dostępne zasoby wody w przeliczeniu na mieszkańca charakteryzują nieomal wszystkie kraje Ameryki Południowej i Ameryki Północnej, północnej części Europy i Azji, Australię, Azję Południowo-wschodnią oraz środkową część Afryki w strefie klimatów równikowych i podrównikowych wilgotnych. Trzeba zdawać sobie sprawę, że stosowanie do oceny zasobów wodnych jednostek przestrzennych jakimi są państwa prowadzi czasami do wyników sprzecznych z powszechnymi przekonaniami. Kraje o bardzo małej gęstości zaludnienia, mają przy stosunkowo niewielkich zasobach wodnych dobrą dostępność wody w przeliczeniu na mieszkańca (np. Australia powszechnie znana ze swojego pustynnego charakteru). Z drugiej strony, nawet w krajach o wyższych średnich zasobach znajdują się regiony dotknięte ich deficytem, zróżnicowanym czasowo i przestrzennie (np. w Brazylii). Bez względu na przyjęty sposób oceny zasobów wodnych w skali całego świata zauważalne są tendencje do ich zmniejszania w przeliczeniu na osobę. Mniej wyraźne jest to w przypadku krajów o dużych zasobach oraz krajów wysoko rozwiniętych. Znacznie gorsza sytuacja ma miejsce w regionach o naturalnie niskich zasobach wodnych oraz w krajach najbiedniejszych, w których przyrost naturalny jest wysoki. Od 1950 r. dostęp do zasobów wodnych wyraźnie pogorszył się w północnej części Afryki: w Libii, Algierii, Egipcie oraz na Półwyspie Arabskim. Niekorzystne tendencje pojawiły się również w krajach Sahelu, co związane jest z opisywanym od dawna procesem pustynnienia, który pojawił się w wyniku niekorzystnych przemian użytkowania terenu. Przeprowadzona także przez P. Kowalczaka (2007) analiza prognoz dostępu do wody do roku 2050 wykazuje pogłębianie się niekorzystnych tendencji. W ciągu kolejnych 40 lat zasoby wodne spadną poniżej zdolności zarządzania (500 m3/mieszkańca/rok) we wszystkich krajach północnej części Afryki (z wyjątkiem Maroka) i w Somalii oraz w Izraelu, Arabii Saudyjskiej, Omanie, Jemenie, Zjednoczonych Emiratach Arabskich, Kuwejcie i Katarze. Trudna sytuacja występować może również w Pakistanie, Indiach, Iranie, Myanmarze oraz Turkmenistanie. Zmniejszenie zasobów wodnych dotknie zatem głównie Afrykę i część Azji. Względnie stabilna sytuacja pozostanie natomiast w obu Amerykach, Australii i Europie (tab. 1).
Przyczyny powstawania deficytu wody są złożone.

Należą do nich:
  • brak zasobów wodnych wynikający z naturalnych cech fizycznogeograficznych obszaru;
  • zmiany zasobów wodnych wynikające z wahań intensywności obiegu wody;
  • zanieczyszczenie wód, które ogranicza możliwe społeczne, ekonomiczne i środowiskowe znaczenie ich zasobów;
  • wzrost zapotrzebowania na wodę wynikający ze wzrostu liczby ludności, rozwoju urbanizacji, podniesienia się poziomu życia.
Wahania w intensywności obiegu wody są przyczyną losowości zasobów wodnych, na którą jak się wydaje człowiek nie ma wpływu. Zauważalne są jednak w ostatnich dziesięcioleciach tendencje do zmian średnich i ekstremalnych przepływów rzecznych, stanów wód w rzekach i jeziorach i stanów wód podziemnych, które mimo niepewności wyników przypisywane są globalnym zmianom klimatu (Oki, Kanae, 2006). Zmiany te doprowadzą, jak się przewiduje, do zmiany rozkładu przestrzennego opadów atmosferycznych do połowy XXI w. W ostatnich latach stwierdzono wzrost sum opadów w Skandynawii i zachodniej części Rosji, natomiast spadek w strefie suchych i półsuchych klimatów podzwrotnikowych (np. północna część Afryki). Odzwierciedla to przewidywania, że w wysokich szerokościach geograficznych i w klimatach wilgotnych dostępność wody wzrośnie nawet o 10 – 40 %, natomiast w suchych tropikach i suchych klimatach średnich szerokości geograficznych zmniejszy się ona o 10 – 30 % (Kundzewicz, Kowalczak, 2008). Zatem tam gdzie zasoby wodne są duże, przewiduje się ich wzrost, zaś tam gdzie są małe przewiduje się ich spadek.

Charakterystyka ilościowa zasobów wodnych nie wyczerpuje tematu deficytu wody. Jedną z jego głównych przyczyn jest zanieczyszczenie wody. W krajach rozwijających się dostępność do wody, poza ograniczonymi zasobami, zmniejszana jest dodatkowo przez jej fatalną jakość, która uniemożliwia jej wykorzystanie. Jak podaje Bank Światowy, w krajach rozwijających się ścieki są w 90 % odprowadzane bez oczyszczania do rzek, jezior i wód przybrzeżnych (Kowalczak, 2007). Pozyskanie danych dotyczących gospodarki ściekowej jest bardzo trudne, szczególnie w przypadku krajów rozwijających się, dlatego pełna ocena wpływu zanieczyszczenia wód na deficyt wody nie jest możliwa. Kraje rozwinięte nie są również wolne od tego problemu, niemniej głównym zagadnieniem jest w nich eutrofizacja wód powodowana przez obszarowe zanieczyszczenia pochodzenia rolniczego. Gospodarka ściekowa jest w nich w większości znacznie lepiej uregulowana o czym świadczy poprawa w ostatnich latach stanu wielu rzek np. Renu czy Tamizy.

Tab. 1. Zasoby wodne wybranych państw świata oraz ich dostępność (na podstawie Kowalczak, 2007)

Kraj

Zasoby wodne (m3/mieszkańca/rok)

Procent populacji z dostępem do bezpiecznej wody w 2000 r.

1950

2000

2050 (prognoza)

Algieria

1694

489

304

94

Arabia Saudyjska

1421

205

83

95

Argentyna

579592

26811

18824

79

Australia

41733

17908

13419

100

Austria

13021

11145

12242

100

Bangladesz

56411

17086

9258

97

Brazylia

128763

40455

29810

87

Chiny

5047

2196

2007

75

Czad

16178

5470

1696

27

Egipt

2661

857

456

95

Etiopia

5967

1667

643

24

Holandia

8899

5661

5308

100

Indie

5831

2050

1361

88

Iran

6947

1768

1114

95

Kamerun

60009

17728

10742

62

Kanada

211181

94283

74223

100

Kongo

1029703

241369

78173

51

Malta

96

77

75

100

Meksyk

12885

3613

2549

86

Namibia

89041

24023

17144

77

Nigeria

9399

2440

1083

57

Norwegia

120061

87637

80082

100

Pakistan

11801

3281

1342

88

Papua – Nw. Gwinea

445495

150169

72097

42

Peru

5241

1541

973

77

Polska

2264

1453

1703

100

Rosja

43797

30890

44334

99

Rumunia

12752

9253

11515

58

Syria

15362

3242

1571

80

Szwecja

25663

20325

20690

100

Turcja

8988

2828

1975

83

USA

15702

8695

6063

100


Deficyt wody – jakie podjąć działania?

Przewidywania na przyszłość nie są optymistyczne i obarczone dosyć dużym marginesem niepewności. Pogłębianie się ekstremalnych zjawisk takich jak susze czy powodzie i wzrost częstości ich pojawiania się nie podlega dyskusji. Przy obecnie obserwowanych tendencjach demograficznych należy oczekiwać wzrostu zapotrzebowania na wodę związanego ze wzrostem liczby ludności i rozwojem ekonomicznym. Oznacza to globalne zmniejszenie zasobów w przeliczeniu na mieszkańca. Największy niepokój budzi prognoza pogłębiania deficytu w miejscach, gdzie on już występuje, zważywszy, że są to obszary dosyć gęsto zaludnione. Przy założeniu przynajmniej częściowo antropogenicznego pochodzenia zmian klimatu należy zmierzać do ograniczenia wpływu człowieka na klimat. Nie dotyczy to jedynie emisji gazów cieplarnianych, ale także zmian pokrycia terenu (np. wylesiania), których wpływ na ograniczenie zasobów wodnych został udowodniony chociażby w strefie Sahelu w Afryce czy w Amazonii. Innym sposobem radzenia sobie z deficytem wody jest racjonalizacja jej zużycia i jego dostosowanie do posiadanych zasobów. Intensywność wykorzystania zasobów wód podziemnych na Półwyspie Arabskim jest trzykrotnie wyższa niż ich odnawianie, co nieuchronnie prowadzi do głębokiego deficytu wody, potwierdzanego przez prognozy (Kowalczak, 2007). Zużycie wody w przeliczeniu na mieszkańca w krajach rozwiniętych jest bardzo wysokie, ale może zostać zracjonalizowane, czego najlepszym dowodem jest Szwecja. W kraju tym obniżono zużycie wody w gospodarstwach domowych dzięki wspieraniu najnowszych technologii sanitarnych i AGD. Elementem, który wpływa na zmniejszenie zużycia wody jest częściej instalacja licznika, niż podniesienie jej ceny. Ważnym zagadnieniem jest racjonalizacja zużycia wody przez przemysł dzięki stosowaniu wodooszczędnych technologii. Przed innym wyzwaniem stoją kraje rozwijające się, w których zdarza się, że główną barierą dostępu do wody jest brak infrastruktury zaopatrzenia w wodę. Równie ważny problem stanowi tam zanieczyszczenie wody, nawet w sieciach wodociągowych.

Niektórzy badacze widzą rozwiązanie problemu deficytu wody w jej imporcie. Nie chodzi jednak o import wody w cysternach, czy też jej przesyłanie rurociągami na duże odległości między państwami. Dotyczy to importowania na obszary o głębokim deficycie wody produktów (np. żywności), do których wytworzenia nie wystarcza miejscowych zasobów wodnych. W rzeczywistości zatem importowana jest woda w produktach i to nie tyle istniejąca w nich fizycznie, co potrzebna do ich wytworzenia. Taka wodę nazywamy wirtualną. Problem w tym przypadku polega na tym, że zazwyczaj biednych państw czy regionów cierpiących na deficyt wody nie stać na import żywności z zewnątrz. Z drugiej strony przezwyciężenie tej niemożności i zapewnienie podstawowych potrzeb ludności, przy usprawnieniu zarządzania i inwestycji w infrastrukturę wpływa na rozwój regionu, poprawę ochrony zdrowia, a w efekcie na wzrost potencjału rozwojowego. W ten sposób aktywność nakierowana dotychczas na zdobycie wody może być wykorzystana do bardziej produktywnych czy prorozwojowych działań (Oki, Kanae, 2006).

Literatura

Chełmicki W., 2001, Woda. Zasoby, degradacja, ochrona. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.

Cykl hydrologiczny na stronach USGS (http://ga.water.usgs.gov/edu/watercyclepolish.html).

Falkenmark M., 1989, The Massive Water Scarcity Now Threatening Africa. Why isn’t it Being Addressed? Ambio 18 (2).

Kowalczak P., 2007, Konflikty o wodę. Wyd. Kurpisz S.A., Poznań.

Kundzewicz Z., Kowalczak P., 2008, Zmiany klimatu i ich skutki. Wyd. Kurpisz S.A., Poznań.

Mikulski Z., 1998, Gospodarka Wodna. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.

Międzynarodowy Słownik Hydrologiczny UNESCO, 2001, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.

Oki T., Kanae S., 2006, Global Hydrological Cycles And World Water Resources. Science 313, 1068, DOI: 10.1126/science.1128845.

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 14 stycznia 2002 r. w sprawie określenia przeciętnych norm zużycia wody.