WODA W PRZYRODZIE I ROLNICTWIE WYSTĘPOWANIE, ZNACZENIE

Transkrypt

1

2 WODA W PRZYRODZIE I ROLNICTWIE WYSTĘPOWANIE, ZNACZENIE Marek Kopacz Instytut Technologiczno-Przyrodniczy Małopolski Ośrodek Badawczy Kraków, ul. Ułanów 21B (Współpraca W. Mioduszewski ITP Falenty) 1. ZASOBY WODNE ŚWIATA I POLSKI 2. ZMIENNOŚĆ W CZASIE I PRZESTRZENI 3. WYKORZYSTANIE WÓD 4. OSZCZĘDSZANIE WÓD

3 Nie starczy ust do wymówienia przelotnych imion twych, wodo. Wisława Szymborska Stawku posypać i nowy gdzie możesz, jeśli po temu miejsce masz, ukopać, bo to i rozkosz i pożytek i wdzięczna krotochwila Mikołaj Rej

4 CZY ŻYJEMY NA WODNEJ PLANECIE? 29 % 71 % 3% wody słodkie

5 97% 1 miliard 337 milionów km km 3 ( mil 3 )

6 Artystyczna koncepcja ilustrująca ilość wody na kuli ziemskiej w porównaniu do wielkości Ziemi. Źródło: USGS Nasza wodna kula miałaby średnicę 1384 km Średnica Ziemi wynosi ponad 12 tysięcy km

7 ZASOBY WODNE ŚWIATA Rodzaj wód Objętość km 3 całość wód Zawartość [%] wody słodkie Oceany Słone jeziora Lodowce Woda w atmosferze Woda w roślinie Słodkie jeziora Cieki Woda w glebie Wody podziemne , , ,247 0,007 2,132 0,001 0,0001 0,009 0,0001 0,005 0, ,652 0,033 0,003 0,035 0,003 0,177 21,796 Razem , ,000

8 NIEDOBÓR WODY W ŚWIECIE

9 WATER POWERTY INDEX (WPI) jako funkcja HUMAN DEVELOPMENT INDEX (HDI) WPI ,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 HDI

10 WSKAŹNIKI ZASOBÓW WODNYCH Finland Austria Ireland Sweden Switzerland Slovakia Slovenia Netherlands France Croatia Greece Germany Spain Bulgaria Hungary Denmark Czech Rep. Italy Belarus Belgium Romania Poland Zasoby Dostępność Umiejętność Wykorzystanie Środowisko Wskaźniki oceny zasobów wodnych: a) wskaźnik zasobów wód powierzchniowych, b) wskaźnik eksploatacji (poboru) wód, c) wskaźnik zasobności w wodę [źródło: Using, 2008, Lawrance i inni, 2009]

11 ZASOBY WÓD POWIERZCHNIOWYCH Kraj (WODA NIEBIESKA) Odnawialne zasoby wód powierzchniowych V [mln m 3 ] Powierzchnia kraju A [km 2 ] Odpływ jednostkowy q [dm 3 s -1 km -2 ] Warstwa odpływu H [mm] Opady P [mm] Austria , Białoruś , Belgia , Bułgaria , Cypr , Finlandia , Francja , Hiszpania , Holandia , Litwa , Łotwa , Niemcy , Norwegia , Polska , Portugalia , Rosja , Rumunia , Słowenia , Szwajcaria , Szwecja , Ukraina , Węgry , Włochy ,

12 Opad całkowity Schemat obiegu wody w zlewni Ewapotranspiracja Intercepcja Opad netto Infiltracja Opad efektywny Odpływ powierzchniowy Strefa aeracji Strefa saturacji Odpływ podpowierzchniowy Odpływ gruntowy Odpływ całkowity

13 ZASOBY WODNE POLSKI Całkowite zasoby = opad P = 192,4 mld m 3 (100%) Niebieska = odpływ rzeczny Q = 58,6 mld m 3 (30,5%) Zielona = ewapotranspiracja = 133,8 mld m 3 (69,5%) ZASOBY WODY NIEBIESKIEJ ok m 3 /M/ROK POBÓR WODY NIEBIESKIEJ (GUS) Pobór w mld m 3 Cele produkcyjne 8,58 (72,7%) Nawodnienia (lasy?) 0,29 (2,5%) Stawy rybne 0,80 (6,8%) Wodociągi 2,12 (18,0%) Razem 11,79 (100%) POBÓR WODY ZIELONEJ Użytki rolne 65 mld m 3 (48,6%) Lasy 50 mld m 3 (37,4%) Pozostałe 18,8 mld m 3 (14,0%) Razem 133,8 mld m 3 (100%)

14 Problem bilansu wodnego opady ewapotranspiracja 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Q Data

15 Zmiany bilansu wodnego zlewni wraz z postępującym procesem zabudowy zlewni (wzrostem udziału powierzchni nieprzepuszczalnych) (źródło: Federal Interagency Stream Restoration Working Group [2001])

16 Zmiany bilansu wodnego zlewni wraz z postępującym procesem zabudowy zlewni (wzrostem udziału powierzchni nieprzepuszczalnych) (źródło: Federal Interagency Stream Restoration Working Group [2001])

17 Bilans wodny zlewni miejskiej z uwzględnieniem strat wody powodowanych wprowadzeniem znaczącej części wód opadowych do systemu kanalizacyjnego (źródło: na podstawie OECD [1986])

18 ZASPOKOJENIE POTRZEB WODNYCH PODSTAWOWE POTRZEBY CZŁOWIEKA Woda pitna 2-3 l/d/m Woda dla celów komunalnych 30 (Etiopia) 400 (USA) l/d/m ZUŻYCIE WODY NA PRODUKCJĘ ŻYWNOŚCI 1 kg pszenicy 800 litrów wody 1 kg kukurydzy 900 " 1 filiżanka (125 ml) kawy 140 " 1 szklanka (250ml) mleka 200 " 1 szklanka (25 ml) piwa 75 " 1 ziemniak (100 g) 25 " 1 kg wołowego mięsa " 1 hamburger (150 g) 2400 " ROCZNE ZUŻYCIE WODY 1 m 3 drewna 1600 m 3 wody 1 tona zboża 900 m 3 wody 100 litrów biopaliw m 3 wody 1 człowiek potrzeby żywieniowe (3000 kcal) 1300 m 3 wody

19 ZUŻYCIE WODY Produkcja żywności (3000 kcal) Produkcja energii (przy założeniu 100 GJ/osobę/rok) - źródła konwencjonalne - biomasa Zużycie wody pitnej Pobór wód komunalnych i przemysłowych Zużycie jednostkowe 1300 m 3 /M/rok 35 m 3 /M/rok 2420 m 3 /M/rok 1 m 3 /M/rok 110 m 3 /M/rok Zużycie przez 40 mln ludzi 52,0 mld m 3 1,4 mld m 3 96,8 mld m 3 0,04 mld m 3 4,4 mld m 3 ZUŻYCIE WODY NA PRODUKCJĘ ENERGII Metody konwencjonalne - olej opałowy - węgiel - gaz naturalny Źródła odnawialne - energia słoneczna - energia wiatrowa - energia wodna Biomasa - kukurydza - pszenica - słonecznik - miscanthus (trzcina chińska) - topola (wierzba) 1,1 m 3 /GJ 0,2 m 3 /GJ 0,1 m 3 /GJ 0,3 m 3 /GJ 0,0 m 3 /GJ 22,0 m 3 /GJ 9,0 m 3 /GJ 9,0 m 3 /GJ 27,0 m 3 /GJ 20,0 m 3 /GJ 22,0 m 3 /GJ

20

21

22

23 WODA WIRTUALNA Ilość wody, która jest potrzebna do wyprodukowania danego produktu spożywczego, a także produkty, które są sprzedawane państwom, w których nie są uprawiane ze względu na niedostępność wody. Zaoszczędzona w ten sposób woda może być wykorzystana do innych celów. Obroty wirtualną wodą wynoszą około 800 mld USD. Koncepcja została wprowadzona w 1993 przez Johna Anthonego Allana. l/dobę/m lata zużycie wody, przy założeniu stałych jednostkowych potrzeb wodnych roślin uprawnych oraz stałej struktury spożycia, jak dla 1990 r. założenie, że postęp biologiczny oraz zmiana diety powoduje obniżenie potrzeb wodnych Zmiany zużycia wody wirtualnej w 15 krajach UE

24 DZIAŁANIA CZŁOWIEKA ZMNIEJSZAJĄCE NATURALNĄ ZDOLNOŚĆ RETENCYJNĄ ZLEWNI RZECZNYCH PRZYŚPIESZAJĄCE ODPŁYW WÓD ZE ZLEWNI wylesianie, likwidacja mokradeł likwidacja oczek wodnych, stawów, itp. budowa systemów odwadniających i wałów przeciwpowodziowych regulacja rzek pokrycie powierzchni terenu szczelną warstwą asfaltu i betonu degradacja gleb mineralnych i organicznych

25 POTRZEBY OSZCZĘDZANIA WODY A. Zagrożenia brakiem wody są obawy co do braku wody dla potrzeb produkcji żywności lokalne braki wody wynikające z braku środków finansowych Polska jest w stosunkowo dobrej sytuacji (?) B. 1% oszczędności dla potrzeb produkcji żywności = 24 litry/dobę/m 10% oszczędności dla potrzeb produkcji żywności = wszystkie pozostałe potrzeby człowieka C. Ograniczenie zużycia wody na potrzeby komunalne i przemysłowe ochrona jakości wód lokalne braki wody (zmniejszenie kosztów gospodarki wodnej) zapewnienie wody na potrzeby środowiska przyrodniczego

26 RACJONALNE KORZYSTANIE Z ZASOBÓW WODNYCH Dlaczego mamy oszczędzać wodę? Zasoby wodne Polski na 1 mieszkańca wahają się od 1100 (w roku suchym) do 1700 m 3 (w roku mokrym) na rok. Średnio jest to 1500 m 3. Granica uznawana, jako stan suszy to około 1000 m 3 na osobę rocznie. Oznacza to, że w latach suchych Polska charakteryzuje się znacznym deficytem wody. Całe roczne zasoby wodne sięgają w Polsce zaledwie 63 mld m 3 (dla porównania małe, 10-milionowe Węgry mają 120 mld). 20-minutowy prysznic to litrów wody, 10-minutowy prysznic to litrów wody, 5-minutowy prysznic to litrów wody, kąpiel w wannie trzeba zużyć litrów wody, Na spłukanie toalety trzeba 11 litrów wody, a do ręcznego umycia naczyń potrzeba 38 litrów wody, pranie w pralce to zużycie litrów wody.

27 ABC OSZCZĘDZANIA WODY Należy unikać ciągłego wypływu wody, podczas mycia zębów, nakładania piany do golenia lub mycia się gąbką. Dla przykładu wypłukanie zębów w kubku zużywa tylko 0,5 litra, a pod bieżącą wodą nawet 16 litrów. W przypadku kapiących baterii i kranów tracimy dużo wody. Nieszczelna bateria, z którego wycieka 1 kropla wody na sekundę powoduje ubytek 16,8 litrów na dobę. To daje już 6,1 m 3 na rok, a więc przy aktualnych cenach daje to kwotę nawet kilkudziesięciu złotych. Warto stosować urządzenia domowe w klasie energetycznej A, inteligentne piecyki gazowe z automatyczną regulacją przepływu. Spowoduje to ograniczenie zużycia wody o 10-30%. Przy okazji również zaoszczędzimy na zużyciu energii elektrycznej lub gazu. Stosowanie wodomierzy, reduktorów ciśnienia, monitoringu sieci wodociągowej takie rozwiązanie często stosują np. spółdzielnie mieszkaniowe

28 ABC OSZCZĘDZANIA WODY Używanie do spłukiwania toalet wody zużytej podczas kąpieli lub mycia. Wymaga to jednak nowych rozwiązań technicznych. Od lat znane jest w krajach skandynawskich, gdzie na etapie budowy montuje się specjalne systemy automatycznie pompujące zużytą wodę do sanitariatów. Podlewanie ogrodów tzw. deszczówką, wodą opadową przechwyconą poprzez rynny i zebraną do zbiornika. Zużycie wody w celach podlewania często jest duże i przekracza nawet dzienne zużycie wody na cele bytowe, które szacuje się około litrów na osobę. Coraz bardziej popularną metodą na zaoszczędzenie wody jest stosowanie nowoczesnej armatury łazienkowej i kuchennej.

29 ARMATURA OSZCZĘDZAJĄCA WODĘ Jednouchwytowe baterie

30 ARMATURA OSZCZĘDZAJĄCA WODĘ Baterie termostatyczne automatyczna regulacja temperatury wody (głowica termostatyczna) blokada chroniąca przed poparzeniem gorącą wodą funkcja ECO funkcja oszczędnościowa wody po przekręceniu o 90

31 ARMATURA OSZCZĘDZAJĄCA WODĘ Baterie termostatyczne

32 ARMATURA OSZCZĘDZAJĄCA WODĘ Baterie zdalnie sterowane (na fotokomórkę) Regulacja wody ciepłej i zimnej Fotokomórka włączająca czasowy wypływ wody

33 ARMATURA OSZCZĘDZAJĄCA WODĘ Przykłady perlatorów

34 ARMATURA OSZCZĘDZAJĄCA WODĘ Przykłady perlatorów

35 ARMATURA OSZCZĘDZAJĄCA WODĘ Cena zestawu około 50 zł

36 KILKA UWAG OGÓLNYCH Wody opadowe stanowią jedynie źródło wody dostępnej do wykorzystania przez środowisko przyrodnicze i człowieka. Ewapotranspiracja jest (podstawową) stratą wody w bilansie zlewni stąd potrzeba jej ograniczania. Wody pobierane przez przemysł i gospodarkę komunalną w większości powracają do obiegu w postaci mniej lub bardziej oczyszczonych ścieków. Niezbędne jest oszczędne gospodarowanie wodami powierzchniowymi i podziemnymi, m.in. z uwagi na ochronę środowiska przyrodniczego. Braki wody dla celów gospodarczych, w tym wody pitnej, nie posiadają strukturalnego charakteru są wynikiem braku środków finansowych na pozyskanie wody. Uzasadnione są obawy, że może zabraknąć wody na potrzeby rolnictwa (produkcji żywności), Niezbędna jest strategia gospodarowania całością zasobów wodnych powstających w wyniku opadów atmosferycznych (wody zielone i niebieskie).

37 ZARZĄDZANIE ZASOBAMI WODNYMI * W zakresie zarządzania poborem wody oszczędność wody wzrost efektywności zużycia wody opłaty za wodę kampanie informacyjne ograniczenia poboru wody ograniczenie ucieczek wody W zakresie zarządzania źródłami wody wzrost retencji (zbiorniki, zasilanie warstw wodonośnych) powtórne wykorzystanie wód ściekowych odsalanie wody przerzuty wody Zintegrowana gospodarka wodna zlewniowe plany zarządzania gospodarką wodną plany zarządzania suszą * wg Water resources across Europe confronting water scarcity and drought

38 DZIAŁANIA DLA POPRAWY STRUKTURY BILANSU WODNEGO-OGRANICZENIE NIEKORZYSTNEGO WPŁYWU GLOBALNYCH ZMIAN KLIMATU, ZAPEWNIENIE ODPOWIEDNIEJ ILOŚCI ŻYWNOŚCI, OCHRONA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZO- BIOLOGICZNEJ RÓŻNORODNOŚCI retencjonowanie wody głównie na obszarach powstawania zasobów, metody techniczne i nietechniczne, odtwarzanie naturalnej retencyjności zlewni, ograniczanie szybkiego odpływu wód z obszarów zurbanizowanych ograniczenie marnotrawstwa i oszczędne gospodarowanie bieżącymi zasobami wodnymi, ograniczanie zużycia wody w rolnictwie wzrost plonów bez zwiększonego poboru wody (nowe odmiany) = zmniejszenie ewapotranspiracji roślin uprawnych (zarządzanie ewapotranspiracją)

39 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ