Un tema trascurato: Risorse idriche terrestri, Idrogeologia

Risorse idriche terrestri  Idrogeologia.

La presenza dell’acqua sulla Terra è essenziale per lo sviluppo della vita. Il volume di acqua presente sulla Terra è stimato in 1 360 000 000 km, all’incirca un millesimo del volume complessivo del pianeta; di questi:

• 1 320 000 000 km³ (pari a circa il 97,3% del totale) sono acque marine (in maggioranza oceano).
• 25 000 000 km³ (pari a circa il 2% del totale) sono nei ghiacciai e nelle calotte polari.
• 13 000 000 km³ (pari a circa l’1% del totale) sono nel suolo, nelle falde acquifere.
• 250 000 km³ (pari a circa lo 0,02% del totale) sono acque dolci nei laghi, nei mari interni^[98] e nei fiumi.
• 13 000 km³ sono vapore acqueo nell’atmosfera.

L’acqua dolce rappresenta solo il 2,5% del volume totale presente sulla Terra e per più dei ²⁄₃ si trova in pochi ghiacciai, in particolare nell’Antartide e in Groenlandia, i quali sono quindi la principale riserva di acqua dolce nel nostro pianeta.La fusione dei ghiacciai a causa dell’effetto serra e dell’aumento delle temperature ha un forte impatto ambientale, sia per l’innalzamento del livello dei mari ma anche per la scomparsa di questa riserva. Durante la fusione dei ghiacci, infatti, l’acqua dolce si mescola a quella salata del mare, divenendo inutilizzabile dall’uomo.Un ulteriore 30% di acqua dolce si trova in riserve sotterranee e solo meno dell’1% dell’acqua dolce si trova in laghi, fiumi o bacini ed è quindi facilmente accessibile. In uno studio pubblicato nel 1996 dalla rivista Science si stimava che:

• il ciclo dell’acqua genera un totale di acqua dolce rinnovabile pari a circa 110 300 km³/anno;
• circa 69 600 km³/anno delle precipitazioni evapora a sua volta (ma consente la vita di forme importanti di vegetazione, quali le foreste, non irrigate dall’uomo);
• rimangono circa 40 700 km³/anno, che ritornano nei mari e negli oceani; di tale acqua:
  • 7 774 km³/anno sono in zone di difficile accesso e, in pratica, non utilizzate (circa il 95% del Rio delle Amazzoni, metà del Congo, buona parte dei fiumi nelle terre più settentrionali);
  • 29 600 km³/anno finiscono in mare senza essere utilizzati mediante dighe;
  • 12 500 km³/anno possono essere utilizzati dall’uomo; di questi:
    • 4 430 km³/anno vengono direttamente utilizzati nell’agricoltura (2880 km³/anno), nell’industria (975 km³/anno) e nelle città (300 km³/anno); il dato comprende, peraltro, anche la perdita di riserve per evaporazione (275);
    • 2 350 km³/anno vengono utilizzati “così come sono”, ad esempio per navigazione, pesca e parchi;
• la costruzione di dighe può aumentare di circa il 10% la disponibilità di acqua dolce utilizzabile dall’uomo nel 2025, ma si prevede che per quel tempo la popolazione potrebbe aumentare di circa il 45%;
• l’aumento stimato dell’acqua disponibile può inoltre risultare ottimistico, a causa del crescente inquinamento e del riscaldamento globale.

L’acqua in meteorologia

L’acqua è anche un elemento fondamentale di controllo della meteorologia e del clima terrestre. Il vapore acqueo presente nell’atmosfera può, sotto determinate circostanze, subire dei processi di accrescimento (coalescenza) portando alla formazione di nuvole, e, raggiungendo la saturazione, alla pioggia o ad altre forme di precipitazioni atmosferiche. Grazie a questi eventi l’acqua può ridistribuirsi sul territorio, venendo anche accumulata nei ghiacciai polari o in quelli presenti ad elevate altitudini. L’abbondanza o meno di precipitazioni acquose nelle varie aree geografiche ne stabilisce il clima, da estremi di aridità fino alle foreste tropicali, e di conseguenza la biodiversità e le risorse.

L’acqua e l’uomo

Diritto all’acqua e Politica dell’acqua.

Essendo l’acqua un bene irrinunciabile per la vita, la proprietà e la gestione dell’acqua, delle infrastrutture e dei servizi idrici è oggetto di questioni di diritto e di politica.

L’acqua nella storia della civiltà e nelle religioni

Acqua (elemento).

Rituale dell’acqua nella cultura indiana. L’acqua ha svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo delle prime civiltà antiche, che erano situate lungo i grandi fiumi dell’Oriente: il Nilo per la civiltà egizia, il Tigri e l’Eufrate per le civiltà mesopotamiche (Sumeri,Babilonesi e Assiri), lo Huang He (Fiume Giallo) per la Cina, l’Indo e il Gange per l’India. I grandi bacini fluviali costituivano un’opportunità per la maggior fertilità del suolo e per la facilità dei trasporti, ma determinavano un’organizzazione sociale più complessa necessaria per gestire i conflitti per le risorse e per affrontare la costruzione e manutenzione di imponenti sistemi di irrigazione e di protezione dalle alluvioni. Minore, ma tutt’altro che trascurabile, fu anche l’importanza dei mari interni, soprattutto il mar Mediterraneo, che facilitavano i commerci e i contatti culturali fra popoli lontani, con la formazione di civiltà prevalentemente dedicate al commercio (anzitutto i Fenici). L’importanza dell’acqua è riconosciuta nelle religioni e nei sistemi filosofici sin dai tempi antichi. Molte religioni venerano dei legati all’acqua o i corsi d’acqua stessi (ad esempio, il Gange è una dea per l’induismo). Ancora, semidivinità particolari, chiamate Ninfe, sono posti nella mitologia greca a guardia di particolari fonti d’acqua.^[108] L’acqua, poi, fu considerata un elemento primigenio presso molti popoli, anche molto lontani fra loro; ad esempio in Cina venne identificata con il caos, da cui ha avuto origine l’universo, mentre nella Genesi compare già nel secondo versetto, prima della luce e delle terre emerse. Anche il filosofo greco Talete associò l’acqua all’origine di tutte le cose e asserì che la sua scorrevolezza è in grado di spiegare anche i mutamenti delle cose stesse.^[109] Anche in Polinesia l’acqua venne considerata la materia prima fondamentale. Con lo sviluppo dei primi sistemi filosofici, l’acqua venne affiancata da pochi altri elementi primigenii senza perdere la sua importanza. In tutte le civiltà antiche era molto diffusa la convinzione che la molteplicità della natura potesse essere ricondotta alla combinazione di pochissimi elementi costitutivi: l’acqua, appunto, il fuoco, la terra e l’aria (o il legno) ed eventualmente una quinta essenza. Così ad esempio in oriente il taoismo cinese include l’acqua fra i suoi cinque elementi con terra, fuoco, legno e metallo.^[110] In Occidente anche Empedocle (492 a.C. circa – 430 a.C. circa) annoverò l’acqua fra i quattro elementi fondamentali, ai quali Platone nel Timeo aggiunse l’etere. Lo stesso Aristotele (384 a.C. – 322 a.C.) sosteneva che la materia fosse formata dall’interazione dei quattro elementi citati da Empedocle. L’albero della vita nella Qabbalah, in cui è inclusa la Sefirah Chessed, associata all’acqua.

L’indispensabilità dell’acqua per il fiorire della vita colpì molte civiltà. Ad esempio, nella lingua sumera “a” significa sia “acqua” sia “generazione”. Nella maggior parte delle religioni, quindi, l’acqua è diventata un simbolo di rinnovamento e perciò di benedizione divina. Essa compare logicamente nei riti di “purificazione” e di rinascita di molti culti, ad esempio nei riti di immersione del battesimo cristiano e nelle abluzioni dell’ebraismo e dell’islam. Anche nello scintoismo l’acqua è usata nei rituali di purificazione di persone o luoghi. tradizione sapienzale mistica ebraica della Cabala ebraica individua nell’acqua il simbolo della Sefirah Chessed indicante la qualità divina della Misericordia, della gentilezza e della grandezza; molti i riferimenti della Torah all’acqua, anche suo simbolo. Secondo l’esegesi ebraica lo stesso termine “Ebreo“, in ebraico Yivrì, significa “colui che viene da oltre il fiume” ed è presente nella Bibbia ebraica, usato per la prima volta riguardo ad Abramo. Il termine ebraico che traduce la parola “acqua”, maim, se associato al termine esh, “fuoco”, forma la parola shamaim che significa “cielo”: si ritiene infatti che i cieli presentino l’unione di acqua e fuoco.^[

Mircea Eliade ha studiato analiticamente i miti acquatici nelle varie religioni: “Le acque simboleggiano la totalità delle virtualità”. Eliade ha considerato:

L’attribuzione all’acqua di caratteristiche negative è molto più rara e recente. Nel XVI secolo, durante l’epidemia della peste, si pensò che l’acqua favorisse il contagio, “aprendo” i pori della pelle attraverso cui si sarebbero infiltrati i presunti agenti patogeni, chiamati seminaria, per cui si riteneva che il lavaggio del corpo indebolisse l’organismo, ed era pertanto sconsigliato.

Usi dell’acqua Acqua potabile

L’acqua riveste un ruolo centrale in una moltitudine di campi. Sostanzialmente si possono suddividere gli usi dell’acqua in Usi civili:

Sebbene l’acqua ricopra il 70.8% della superficie terrestre, la maggior parte di questa non è utilizzabile direttamente, in quanto necessita di particolari trattamenti, che sono diversificati a seconda dell’utilizzo a cui l’acqua è destinata.

Acqua leggera e acqua pesante]

Nell’ingegneria nucleare l’acqua comune viene detta acqua leggera quando viene impiegata come refrigerante/moderatore del nocciolo di un LWR, sia in condizioni sottoraffreddate (reattori PWR) sia in condizioni di ebollizione (reattori BWR). L’origine di questo termine deriva dalla contrapposizione con il termine acqua pesante, che identifica una sostanza chimicamente simile all’acqua ma in cui l’isotopo più comune dell’idrogeno di peso 1 è sostituito con l’isotopo deuterio di peso 2; l’acqua pesante è impiegata come moderatore/refrigerante nei reattori CANDU.

Trattamenti delle acque

L’acqua può subire diversi trattamenti per la rimozione di inquinanti e per la correzione di alcune caratteristiche chimico-fisiche; la progettazione di impianti di trattamento richiede delle analisi preliminari dell’acqua grezza che possano esprimere con chiarezza tutte le sostanze in essa contenute (le cui concentrazioni sono solitamente espresse con unità di misura in ppm o ppb) e determinare le sue caratteristiche microbiologiche.

I trattamenti che vengono effettuati sull’acqua dipendono soprattutto dalla loro destinazione, ad esempio l’acqua potabile deve avere un certo contenuto di concentrazione salina, un valore di pH contenuto in un intervallo specifico, una conducibilità elettrica limite, assenza di microrganismi indicatori di inquinamento e di patogeni, mentre un tipo di acqua ad uso agricolo sarà più ricca di minerali.

Il trattamento delle acque reflue prevede una serie di operazioni di tipo chimico-fisico e biologico, suddivise in trattamento primario, trattamento secondario e trattamento terziario, oltre ad una serie di operazioni specifiche per il trattamento dei fanghi I reflui depurati sono generalmente riversati in acque superficiali e in Italia devono rispettare i valori limiti di emissione in relazione agli obiettivi di qualità dei corpi idrici riceventi. Lo scarico di un depuratore, infatti, non deve contenere sostanze inquinanti in concentrazioni tali da interferire con la naturale capacità autodepurativa del corpo idrico né compromettere la vitalità e la biodiversità delle comunità biotiche degli ecosistemi acquatici. I reflui depurati, dopo aver subito un idoneo trattamento terziario, comprensivo di filtrazione su sabbia, adsorbimento su carboni attivi, disinfezione con raggi ultravioletti, biossido di cloro, o altri ossidanti, possono essere riutilizzati soprattutto per un uso irriguo o industriale.

Il trattamento per le acque marine consiste principalmente nell’operazione di dissalazione.

I trattamenti per la potabilizzazione si applicano ad acque superficiali naturali, o provenienti da invasi artificiali, con lo scopo di ottenere acque idonee all’uso umano, che rispettino le norme di qualità stabilite in Italia dal decreto legislativo n.31/2001;questi trattamenti comprendono le operazioni di: Naturalmente non tutte le operazioni elencate sono applicate contemporaneamente, ma queste potranno essere assemblate in schemi diversi, secondo il grado d’inquinamento dell’acqua grezza. Ad esempio, un’acqua poco inquinata potrà subire un trattamento più semplice, consistente in una filtrazione su sabbia seguita da disinfezione. Un’acqua dolce superficiale mediamente inquinata, invece, subirà un trattamento più spinto che, secondo uno schema classico, potrà seguire la successione delle seguenti operazioni: sedimentazione, preossidazione con biossido di cloro, ipoclorito di sodio o altri ossidanti, coagulazione-flocculazione-sedimentazione, filtrazione su sabbia, adsorbimento su carboni attivi e disinfezione finale.

L’acqua nell’industria

L’acqua è solo seconda come capacità termica molare specifica rispetto a qualsiasi sostanza nota, subito dopo l’ammoniaca. Per questa sua caratteristica, viene molto usata come mezzo di trasporto ed accumulo del calore. L’acqua è usata in numerosi processi ed apparecchiature industriali, quali ad esempio il motore a vapore, i generatori di vapore, gli scambiatori di calore ed i radiatori, nonché nei processi dell’industria chimica. Infatti, grazie alle sue proprietà chimiche, l’acqua costituisce l’ambiente di reazione e dissoluzione di molte sostanze, e, per le sue caratteristiche termiche, è un ottimo fluido trasportatore di calore. Inoltre l’acqua viene impiegata per la produzione di energia nelle centrali idroelettriche. Il vapore acqueo è utilizzato per alcuni processi nell’industria chimica. Un esempio è la produzione di acido acrilico. Il possibile effetto dell’acqua in queste reazioni include l’interazione fisico-chimica dell’acqua con il catalizzatore e la reazione chimica dell’acqua con gli intermedi di reazione. – tratto da Wikipedia