منابع آب تجدیدپذیر ایران طی چنددهه گذشته از حدود 130 میلیارد مترمکعب به کمتر از 100 میلیارد مترمکعب کاهش یافته وضعیتی که به گفته محققان حوزه آب و محیط ایران را بر اساس شاخص فالکن مارک در محدوده تنش آبی قرار داده و توسعه فناوری های بومی، از نانوحباب و غشاهای نانویی تا سامانه های هوشمند مدیریت شبکه و بازچرخانی پساب، می تواند نقش مهمی در کاهش اثرات این بحران ایفا کند.

به گزارش ایسنا، آب دیگر تنها یک منبع طبیعی نیست، بلکه به یکی از مهمترین مؤلفه های امنیت ملی، توسعه اقتصادی و پایداری اجتماعی کشورها تبدیل شده است. ایران نیز در سال های اخیر تحت تاثیر همزمان تغییرات اقلیمی، کاهش بارندگی، افزایش دما، برداشت بی رویه از منابع آب و ناترازی میان عرضه و تقاضا، با یکی از جدی ترین بحران های آبی تاریخ خود روبه رو شده است؛ بحرانی که آثار آن از افت منابع آب زیرزمینی و فرونشست زمین تا کاهش کیفیت آب، تنش در تأمین آب شرب و مهاجرت های ناشی از کم آبی قابل مشاهده است.

در چنین شرایطی، توسعه فناوری های نوین، به ویژه فناوری های نانو، تصفیه و بازچرخانی آب، سامانه های هوشمند مدیریت شبکه و کاهش هدررفت، به یکی از مهم ترین راهبردهای مقابله با این بحران تبدیل شده است. امیرحسین صادق زاده، کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد توسعه فناوری های نانو و میکرو در گفت وگو با ایسنا، ضمن تشریح ابعاد بحران آب در ایران، از نقش فناوری های بومی در مدیریت این چالش سخن گفته است.

امیرحسین صادق زاده، کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد توسعه فناوری های نانو و میکرو، گفت: تغییرات اقلیمی با تغییر الگوی بارش ها در دهه اخیر و کاهش نزولات جوی نسبت به میانگین بلندمدت، نقش مهمی در تشدید بحران آب کشور داشته است، اما بخش عمده بحران کنونی ناشی از برداشت بیش از ظرفیت منابع آب تجدیدپذیر و ناترازی ایجادشده میان عرضه و تقاضای آب است.

وی با اشاره به آثار تغییر اقلیم بر منابع آبی کشور افزود: تغییر اقلیم در ایران دیگر پدیده ای مربوط به آینده نیست، بلکه واقعیتی است که کشور هم اکنون با آن مواجه است. طی سال های اخیر میانگین بارش سالانه کشور نسبت به میانگین بلندمدت کاهش یافته و همزمان افزایش دما موجب افزایش تبخیر آب های سطحی، تشدید خشکسالی های متوالی در بازه های چندساله و وارد شدن فشار بیشتر بر منابع آب های سطحی و زیرزمینی شده است.

صادق زاده ادامه داد: گزارش های علمی و ارزیابی های هیئت بین دولتی تغییر اقلیم (IPCC) نشان می دهد روند گرمایش و کاهش بارش ها در ایران ادامه خواهد داشت. علاوه بر کاهش میزان بارندگی، الگوی بارش ها نیز تغییر کرده و بارش ها به سمت رخدادهای کوتاه مدت، شدیدتر و غیر قابل پیش بینی تر حرکت کرده اند؛ بارش هایی که عمدتاً به رواناب های سطحی با نفوذ اندک در خاک منجر می شوند و نقش کمتری در تغذیه منابع آب زیرزمینی دارند.

وی خاطرنشان کرد: افزایش دمای هوا همچنین باعث افزایش تبخیر از منابع آب سطحی، کاهش پوشش برفی که منبع اصلی تغذیه رودخانه ها در فصل بهار است و ذوب زودهنگام برف در مناطق کوهستانی شده است. این شرایط جریان پایه رودخانه ها را کاهش داده و منابع آب تجدیدپذیر کشور را به شدت تحت تأثیر قرار داده است.

صادق زاده با تشریح وضعیت منابع آب تجدیدپذیر کشور در مقایسه با چند دهه گذشته، گفت: برای ارزیابی وضعیت منابع آب کشورها از شاخص فالکن مارک (Falkenmark Index) یا شاخص تنش آبی استفاده می شود که در سال 1989 توسط مالین فالکن مارک ، هیدرولوژیست سوئدی، معرفی شد.

به گفته وی این شاخص وضعیت منابع آبی را بر اساس سرانه سالانه منابع آب تجدیدپذیر در چهار سطح بدون تنش با بیش از 1700 مترمکعب، تنش آبی بین 1000 تا 1700 مترمکعب، کمبود آبی بین 500 تا 1000 مترمکعب و کمبود مطلق آب با کمتر از 500 مترمکعب برای هر نفر در سال طبقه بندی می کند.

کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد توسعه فناوری های نانو و میکرو خاطر نشان کرد: طبق برخی از برآوردها، منابع آب تجدیدپذیر سالانه ایران از حدود 130 میلیارد مترمکعب در ابتدای دهه 60 به زیر 100 میلیارد مترمکعب در سال های اخیر کاهش یافته است. در صورت پذیرش برآوردهای فوق، سرانه آب تجدیدپذیر در کشور از حدود 3000 مترمکعب به زیر 1300 مترمکعب در هر نفر در سال رسیده است و کشور را در شرایط تنش آبی مطابق با شاخص فالکن مارک نشان می دهد.

وی با تاکید بر اینکه این وضعیت در سراسر کشور یکسان نیست و شدت تنش آبی در مناطق مختلف تفاوت دارد، اضافه کرد: استان های خراسان رضوی ، خراسان جنوبی ، سمنان ، یزد ، کرمان ، سیستان و بلوچستان ، همچنین استان های اصفهان ، قم و قزوین طی سال های اخیر در آستانه تنش شدید آبی قرار گرفته اند.

صادق زاده درباره چشم انداز منابع آب کشور در صورت تداوم روند کنونی نیز گفت: اگر روند فعلی شامل افزایش دما، کاهش و تغییر الگوی بارش ها، برداشت بی رویه از منابع آب و اصلاح نشدن الگوی کشت و مصرف ادامه یابد، طی 10 تا 20 سال آینده کشور با تشدید بحران منابع آب مواجه خواهد شد.

وی یادآور شد: در چنین شرایطی، پدیده فرونشست زمین در بسیاری از دشت های مهم کشور تشدید می شود؛ به گونه ای که هم اکنون نیز بیش از نیمی از دشت های کشور با این پدیده مواجه هستند. علاوه بر این، شمار بیشتری از چاه های آب به دلیل افت سطح آب های زیرزمینی از چرخه بهره برداری خارج خواهند شد.

این محقق حوزه آب و محیط زیست ستاد نانو، تاکید کرد: ادامه این روند همچنین موجب کاهش محسوس کیفیت آب های زیرزمینی بر اثر افزایش شوری و تشدید آلودگی خواهد شد و در نهایت می تواند زمینه ساز مهاجرت های اجباری از مناطق شرقی و مرکزی کشور شود.

صادق زاده با اشاره به مهمترین چالش های فعلی کشور در تأمین آب شرب، با بیان اینکه چالش های تأمین آب شرب در مناطق مختلف کشور متفاوت است، اظهار کرد: در کلانشهرهایی مانند تهران، کرج، اصفهان و مشهد، منابع آب های سطحی و زیرزمینی به دلیل افزایش مصرف، کاهش کیفیت و فشار فزاینده بر منابع، با افت ذخایر مواجه شده اند. در مقابل، استان های جنوبی و شرقی از جمله سیستان و بلوچستان، هرمزگان و بوشهر بیش از گذشته به آب شیرین کن های دریایی وابسته شده اند؛ راهکاری که علاوه بر هزینه های سنگین، مصرف انرژی بالایی نیز دارد.

کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد توسعه فناوری های نانو و میکرو ادامه داد: آلودگی منابع آب زیرزمینی به آلاینده هایی مانند نیترات، آرسنیک و فلزات سنگین ناشی از فعالیت های صنعتی و مصرف کودهای شیمیایی در بخش کشاورزی، از دیگر چالش های جدی کشور در تأمین آب شرب است. همچنین ورود فاضلاب های صنعتی و شهری با تصفیه ناکافی به محیط زیست و هدررفت بالای آب در شبکه های انتقال و توزیع، بر پیچیدگی این بحران افزوده است.

وی خاطرنشان کرد: هم اکنون بین 20 تا 30 درصد آب شرب در شبکه های انتقال و توزیع هدر می رود که معادل از دست رفتن حدود یک میلیارد مترمکعب آب تصفیه شده در سال است.

صادق زاده در پاسخ به این پرسش که آیا انتقال آب بین حوضه ای راهکار مناسبی برای حل بحران آب است، با تاکید بر اینکه انتقال آب بین حوضه ای راهکاری موقت و پرچالش است و نمی تواند در بلندمدت بحران آب را برطرف کند، افزود: این شیوه پیامدهای زیست محیطی متعددی از جمله خشک شدن تالاب ها و رودخانه های حوضه مبدأ، تخریب اکوسیستم های پایین دست و کاهش کیفیت آب در حوضه مبدأ را به دنبال دارد. علاوه بر این، موجب توزیع ناعادلانه منابع آب می شود؛ به گونه ای که حوضه مبدأ به تدریج با کاهش منابع و آسیب های بیشتر مواجه شده و در مقابل، حوضه مقصد نیز به انتقال آب وابسته می شود.

کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد توسعه فناوری های نانو و میکرو ادامه داد: پروژه های انتقال آب، از جمله تونل کوهرنگ و طرح انتقال آب خلیج فارس به فلات مرکزی، هزینه های مالی و انرژی بسیار بالایی دارند و فشار قابل توجهی بر بودجه و منابع مالی کشور وارد می کنند.

وی تأکید کرد: انتقال آب بین حوضه ای تنها در موارد محدود و پس از انجام کامل مطالعات ارزیابی اثرات زیست محیطی، رعایت حقابه های زیست محیطی حوضه مبدأ و به عنوان راهکاری مکمل برای تأمین آب مناطق کم آب قابل استفاده است.

صادق زاده به نقش نشت و هدررفت آب در شبکه های توزیع شهری اشاره کرد و یادآور شد: برآوردها نشان می دهد میزان آب بدون درآمد در بسیاری از شهرهای کشور بین 20 تا 30 درصد است که بخشی از آن ناشی از نشت فیزیکی شبکه و بخشی دیگر ناشی از خطاهای اندازه گیری، اشتباهات کنتورخوانی و مصارف ثبت نشده یا برداشت های غیرمجاز است.

وی افزود: هدررفت واقعی آب شامل نشت از لوله ها، اتصالات و انشعابات است که با نوسازی شبکه های فرسوده، اجرای سامانه های پایش فشار و استفاده از فناوری ها و سامانه های هوشمند تشخیص نشت، می توان آن را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

صادق زاده خاطرنشان کرد: میزان فعلی هدررفت آب معادل حدود یک میلیارد مترمکعب آب تصفیه شده در سال است و اگر تنها نیمی از این میزان کاهش یابد، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف آب شهری حاصل خواهد شد.

وی یادآور شد: بر اساس آمار، متوسط هدررفت آب در شبکه های توزیع و انتقال کشورهای عضو سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) حدود 15 درصد است.

صادق زاده در تشریح مهمترین فناوری های بومی توسعه یافته در حوزه آب طی سال های اخیر گفت: با توجه به تشدید بحران آب و همچنین محدودیت های ناشی از تحریم ها در صنعت آب، ایران به سمت توسعه فناوری های نوین، به ویژه نانوفناوری، در حوزه تأمین، تصفیه و بازچرخانی آب حرکت کرده است. یکی از مهمترین دستاوردهای بومی در این حوزه، توسعه فناوری نانوحباب در فرآیندهای هوادهی، گندزدایی و اختلاط در تصفیه خانه های آب و فاضلاب شهری و صنعتی است. به کارگیری این فناوری علاوه بر کاهش مصرف انرژی، موجب افزایش ظرفیت بهره برداری از تصفیه خانه ها بدون نیاز به توسعه فیزیکی و در نهایت کاهش هزینه های عملیاتی می شود.

این کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد نانو و میکرو معاونت علمی ریاست جمهوری ادامه داد: از میان مزایای متعدد فناوری نانوحباب، افزایش ظرفیت بهره برداری از تصفیه خانه های موجود و امکان تغییر فرآیند عملکرد برخی سامانه ها، از جمله برکه های تثبیت، اهمیت ویژه ای دارد؛ زیرا به جای صرف هزینه های سنگین برای احداث واحدهای جدید، می توان با تجهیز تأسیسات موجود به این فناوری، ظرفیت تصفیه را افزایش داد و هزینه های سرمایه گذاری را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

وی با اشاره به دیگر فناوری های بومی این حوزه اظهار کرد: پکیج های مدرن تصفیه و بازچرخانی پساب صنعتی از دیگر فناوری های توسعه یافته در کشور هستند که به صورت سامانه های یکپارچه طراحی شده اند و با ترکیب چند فناوری پیشرفته، امکان استفاده مجدد از آب در چرخه های تولید صنعتی را فراهم می کنند.

صادق زاده افزود: این سامانه ها به فضای کمی برای احداث نیاز دارند و از فناوری اکسیداسیون پیشرفته برای تجزیه آلاینده های مقاوم، بدون نیاز به مصرف مواد شیمیایی اضافی، بهره می برند. همچنین نانومواد و منعقدکننده های پیشرفته، ذرات کلوییدی و آلاینده های موجود در آب را حذف می کنند.

وی خاطرنشان کرد: در مرحله نهایی این فرآیند نیز غشاهای نانویی به کار گرفته می شوند که با حذف ذرات، یون ها و سایر آلاینده ها، آبی با خلوص بسیار بالا تولید کرده و امکان بازگرداندن آن به چرخه تولید و صنعت را فراهم می کنند.

صادق زاده با اشاره به دیگر فناوری های بومی مورد استفاده در صنعت آب، گفت: پلی الکترولیت ها یا فلوکولانت ها از دیگر فناوری های توسعه یافته در این حوزه هستند که به عنوان ترکیبات شیمیایی برای جداسازی ذرات جامد معلق از آب به کار می روند. این مواد که با فرمولاسیون های جدید قابلیت تولید در ساختارهای نانویی را نیز دارند، به عنوان مواد لخته ساز در فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرند.

وی افزود: پلی الکترولیت ها در انواع آنیونی، کاتیونی و نانیونیک (غیریونی یا خنثی) تولید می شوند و با ایجاد لخته، ذرات جامد موجود در آب را به صورت دانه ای یا ورقه ای از فاز مایع جدا کرده و راندمان فرآیندهای تصفیه را افزایش می دهند.

این کارشناس حوزه آب و محیط زیست با بیان اینکه توسعه فناوری های نوین در صنعت آب همچنان ادامه دارد، اظهار کرد: در سال های گذشته فناوری های متعددی در این حوزه توسعه یافته و برای گسترش برخی دیگر نیز برنامه ریزی شده است.

وی ادامه داد: جاذب های نانویی برای حذف آلاینده هایی مانند نیترات، آرسنیک و فلزات سنگین، غشاهای نانویی پلیمری و سرامیکی برای تصفیه آب، فیلترهای نانویی برای پیش تصفیه، غشاهای تبادل یونی مورد استفاده در فرآیندهای الکترودیالیز، رسوب شکن های نانویی، ژئوممبران های نانویی و سامانه های بازیابی انرژی در فرآیند اسمز معکوس (RO) از جمله فناوری هایی هستند که طی سال های اخیر در کشور توسعه یافته یا در دستور کار توسعه قرار دارند.

صادق زاده خاطرنشان کرد: همچنین توسعه حسگرها و سنجش گرهای هوشمند برای پایش کمی و کیفی آب و نشت یاب های نانویی و هوشمند از دیگر فناوری هایی است که می تواند نقش مهمی در افزایش بهره وری، کاهش هدررفت آب و ارتقای مدیریت منابع آب کشور ایفا کند.