Somlyódy László

Az értől az óceánig - a víz: a jövő kihívása

I. Mi a víz?

1. A csodálatos vízmolekula és az élet

A tudományban, de sokszor a művészetekben is tapasztaljuk, hogy a legegyszerűbb a legszebb és a legtökéletesebb. Ilyen csoda a vízmolekula: a létező legegyszerűbb és legkisebb aszimmetrikus molekula (a 16-os tömegszámú oxigén atomhoz két, egymással 105°-os szöget bezáró, 1-es tömegszámú hidrogén atom kapcsolódik). Liliputi mérete 10-10 m vagy 10-13 km nagyságrendű, de tulajdonságai ennek ellenére tavak, folyók, vízgyűjtők, kontinensek és a földgolyó sorsát befolyásolják. A legfontosabb jellemzője talán a hidrogénhíd-kötés: az egyes molekulák szilárd és folyékony halmazállapotban egyaránt nagy erővel kapcsolódnak egymáshoz. Ez sokféle következménnyel jár. A víz az egyetlen folyadék, amelynek a sűrűsége a hőmérséklet függvényében - "anomálisan" - maximummal bír (4°C-on), minden más hőfokon kisebb. Ez a magyarázata a mély tavak rétegződésének és a sekély tavakétól alapvetően eltérő "szabályos" viselkedésének (a sekély állóvizekben a rétegződést a szél által bevitt kinetikus energia nem engedi kialakulni). A jég térfogati tágulása okozza a kőzetek fizikai mállását, ami a talajképződés első lépése, valamint azt, hogy a jég úszik a vízen, s így megvédi az alatta levő víztömeget és élővilágot a befagyástól, illetve a lehűléstől.

A víz forrásával járó térfogati munkát hasznosítja az ipari társadalom kulcsfontosságú technikai újítása, a gőzgép, illetve az újabb erőművekben a gőzturbina. A víz mindent old, ami képes a hidrogénhíd-kötésben részt venni. Ezért alakulhatott ki az élet - a fehérjemolekulák hidratált állapota - az ősóceánokban, de a genetikai információt hordozó DNS sem létezne víz nélkül. A légkör oxigéntartalma, amely lehetővé tette az élet kifejlődését, fotoszintézisből származik, amelyben a víz nélkülözhetetlen reakciópartner. A Homo sapiens mintegy 60 %-ban víz. Táplálékunk jelentős részére ugyanez igaz (burgonya - 78 %, tojás - 75 %, marhahús - 64 %, pizza - 48 %, kenyér - 38 %, vaj - 16 % stb.). Az ember megél egy hónapig élelem nélkül, de tiszta víz nélkül csak néhány napig.

A víz az egyetlen közeg, mely szűk hőmérsékleti tartományon belül mindhárom halmazállapotban megtalálható. A fázisváltások teszik lehetővé a víz hidrológiai körforgását, aminek hajtóereje a napenergia. A folyamat nagyléptékű desztillációként képzelhető el. A vízmolekulák párolgás révén az óceánból a légkörbe lépve hátrahagyják a sóikat és szennyezőanyagaikat, és ennek eredményeként "tiszta" édesvíz jut a szárazföldek fölé, mely azonban tartalmazza a légkörből beoldódott gázokat. A lehulló csapadék a talajból és a kőzetekből különböző anyagokat old ki, miközben a felszíni vizekbe (majd a folyókon keresztül a tengerekbe és az óceánokba) fut, vagy a viszonylag lassabban megújuló felszín alatti vizekbe szivárog. (Képzeljék el az összes "drámát", amit egy vízmolekula évezredek során átélhet, belegondolni is rossz ...)

1. ábra

2. ábra

3. ábra

A Föld globális vízkészlete állandó, mintegy 1400 millió km³. Megújuló erőforrásként évente mintegy félmillió km³ víz lép a folytonos, nagy körforgásba, és szállít magával sokféle más anyagot. A nagy körforgás számos térben és időben változó, kicsi ciklus eredője (ez az oka, hogy a vízzel kapcsolatos gondok térségenként változó módon jelentkeznek). A teljes vízkészlet mintegy 2,5 %-a édesvíz. Ezen belül a hasznosítható hányad csupán 0,6 % (folyók, tavak és felszín alatti vizek). A globális vízigény (aminek 80 %-át az öntözés teszi ki) a megújuló készletnek mintegy százada. A gondot a térben és időben roppant egyenlőtlen elosztás jelenti: vízhiányok, aszály és árvizek fordulnak elő. A vízzel ezért gazdálkodni kell, amit a hazai szakma is több száz éve hozzáértéssel tesz.