Nông nghiệp

Người ta ước tính rằng 70% lượng nước trên toàn thế giới được sử dụng để tưới tiêu, với 15–35% lượng nước tưới tiêu bị rút là không bền vững. [6] Cần khoảng 2.000 - 3.000 lít nước để tạo ra đủ thực phẩm đáp ứng nhu cầu ăn uống hàng ngày của một người. [7] Đây là một lượng đáng kể, khi so sánh với lượng cần thiết để uống, tức là từ hai đến năm lít. Để sản xuất lương thực cho hơn 7 tỷ người đang sinh sống trên hành tinh ngày nay, đòi hỏi nước phải lấp đầy một con kênh sâu 10 mét, rộng 100 mét và dài 2100 km.

Thiếu nước tăng

Bài chi tiết: thiếu nước

Xem thêm: Tình trạng khan hiếm nước ở Châu Phi

Khoảng năm mươi năm trước, quan niệm chung cho rằng nước là một nguồn tài nguyên vô hạn. Vào thời điểm đó, có ít hơn một nửa số người hiện tại trên hành tinh. Mọi người không giàu có như ngày nay, tiêu thụ ít calo hơn và ăn ít thịt hơn, vì vậy cần ít nước hơn để sản xuất thực phẩm của họ. Họ yêu cầu một phần ba lượng nước mà chúng ta hiện nay lấy từ các con sông. Ngày nay, sự cạnh tranh về nguồn nước khốc liệt hơn rất nhiều. Điều này là do hiện nay có bảy tỷ người trên hành tinh, việc tiêu thụ thịt và rau quả khát nước của họ đang tăng lên và ngày càng có nhiều sự cạnh tranh đối với nước từ công nghiệp, cây nhiên liệu sinh học ở đô thị hóa và các mặt hàng thực phẩm phụ thuộc vào nước. Trong tương lai, thậm chí sẽ cần nhiều nước hơn để sản xuất thực phẩm vì dân số Trái đất được dự báo sẽ tăng lên 9 tỷ người vào năm 2050. [8] Thêm 2,5 hoặc 3 tỷ người, chọn ăn ít ngũ cốc hơn và có thể thêm nhiều thịt và rau thêm năm triệu km đến con kênh ảo nói trên.

Một đánh giá về quản lý nước trong ngành nông nghiệp đã được thực hiện vào năm 2007 bởi Viện Quản lý Nước Quốc tế ở Sri Lanka để xem liệu thế giới có đủ nước để cung cấp thực phẩm cho dân số ngày càng tăng. [9] Nó đánh giá sự sẵn có hiện tại của nước cho nông nghiệp trên quy mô toàn cầu và vạch ra các địa điểm đang bị khan hiếm nước. Kết quả cho thấy 1/5 dân số thế giới, hơn 1,2 tỷ người, sống ở các khu vực thiếu nước , nơi không có đủ nước để đáp ứng mọi nhu cầu. Hơn 1,6 tỷ người sống trong các khu vực kinh tế khan hiếm nước, nơi mà việc đầu tư vào nước thiếu hoặc không đủ nhân lực khiến chính quyền không thể đáp ứng nhu cầu về nước. Bên cạnh đó, 1/3 dân số thế giới không được sử dụng nước sạch, tức hơn 2,3 tỷ người. Báo cáo cho thấy rằng có thể sản xuất lương thực cần thiết trong tương lai, nhưng việc tiếp tục sản xuất lương thực ngày nay và xu hướng môi trường sẽ dẫn đến khủng hoảng ở nhiều nơi trên thế giới. Để tránh khủng hoảng nước toàn cầu, nông dân sẽ phải cố gắng tăng năng suất để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về lương thực, trong khi ngành công nghiệp và các thành phố tìm cách sử dụng nước hiệu quả hơn. [10]

Ở một số khu vực trên thế giới, tưới tiêu là cần thiết để trồng bất kỳ loại cây trồng nào, ở những khu vực khác, nó cho phép trồng các loại cây có lợi hơn hoặc nâng cao năng suất cây trồng. Các phương pháp tưới khác nhau liên quan đến sự đánh đổi khác nhau giữa năng suất cây trồng, lượng nước tiêu thụ và chi phí vốn của thiết bị và công trình. Các phương pháp tưới như tưới phun theo rãnh và tưới phun trên cao thường ít tốn kém hơn nhưng cũng thường kém hiệu quả hơn, do phần lớn nước bốc hơi, chảy ra hoặc thoát xuống dưới vùng rễ. Các phương pháp tưới khác được coi là hiệu quả hơn bao gồm tưới nhỏ giọt hoặc nhỏ giọt, tưới tăng áp và một số loại hệ thống tưới phun trong đó các vòi phun được vận hành gần mặt đất. Những loại hệ thống này, mặc dù đắt hơn, thường mang lại tiềm năng lớn hơn để giảm thiểu dòng chảy, thoát nước và bốc hơi. Bất kỳ hệ thống nào được quản lý không đúng cách đều có thể gây lãng phí, tất cả các phương pháp đều có tiềm năng mang lại hiệu quả cao trong điều kiện thích hợp, thời điểm và quản lý tưới thích hợp. Một số vấn đề thường không được xem xét đầy đủ là nhiễm mặn nước ngầm và tích tụ chất gây ô nhiễm dẫn đến suy giảm chất lượng nước.

Khi dân số toàn cầu tăng lên và khi nhu cầu về lương thực tăng lên trong một thế giới có nguồn cung cấp nước cố định, thì có những nỗ lực đang được tiến hành để học cách sản xuất nhiều lương thực hơn với ít nước hơn, thông qua những cải tiến trong phương pháp tưới tiêu [11] [12] và công nghệ, quản lý nước nông nghiệp, các loại cây trồng và giám sát nước. Nuôi trồng thủy sản là một ngành nông nghiệp sử dụng nước nhỏ nhưng đang phát triển. Thủy sản thương mại nước ngọt cũng có thể được coi là mục đích sử dụng nước trong nông nghiệp, nhưng thường được chỉ định mức độ ưu tiên thấp hơn so với thủy lợi (xem Biển Aral và Hồ Kim tự tháp).

Công nghiệp

Người ta ước tính rằng 22% lượng nước trên toàn thế giới được sử dụng trong công nghiệp. [6] Các nhà máy sử dụng công nghiệp chính bao gồm đập thủy điện, nhà máy nhiệt điện sử dụng nước để làm mát, nhà máy lọc quặng và dầu sử dụng nước trong các quá trình hóa học và các nhà máy sản xuất sử dụng nước làm dung môi. Lượng nước rút có thể rất cao đối với một số ngành, nhưng mức tiêu thụ nói chung thấp hơn nhiều so với ngành nông nghiệp.

Nước được sử dụng trong sản xuất điện tái tạo. Năng lượng thủy điện tạo ra năng lượng từ lực của nước chảy xuống dốc, làm động một tua bin nối với máy phát điện. Thủy điện này là một nguồn năng lượng tái tạo, chi phí thấp, không gây ô nhiễm. Đáng chú ý, thủy điện cũng có thể được sử dụng để phụ tải không giống như hầu hết các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục. Cuối cùng, năng lượng trong một nhà máy thủy điện được cung cấp bởi mặt trời. Nhiệt từ mặt trời làm bốc hơi nước, ngưng tụ thành mưa ở độ cao lớn hơn và chảy xuống dốc. Cũng có các nhà máy thủy điện tích năng sử dụng điện lưới để bơm nước lên dốc khi nhu cầu thấp và sử dụng nước dự trữ để sản xuất điện khi nhu cầu cao.

Các nhà máy thủy điện thường yêu cầu tạo ra một hồ nhân tạo lớn. Bốc hơi từ hồ này cao hơn bốc hơi từ sông do diện tích bề mặt tiếp xúc với các nguyên tố lớn hơn, dẫn đến tiêu thụ nước cao hơn nhiều. Quá trình dẫn nước qua tuabin và các đường hầm hoặc đường ống cũng nhanh chóng loại bỏ nước này khỏi môi trường tự nhiên, tạo ra sự rút nước. Tác động của việc rút lui này đối với động vật hoang dã rất khác nhau tùy thuộc vào thiết kế của máy phát điện.

Nước có áp được sử dụng trong máy cắt tia nước và phun nước. Ngoài ra, súng nước áp suất rất cao được sử dụng để cắt chính xác. Nó hoạt động rất tốt, tương đối an toàn và không gây hại cho môi trường. Nó cũng được sử dụng trong việc làm mát máy móc để tránh quá nhiệt hoặc ngăn lưỡi cưa bị quá nhiệt. Đây thường là một nguồn tiêu thụ nước rất nhỏ so với các mục đích sử dụng khác.

Nước cũng được sử dụng trong nhiều quy trình công nghiệp quy mô lớn, chẳng hạn như sản xuất nhiệt điện, lọc dầu, sản xuất phân bón và các nhà máy hóa chất khác, và khai thác khí tự nhiên từ đá phiến sét. Việc thải nước chưa qua xử lý từ các mục đích sử dụng công nghiệp là ô nhiễm. Ô nhiễm bao gồm các chất hòa tan thải ra (ô nhiễm hóa học) và nhiệt độ nước tăng lên (ô nhiễm nhiệt). Ngành công nghiệp đòi hỏi nước tinh khiết cho nhiều ứng dụng và sử dụng nhiều kỹ thuật lọc khác nhau cả trong cấp và xả nước. Hầu hết lượng nước tinh khiết này được tạo ra tại chỗ, từ nước ngọt tự nhiên hoặc từ nước xám của thành phố. Lượng nước tiêu thụ công nghiệp nói chung thấp hơn nhiều so với lượng nước rút, do luật yêu cầu nước xám công nghiệp phải được xử lý và trả lại môi trường. Các nhà máy nhiệt điện sử dụng tháp giải nhiệt có mức tiêu thụ cao, gần bằng lượng nước rút của chúng, vì phần lớn nước rút ra được bay hơi như một phần của quá trình làm mát. Tuy nhiên, việc rút lại thấp hơn trong các hệ thống làm mát một lần.

Sử dụng trong gia đình (hộ gia đình)

Người ta ước tính rằng 8% lượng nước sử dụng trên toàn thế giới là cho mục đích sinh hoạt. [6] Chúng bao gồm nước uống, tắm, nấu ăn, xả toilet, dọn dẹp, giặt giũ và làm vườn. Peter Gleick ước tính nhu cầu nước sinh hoạt cơ bản vào khoảng 50 lít mỗi người mỗi ngày, không bao gồm nước tưới vườn. Nước uống là nước có đủ chất lượng để có thể tiêu thụ hoặc sử dụng mà không có nguy cơ gây hại trước mắt hoặc lâu dài. Nước như vậy thường được gọi là nước uống được. Ở hầu hết các nước phát triển, nước cung cấp cho sinh hoạt, thương mại và công nghiệp đều đạt tiêu chuẩn nước uống mặc dù chỉ có một tỷ lệ rất nhỏ được tiêu thụ hoặc sử dụng trong chế biến thực phẩm.

Giải trí

Quản lý bền vững tài nguyên nước (bao gồm cung cấp nguồn cung cấp nước uống và tưới tiêu an toàn và đáng tin cậy, vệ sinh đầy đủ, bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh và chống lũ lụt) đang đặt ra những thách thức to lớn ở nhiều nơi trên thế giới.

Sử dụng nước cho mục đích giải trí thường là một tỷ lệ rất nhỏ nhưng đang tăng lên trong tổng lượng nước sử dụng. Việc sử dụng nước giải trí chủ yếu gắn liền với các hồ chứa. Nếu một hồ chứa được giữ đầy hơn so với mức bình thường để giải trí, thì nước được giữ lại có thể được phân loại là sử dụng giải trí. Việc xả nước từ một số hồ chứa cũng được tính đến thời điểm để tăng cường hoạt động chèo thuyền trên mặt nước trắng, đây cũng có thể được coi là một cách sử dụng giải trí. Các ví dụ khác là người câu cá, người trượt nước, người đam mê thiên nhiên và người bơi lội.

Việc sử dụng giải trí thường không tiêu tốn. Các sân gôn thường được nhắm mục tiêu là sử dụng quá nhiều nước, đặc biệt là ở những vùng khô hạn hơn. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ liệu việc tưới tiêu giải trí (bao gồm cả vườn tư nhân) có ảnh hưởng đáng kể đến tài nguyên nước hay không. Điều này phần lớn là do không có sẵn dữ liệu đáng tin cậy. Ngoài ra, nhiều sân gôn sử dụng nước thải sơ cấp hoặc nước thải được xử lý riêng, điều này có ít ảnh hưởng đến nguồn nước uống được.

Một số chính phủ, bao gồm cả Chính phủ California, đã coi việc sử dụng sân gôn là hoạt động nông nghiệp nhằm giảm nhẹ cáo buộc của các nhà môi trường về việc lãng phí nước. Tuy nhiên, sử dụng các số liệu trên làm cơ sở, hiệu quả thống kê thực tế của việc phân công lại này gần bằng không. Tại Arizona, một tổ chức vận động hành lang đã được thành lập dưới hình thức Hiệp hội Công nghiệp Golf, một nhóm tập trung vào việc giáo dục công chúng về cách chơi gôn trong môi trường.

Việc sử dụng giải trí có thể làm giảm khả năng cung cấp nước cho những người dùng khác tại những thời điểm và địa điểm cụ thể. Ví dụ, nước được giữ lại trong hồ chứa để cho phép chèo thuyền vào cuối mùa hè không có sẵn cho nông dân trong vụ gieo trồng mùa xuân. Nước thải cho các bè nước trắng có thể không có sẵn để sản xuất thủy điện trong thời gian nhu cầu điện cao nhất.

Môi trường

Sử dụng nước trong môi trường rõ ràng cũng là một tỷ lệ rất nhỏ nhưng đang tăng lên trong tổng lượng nước sử dụng. Nước môi trường có thể bao gồm nước được lưu trữ trong các bể chứa và được thải ra cho các mục đích môi trường (nước môi trường được giữ lại), nhưng thường là nước được giữ lại trong các đường thủy thông qua các giới hạn quy định về tính trừu tượng. Việc sử dụng nước trong môi trường bao gồm tưới nước cho các vùng đất ngập nước tự nhiên hoặc nhân tạo, các hồ nhân tạo nhằm mục đích tạo môi trường sống cho động vật hoang dã, thang cá và việc xả nước từ các hồ chứa theo thời gian để giúp cá đẻ trứng hoặc để khôi phục các chế độ dòng chảy tự nhiên hơn [14]

Giống như việc sử dụng cho mục đích giải trí, việc sử dụng môi trường là không tiêu hao nhưng có thể làm giảm khả năng cung cấp nước cho những người sử dụng khác tại những thời điểm và địa điểm cụ thể. Ví dụ, việc xả nước từ hồ chứa để giúp cá đẻ trứng có thể không có sẵn cho các trang trại ở thượng nguồn và nước được giữ lại trong một con sông để duy trì sức khỏe đường thủy sẽ không có sẵn cho những người khai thác nước ở hạ lưu.