この記事の主題は「質量保存の法則(Law of Conservation of Mass)」というフランス人化学者であるAntoine Lavoisierの有名な名句を言い換えています。 質量は、化学反応により生成されるものでも破壊されるものでもないということを確証しました。水にも似たようなことが起こります。この変換のプロセスがよく知られている水循環です。

水循環

水はその分子が二つの水素原子と一つの酸素原子(H2O)を含む物質です。水には3つの状態が存在します:個体、液体と気体です。水は地球上に存在するほとんどの生命体にとってその起源であり存続に必須のものです。プロセスを通して水は数々の変換を起こし常に変化しています。

太陽光エネルギーは水を蒸発させます。水の形態が雨や雪、雹に関わらず、濃縮されると重力は沈殿を誘発します。これにより継続的に変化が起こります:水サイクル

ストレージとフロー

水サイクルは主に2つのプロセスを持っています:第一のプロセスは水貯留です。第二のプロセスは一つの貯留からその他へ流れを起こすことです。液体形態の貯留の例として、海、湖、帯水層、雲があります。そうです、雲もなのです!たいていの人は雲は水蒸気からできるものだと考えていますが、実際は液体の状態でたくさんの微小液滴を含んでいます。個体の形態では、氷河や季節の雪が水を集めます。最後に液体の形態として大気が水を貯留します。

以下の百分率はそれぞれの貯留形態による水の分布を示しています:

地球上には大量の水のあることが分かるでしょう。しかしながらわずかなパーセントの水だけが圧倒的大部分の種を保持し 生物の多様性を提供するのです。

水−サイクル−分布−パーセント

水分布

その一方で、水流は水がどのようにある貯留サイクルからその他へ移動するのか表しています。重要な例の一部として:

  • 凝縮: 水蒸気が大気へ拡散するとき、水蒸気は冷却されて凝縮することにより液体に変化します。
  • 沈殿:凝縮することにより、水蒸気は微小液滴となり、代わりに雲に変化します。そこから水は沈殿して液体か個体に変化します。
  • 蒸発と蒸発散: 大表面に貯留している液体水は太陽光エネルギーの作用で水蒸気になる傾向があります。生命体は呼吸で水蒸気を生成しますが、これを蒸発散と呼びます。
  • 浸潤: 地球に降り注ぐ水は土壌に染み込みます。植物は一部を吸収して、その他は蒸散します。またさらに他の一部は濾過されて帯水層になります。
  • 流出: ひとたび地面が飽和すると、水は重力にしたがって地表を流れて、川を形成します。
  • 溶融: 季節の雪が溶けることで水の流れが発生します。

この貯留サイクルにかかる平均的時間を滞留時間と呼びます。滞留時間は数日から数百年と様々です。

 

滞留時間:

割合にしてほんのわずかな水が大多数の種を支えているのです

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水分平衡

世界のシステムは型にはまったものですが、下位系の規模によっては水を生み出しあるいは捕らえることが可能になります。一般に、ある時期の水バランスはその前の状態によって考慮されるもので、流入量からその期間システムから産出された量を除いたものです。金銭と同様の考え方ができます:ある口座のある期間の出入金のバランスを知るためには、(その期間前の)残高とその期間の費用と収入を知る必要があります。

水質

このシナリオに従うと 水不足問題がどうして発生するのでしょうか?一部には使用可能な水のうちわずかなパーセントだけが生命保持していることが挙げられます。水の流れの過程で、水は解離物質か持続的な個体の形態へ変化するために、消費には不適当になります。

さらに、水質は自然のプロセスの一部なのです。例えば、これらは、土壌のミネラルの浸食や有機物の移動、生命体からの蒸発散、水環境における物理的、科学的、生物学的プロセスによって作り出されます。

この乏しい資源の質は人間の行いによっても左右されます。このことから、我々はこの乏しい資源を守らなければならないのです。それはすべての人の責任です。