A Terra abriga mais de 1.386.000.000 km3 (a quantidade de água para encher 565 trilhões de piscinas olímpicas) de água preciosa. A água é abundante e pode ser facilmente encontrada em todos os seus três estados físicos: como gelo, líquido e vapor de água gasoso. No entanto, a maior parte da água aparece como água salgada nos oceanos, que cobrem mais de 70% da superfície da Terra. A água salgada não pode ser consumida pelos seres humanos porque a salinidade faz com que as células do nosso corpo se desidratem. A coluna da esquerda na Figura 11 mostra a distribuição de toda a água na Terra.

distribution of water chart
Figura 11: Distribuição da Água na Terra. 1
 

Olhando adiante

image

Você aprenderá na seção Água e Ética que a água é um “direito humano”. Você entenderá porque quando vir o quanto a água é essencial para a vida e como está deficiente o seu suprimento.

Apenas 2,5% do suprimento total de água é água doce, a forma necessária para suportar a vida animal e vegetal, incluindo atividades humanas essenciais como beber, cozinhar, limpar, tomar banho, agricultura e indústria (figura 12).

Ao estudar as colunas do meio e da esquerda na Figura 11, você vê que quase 69% da água doce da Terra está congelada em geleiras e calotas polares. Os 31,4% restantes são encontrados em aquíferos subterrâneos e corpos d’água superficiais. Com o rápido derretimento das geleiras e das calotas polares, grande parte da água doce armazenada na Terra está derretendo e se misturando com os oceanos, tornando-a indisponível para uso humano.

illustration of fresh water on earth
Figura 12: Acessibilidade de toda a água na Terra. 2

Além da água congelada armazenada nas geleiras, existem três fontes primárias de água doce líquida armazenada na Terra. A primeira é a água superficial, a água encontrada em lagos, pântanos ou rios. A água superficial é criada pela precipitação acumulada em uma bacia de drenagem ou bacia hidrográfica. A segunda fonte é a água subterrânea, que se acumula nos pequenos espaços entre cascalho e solo ou dentro de aquíferos subterrâneos. A água subterrânea é recarregada tanto pela precipitação quanto pela terceira fonte de água doce: fluxos subfluviais. Os fluxos subfluviais são as águas que se movem através da zona hiporreica que se encontra logo abaixo da superfície do sedimento de uma planície aluvial ou leito de rio. O fluxo subfluvial é muito dinâmico. Quando o lençol freático é baixo, o fluxo subfluvial se recarrega ou repõe a água do lençol freático. Quando os recursos do solo estão completamente saturados, a água é forçada a voltar para cima através da zona hiporreica e do próprio rio, um processo chamado de descarga.

Olhando adiante

looking_ahead

Na seção Ação adiante, você aprenderá sobre as ações que estão sendo tomadas na Indonésia para lidar com as inundações causadas pelo desmatamento.

Água doce limpa e acessível é rara e distribuída de forma desigual pelo mundo. Já abordamos esse problema no estudo de caso do Ganges, que abriu este capítulo. A disponibilidade de água limpa varia muito de um lugar para outro por dois motivos. A primeira é a variação natural no ciclo hidrológico, que já foi discutida. A segunda é a intervenção humana, que discutiremos adiante. As atividades humanas tiveram um grande impacto na distribuição natural da água. Essas intervenções incluem a divisão da água para a agricultura, o desmatamento, a indústria e a queima de combustíveis fósseis. Ao longo do tempo, a atividade humana também contribuiu para a mudança climática global, o que também altera bastante a distribuição de água. Temperaturas globais mais altas causam:

  • aumento da evaporação das superfícies dos oceanos e terras
  • aumento da precipitação sobre oceanos e terras; aumento na intensidade das chuvas
  • acidificação do oceano devido à dissolução do dióxido de carbono da Atmosfera em H2O
  • menos neve; menos reconstrução de geleiras e neve de grandes altitudes
  • tempestades frequentes e intensas; furacões, tornados, monções, tufões
  • derretimento de calotas de gelo; níveis do mar mais altos

É claro que as comunidades humanas também manipularam diretamente o fluxo de água por razões socioeconômicas. As tecnologias criadas para garantir acesso confiável à água para uso humano mudaram o curso dos rios, criaram e esgotaram os recursos superficiais e drenaram os aquíferos, como vimos no rio Ganges. O capítulo seguinte sobre sistemas alimentares discutirá detalhadamente como a agricultura industrial moderna tem impactado os recursos hídricos dessas maneiras.

Acesso Humano à Água

Olhando adiante

image

A ética ambiental deve dar atenção especial às necessidades de água dos pobres.

Os seres humanos obtêm a maior parte da água que utilizam a partir de sua bacia de drenagem ou bacia hidrográfica local. As pessoas geralmente obtêm essa água de aquíferos subterrâneos (poços de água subterrânea), desvio direto de rios e de reservatórios ou tanques de retenção. A água subterrânea fornece 20% da água para todos os usos no mundo. Na Europa, as águas subterrâneas fornecem entre 50 e 70% da água potável. Nos Estados Unidos, 75% dos sistemas de abastecimento municipais são extraídos das águas subterrâneas. A maioria dos países fora dos trópicos depende das águas subterrâneas para a produção agrícola. Na Arábia Saudita e na Jamahiriya Árabe Líbia, 90% da água utilizada na agricultura é extraída das águas subterrâneas. A Índia tem quase o mesmo percentual, 89%, seguida pela Tunísia (85%), África do Sul (84%), Espanha (80%), Bangladesh (77%), Argentina (70%), Estados Unidos da América ( 68%), Austrália (67%), México (64%), Grécia (58%), Itália (57%) e China (54%).

gathreing water in Bangladesh
Figura 13: Uma mulher no Bangladesh a recolher água. Leia este artigo sobre a crise da água no Bangladesh. Clique aqui para ler um breve relatório da Organização Mundial de Saúde (OMS) sobre o arsénico que afecta o abastecimento de água potável e de alimentos. 3

A dependência humana dos recursos hídricos subterrâneos em muitas regiões é tão grande que a taxa de extração excede em muito a taxa natural de reabastecimento através do ciclo hidrológico. Isso causa vários problemas. A remoção intensa da água dos aquíferos resultou em grave escassez de água e problemas de saúde em países como a Índia e Bangladesh, onde a demanda por água para irrigar colheitas tem sido tão grande que foi necessário cavar poços mais profundos para obter água potável. Os poços profundos contornam as camadas recarregáveis do solo onde a água é naturalmente purificada e atingem camadas não recarregáveis, contendo água que às vezes é contaminada com arsênico. Da mesma forma, à medida que o lençol freático diminui, muitos poços cavados à mão por fazendeiros pobres secam, e eles não podem custear os trabalhos de escavação de um poço mais profundo. Infelizmente, muitas famílias perderam o seu sustento básico e tornaram-se pobres desta forma.

Olhando adiante

image

O ‘valor de sustentabilidade’ ético deve informar como usamos a água para que ela permaneça disponível para as gerações futuras.

Outro problema ocorre em regiões que repousam sobre formações calcárias. A geologia calcária contém grandes cavernas subterrâneas que retêm a água subterrânea. Isso é chamado de topografia cárstica. A extração excessiva de água subterrânea pode resultar no colapso da caverna e no afundamento de camadas superficiais, criando sumidouros às vezes grandes o suficiente para engolir edifícios (veja a Figura 14). De 1972 a 2000, mais de 42 sumidouros de topografia cárstica foram abertos embaixo de casas e estradas em Moscou, somente na Rússia.

O desvio de rios fornece água para áreas que não possuem fontes naturais de água. Como o fluxo do rio é unidirecional, o desvio também reduz a disponibilidade de água para aqueles que vivem na região do rio abaixo, ou pode fazer com que o nível de água a jusante caia tanto que os ecossistemas de lagos e rios podem sofrer ou entrar em colapso. O Rio Colorado, no oeste dos Estados Unidos, por exemplo, não flui mais para o México devido a um século de desvio de água em sete estados dos EUA. Isso privou o povo mexicano da água que os serviu durante séculos.

sinkhole
Figura 14: Grande sumidouro em uma região de topografia cárstica. 4
Reservatórios artificiais são criados represando a água do rio em um lago artificial. Os reservatórios são criados para três finalidades principais: 1) para produção de energia hidrelétrica, 2) para controle de enchentes e 3) como fonte confiável de água para as comunidades locais. Embora os reservatórios tornem a água mais acessível para uso humano local, eles podem criar vários problemas de escassez de água, tanto locais quanto a jusante. Primeiramente, a construção da barragem aumenta a área da superfície da água retida. Isso significa que mais água é diretamente aquecida pelo sol e subsequentemente perdida pela evaporação. Em cada década desde os anos 1970, a quantidade de água perdida através da evaporação de reservatórios em todo o mundo ultrapassou a quantidade de água usada para consumo doméstico e industrial. As barragens também podem impedir que sedimentos ricos em nutrientes sejam transportados rio abaixo, onde são necessários para compor deltas de rios e manter a fertilidade dos solos de várzea. A água mantida nos reservatórios para uso durante os períodos de escassez pode reduzir bastante a fonte de água para as comunidades que vivem a jusante.

Finalmente, quando os reservatórios se enchem, eles submergem a terra seca e sua cobertura vegetal. Uma vez submersas, as plantas morrem e as bactérias decompõem o material vegetal, produzindo metano, um potente gás de efeito estufa. A vegetação em decomposição pode fornecer as condições ideais para as bactérias converterem mercúrio elementar (Hg) em metilmercúrio (CH3Hg). Esta última forma de mercúrio é tóxica para a vida selvagem e para os seres humanos. Mesmo pequenas quantidades de metilmercúrio em peixes consumidos por humanos podem prejudicar o sistema nervoso, especialmente no feto em desenvolvimento.

Usos Humanos e Consequências

O uso humano de água doce é frequentemente dividido em três categorias: doméstica, agrícola e industrial. A quantidade de água doce consumida por cada uma dessas atividades não é uniforme em todo o mundo (ver Figura 15), mas geralmente a agricultura é responsável por 70% do uso mundial de água doce, a indústria por 20% e uso doméstico por apenas 10%. As diferenças regionais de consumo de água são influenciadas pela densidade populacional, nível de desenvolvimento e fatores geográficos, como os tipos de recursos hídricos disponíveis.

Global Water Footprint
Figura 15: Pegada Hídrica Global. 5

Uso doméstico

Uso doméstico da água significa a água usada para tarefas domésticas, como beber, lavar, cozinhar ou regar um jardim. O uso doméstico da água foi a primeira das três categorias a se desenvolver historicamente. Comunidades humanas nômades inicialmente se reuniram e se instalaram temporariamente em torno de fontes de água doce que poderiam satisfazer suas necessidades diárias de subsistência.

Olhando adiante

looking_ahead

Muitos projetos estão em andamento na África para melhorar o acesso à água para uso doméstico. Você aprenderá sobre um desses projetos na seção Ação adiante.

A quantidade e a qualidade da água que uma pessoa pode acessar determinam consideravelmente sua saúde e oportunidade econômica. Os seres humanos precisam de cerca de cinquenta litros (50 litros) de água limpa por dia para manter a saúde. Isso é chamado nosso Basic Water Requirement – BWR (necessidade básica de água). Cinquenta litros é água suficiente para garantir que uma pessoa possa substituir a quantidade que perde todos os dias por meio de atividades regulares (cerca de 1 litro por 1.000 calorias gastas) e água adicional suficiente para manter a higiene, necessidades domésticas de preparar alimentos e evitar doenças. A água usada para o alimento que cultivamos, o gado que criamos ou os bens de consumo e serviços que produzimos é chamada de água embutida (ou virtual). O volume anual de água embutida consumida em todo o mundo é de aproximadamente 1.625 bilhões de metros cúbicos, ou cerca de 40% de todo o consumo de água. A água embutida não está incluída no BWR.

Quando o uso da água é examinado levando em conta a quantidade utilizada por pessoa, ou per capita, fica claro que indivíduos em todo o mundo não têm um acesso igualitário aos recursos hídricos (ver Figura 16). Em 2011, mais de 11% da população mundial (768 milhões de pessoas) não tinham acesso a uma fonte limpa de água potável. Em todo o mundo, 84% das pessoas sem acesso a água doméstica segura vivem em áreas rurais.

O acesso à água é bastante diferente de um lugar para outro, e o mesmo ocorre com a taxa de consumo doméstico. Embora a proporção do uso da água em relação ao Produto Interno Bruto (PIB) tenha caído em muitos países, o americano médio usa mais de 500 litros de água (sem incluir a água embutida) em casa todos os dias; que é trinta e cinco vezes mais água do que a média das pessoas que vivem na África subsaariana, e o dobro da média alemã (Fig. 16).

per capita water use
Figura 16: Uso diário de água per capita em países selecionados. 6

O acesso à água limpa está intimamente ligado ao saneamento e higiene. Juntas, a água suja e a falta de saneamento e higiene adequados contribuem para mais de 80% das doenças infecciosas em todo o mundo, em grande parte devido à contaminação por fezes humanas e de animais. Um único grama de fezes pode conter mais de 10.000.000 de vírus, 1.000.000 de bactérias, 1.000 de cistos de parasitas e 100 de ovos de parasitas.7 Doenças causadas por água contaminada matam mais de 4.500 crianças por dia, causando mais mortes desde a Segunda Guerra Mundial do que todos os conflitos armados globais combinados. O acesso inadequado a água e saneamento doméstico afeta quase todos os aspectos da vida diária de uma pessoa.

Uso Agrícola

large scale farm irrigation
Figura 17: 70% do uso mundial de água doce serve à agricultura em grande escala. 8

O uso agrícola da água foi a segunda das três categorias a se desenvolver, à medida que os povos nômades começaram a plantar, colher e armazenar culturas. Como as práticas de irrigação melhoraram, a produção agrícola poderia atender a populações humanas em crescimento. Hoje em dia, a agricultura em grande escala é um processo extenso e mecanizado em muitas partes do mundo e constitui 70% do consumo mundial de água doce, mais do que qualquer outra atividade humana.

Água limpa é essencial para o cultivo de alimentos e criação de animais, mas o consumo de água na agricultura também é responsável por quase 80% de toda a água embutida; a água usada para colher, processar, refrigerar e transportar alimentos para o mercado. Cultivar, colher e transportar alimentos para o mercado é um processo que faz um uso intensivo da água.

Pessoas Inspiradoras

john williams

John Williams é um hidrólogo australiano e membro fundador do Wentworth Group of Concerned Scientists. Williams é líder no desenvolvimento de soluções de economia de água na agricultura. Williams também é um cristão praticante que vê uma relação entre sua fé e seu trabalho como cientista.

Segundo a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO), são necessários entre 2.000 e 5.000 litros de água para produzir a alimentação diária de uma pessoa. Como vimos, uma pessoa exige apenas 50 litros de água limpa por dia para viver de forma saudável. Você pode se surpreender ao saber que uma libra (0,453592 kg) de bife consome mais de 7.500 litros de água da fazenda até a mesa.

Em alguns lugares, os escassos recursos hídricos levaram os governos a comprar grandes extensões de terra em países com acesso mais abundante, às vezes a milhares de quilômetros de distância. A prática é chamada de land grabbing (apropriação de terras). Em 2008, por exemplo, o Catar fez um acordo para 40.000 hectares no Quênia para produzir alimentos que poderia exportar de volta aos mercados do Catar. De acordo com as classificações de 2011, o Catar é o segundo país mais carente de água do mundo; o Quênia é de “baixo risco”, classificado em 91° lugar.

A produção agrícola aumentou substancialmente desde a década de 1960 com a introdução de fertilizantes sintéticos, pesticidas químicos e herbicidas. A maioria desses produtos químicos encontra seu caminho de volta ao sistema hidrológico através do escoamento para lagos, rios e córregos. Eles entram novamente no sistema alimentar e começam a se acumular nos organismos vivos, um tipo de contaminação chamada bioacumulação.

oceanic dead zones
Figura 18: Formação de uma zona morta oceânica. 9

O escoamento agrícola contém fertilizantes que se acumulam nos rios e finalmente fluem para o mar (etapa 1 na Figura 18), proporcionando um impulso não intencional às plantas aquáticas unicelulares chamadas fitoplâncton ou algas. As algas utilizam o fertilizante e reproduzem-se abundantemente, formando enormes proliferações de algas (etapa 2). Pequenos crustáceos chamados zooplâncton alimentam-se das algas (etapa 3). As algas não consumidas morrem e, junto com as fezes do zooplâncton, vão para o fundo para serem rapidamente decompostas por bactérias (etapa 4). Essas bactérias usam oxigênio em seu processo de decomposição (etapa 5), deixando muito pouco oxigênio na água para outro tipo de vida marinha. A água se torna hipóxica (baixo oxigênio) e, à medida que a vida marinha é sufocada, uma zona morta oceânica é criada (etapa 6).

dead sea life
Fig. 19: Tela de vídeo no fundo do mar Báltico ocidental coberto de vida marinha, morta por depleção de oxigênio. 10

O número de zonas mortas oceânicas em todo o mundo (como as da Figura 19) aumentou de apenas algumas dezenas na década de 1960 para mais de 400 hoje em dia, devido a um maior uso de fertilizantes em práticas agrícolas em todo o mundo.

Uso Industrial

O uso industrial da água inclui as grandes quantidades de água necessárias para a fabricação, lavagem, transporte, refrigeração, extração e prestação de serviços. Assim como todo produto agrícola tem uma “pegada hídrica“, responsável por toda a água embutida usada para cultivar, colher, processar e entregar o produto, o mesmo acontece com todos os produtos industriais. Se você está vestindo uma camisa de algodão, por exemplo, sua camisa consumiu aproximadamente 2.500 litros de água para ser produzida.

A poluição da água pelos processos industriais também é uma preocupação importante. As indústrias de semicondutores, aço, química, papel, mineração de metais e minério e extração e refino de combustíveis fósseis produzem resíduos que podem vazar para as águas superficiais e subterrâneas, apresentando riscos à saúde humana e animal e tendo um profundo efeito na vida aquática. A percolação da água da chuva através de pilhas de resíduos industriais produzidas pela mineração de carvão, por exemplo, pode introduzir cádmio tóxico, arsênico, mercúrio e chumbo em aquíferos subterrâneos cuja água é usada para beber.

preparing for fracking
Figura 20: Tanques de água sendo preparados para o processo de fraturamento hidráulico. Veja este vídeo explicando o processo de fraturamento hidráulico. 11

O fracking (chamado de fraturamento hidráulico) é uma nova e controversa tecnologia de mineração usada para extrair gás natural (metano, CH4) de depósitos de xisto betuminoso nos Estados Unidos. O fracking envolve a injeção em alta pressão de uma mistura de água e mais de 500 produtos químicos solventes diferentes em poços subterrâneos profundos, expandindo fendas no xisto betuminoso e liberando gás natural para coleta. Entre 70 e 140 bilhões de galões de água doce são injetados em poços de fraturamento hidráulico anualmente nos EUA. Além do enorme consumo de água, há duas preocupações principais sobre o efeito do fracking na qualidade da água. Um problema são os produtos químicos que contaminam as águas subterrâneas. O segundo é que o metano liberado durante o processo de fraturamento também contamina a água potável do aquífero. Enquanto o gás natural é uma fonte de energia de combustível fóssil, é também um gás de efeito estufa extremamente potente; 20 vezes mais potente por molécula do que o dióxido de carbono (CO2). Como você aprenderá nos capítulos Energia e Mudanças Climáticas, o fracking causa o vazamento de CH4 diretamente para a Atmosfera, exacerbando os efeitos da mudança climática global.

Olhando adiante

looking_ahead

A água é um direito humano básico, necessário para o ‘bem comum’ e a privatização da água levanta questões sérias sobre sua distribuição equitativa.

Por fim, as empresas licenciam os direitos sobre a água aos governos nacionais para operar fábricas, empresas de bebidas ou empresas privadas. Por exemplo, estima-se que 200 bilhões de garrafas de água potável tenham extraídas, engarrafadas e vendidas apenas em 2008, muitas delas transportadas por longas distâncias até seus destinos finais, o que por si só requer grandes quantidades de água. No sul da Ásia, produtores de bebidas extraíram ilegalmente os recursos hídricos subterrâneos e superficiais de que dependem as comunidades locais. Durante a década de 1980, o Fundo Monetário Internacional (FMI) e o Banco Mundial incentivaram a privatização de serviços públicos de abastecimento de água em países em desenvolvimento que recebiam empréstimos do FMI.

Embora os serviços públicos privados possam ser uma opção viável se forem regulamentados, a privatização não regulamentada pode levar a aumentos maciços nos preços da água, interrupções no serviço e cortes para as famílias pobres. Por exemplo, Cochabamba, na Bolívia, é famosa por ter liderado manifestações públicas contra seu provedor industrial de serviço de água, a Bechtel, finalmente expulsando-o do país.

Carência de Água e Crise Hídrica

Análise Detalhada

closer_look

Com o cresimento da população global, o aumento do uso de água per capita e o esgotamento das reservas de águas subterrâneas, não há dúvida de que o ouro azul, como a água às vezes é chamada, é um recurso cada vez mais precioso. Leia mais sobre o estresse hídrico global e explore um mapa interativo.

A diferença entre distribuição e consumo de água pode criar problemas de escassez em algumas regiões. A dificuldade em acessar água doce é chamada de estresse hídrico.

Além da quantidade de chuvas que um país recebe a cada ano, a maneira como este gerencia sua água também é muito importante. Esse processo envolve uma série de políticas e práticas coletivamente chamadas de Water Resource ManagementWRM (Gerenciamento de Recursos Hídricos). O estresse hídrico geralmente é medido comparando-se a quantidade de água renovável em um determinado local com a quantidade retirada per capita. Quando a quantidade retirada é maior do que a quantidade renovável, o país sofre de estresse hídrico. Quando o estresse hídrico atinge o ponto em que a água limpa disponível não consegue mais atender às necessidades (domésticas, agrícolas, industriais) da comunidade local, essa comunidade passa por uma crise hídrica.

Pessoas Inspiradoras

Singh photo

Rajendra Singh é um conservacionista da água, conhecido como o Homem da Água da Índia. Ajudando as aldeias a recuperar suas tradicionais pequenas represas da Terra (johads), Rajendra ajudou a trazer a água de volta para mais de mil aldeias. Veja a sua história aqui. 12

Muitos países estão usando a água com uma intensidade não sustentável, o que significa que os recursos hídricos não poderão se regenerar naturalmente através do ciclo hidrológico na intensidade em que estão sendo esgotados. O Kuwait (como o Qatar) é um dos países mais carentes de água no mundo, consumindo mais de 2.400% de sua água renovável a cada ano. Globalmente, a oferta renovável de água doce por pessoa diminuiu 58% na segunda metade do século XX, à medida que a população cresceu para mais de 6 bilhões. Conforme esse número cresce para 8,7 bilhões antes da previsão de estabilização em torno do ano de 2050, ele continuará a impulsionar a crescente demanda por recursos hídricos subterrâneos e superficiais.

O estudo científico da água revela uma substância de extraordinárias qualidades vitais. A água é essencial para todas as coisas vivas e não vivas na Terra, desde o menor organismo até os enormes padrões do clima global. Não é de admirar que desde que os seres humanos surgiram como espécie tenham dado um alto valor à água, enfrentado muitos desafios sobre a proteção e distribuição deste recurso. O Healing Earth abordará esses desafios a partir de agora.

Questões a considerar

  • Imagine que uma tecnologia foi inventada para transformar água salgada em água doce suficiente para atender às necessidades da vida na Terra. Isso resolveria a crise da água? Aprenda sobre os esforços de dessalinização em Scientific American website.
  • Quais os principais impactos globais na qualidade e quantidade da água atualmente?