8.kl. - del 1 - Vand Geografi Forfatter: Patrick Schunck

Kapitel 2 Vi bruger vand

Eksempler på de to typer rensningsanlæg.

Den mest simple type rensning er mekanisk rensning, hvor der især fjernes det faste stof fra vandet. Den type rensning foregår i dag kun på mindre rensningsanlæg. På større rensningsanlæg bruges typisk den mest avancerede type rensning, hvor spildevandet renses både mekanisk, biologisk og kemisk.

I 1972 fordelte udledningen af spildevand sig ligeligt mellem urenset-, mekanisk- og mekanisk/biologisk renset spildevand. Før vedtagelsen af Vandmiljøplan 1 i 1987 blev kun omkring 10 % af den samlede spildevandsmængde renset på de mere avancerede anlæg. Nu udledes der ikke længere urenset spildevand i Danmark, og 87 % af spildevandet renses på avancerede spildevandsanlæg.

 
 

Danmarks største vandløb

Danmark gennemskæres på kryds og tværs af 35.000 km naturlige vandløb og 25.000 km menneskeskabte grøfter og kanaler. Vandløbene er dog forandret betydeligt som følge af udviklingen, især i landbruget, hvor man har foretaget omfattende dræninger, og mange vandløb er blevet udrettede eller lagt i rør. Afvandingen fremmes ved grødeskæring og nogle steder opgravning af sand i vandløbene. Disse indgreb har dog skabt væsentligt forringede levesteder for dyr og planter i 90 % af de naturlige vandløb.

Danmarks Miljøundersøgelser (DMU) har undersøgt udviklingen i vandafstrømningen i vandløb og nedbøren i Danmark de seneste 85 år. Vi har fået mere nedbør i halvåret fra oktober til marts og mindre i sommerhalvåret. Det betyder vådere vintre og mere tørre somre. Så nedbøren er steget i den periode af året, hvor fordampningen er mindst, og dermed er der et stort nedbørsoverskud, som giver mere vand i vandløbene.

 
 
 
 

Kapitel færdig

Kapitel 3 Vand på mange måder

Et lille molekyle med enorm betydning

Vandmolekylet er et af de mindste molekyler i naturen. Den kemiske betegnelse H2O indikerer at to hydrogen-(brint)-atomer er bundet til ét oxygen-(ilt)-atom. Vand kan spaltes til luftarterne hydrogen og oxygen: 2 H2O → 2 H2 + O2. Hydrogen kan brænde, og oxygen kan nære en forbrænding, men vand kan slukke ild. Ved forbrænding af hydrogen dannes vand: 2 H2 + O2 → 2 H2O.

 

Folk i storbyerne vil drikke havvand i fremtiden

Afsaltning af havvand koster store mængder energi, men alligevel er det meget udbredt. Over 100 millioner mennesker verden over får nu deres drikkevand fra havet. Det svarer til ca. 3 % af den globale vandforsyning. Der findes ca. 16.000 større anlæg, som omdanner havvand til ferskvand, og hertil kommer mange mindre anlæg, som bl.a. forsyner skibe, boreplatforme, hospitaler og virksomheder med afsaltet vand. Nogle af anlæggene er transportable og anvendes fx af soldater og af nødhjælpsorganisationer. De mindste anlæg er til personligt brug og indgår nu i mange soldaters feltudstyr.

De to mest udbredte teknikker i verden til at omdanne havvand til drikkevand er destillation og omvendt osmose. Destillation er mest almindeligt, men også meget energikrævende. Havvandet opvarmes, og når dampen fortættes, er saltvandet blevet til ferskvand. I dag bruges der typisk tre til fire kilowatt-timer til fremstilling af en kubikmeter vand.

Prisen for afsaltet vand nu nede på nogle få kroner pr. kubikmeter, og det er ikke meget mere, end hvad det mange steder i verden koster at skaffe drikkevand på traditionel vis - det vil sige fra grundvand eller ved at rense ferskvand fra floder og søer.

 

Afsaltning af saltvand

I destallationsanlæg opvarmes saltvand til kogepunktet. Vanddampen afkøles og bliver til destilleret vand, dvs. vand uden salt. Det destillerede vand bruges herefter til drikkevand. Men destillationsprocessen er dyr og energikrævende. Derfor benyttes også en anden metode til at skaffe ferskvand. Den kaldes omvendt osmose. Vandet filtreres, så de store saltmolekyler filtreres fra.

 

Omvendt osmose

Princippet i osmose er ganske simpelt, nemlig at væsker med lavt saltindhold altid vil forsøge at blande sig med væsker med højt saltindhold, indtil saltindholdet i de to væsker er ens. Hvis væsker med forskelligt saltindhold er adskilt af en halvgennemtrængelig (semipermeabel) membran, vil væsken med det lave saltindhold trænge gennem membranen indtil saltindholdet er ens på begge sider.

Det er bl.a. osmose, som får vand til at trænge ind i og op gennem planterne og ud i bladene. Inde i en plante er der flest salte, og derfor vil der trænge vand ind gennem plantens rødder. Osmosen skaber det såkaldte rodtryk, der kan blive på ca. 1 atm. (altså bringe vandet op til 10 meter op i en plante). Et langt større tryk skabes af vandets fordampning ud gennem læbecellerne. Det er det såkaldte bladsug, der ved store træer kan skabe et tryk på næsten 10 atm., så det kan bringe vandet 100 meter længere op.

Princippet i omvendt osmose er, at det saltholdige vand ledes gennem en membran. Der sættes tryk på væsken med den højeste saltkoncentration, og væsken presses gennem en meget fin membran (0,001-0,0001mm), som kan bortfiltrere både ioner og opløste stoffer. Omkring 1-2 % af ionerne vil, afhængigt af molekylestørrelsen, gå gennem membranen. De mikroskopiske porer i membranen tillader kun vandmolekylerne at passere, fordi vandmolekylet er et af de mindste molekyler i flydende form. Membranen er tilpasset vandmolekylet, og derfor slipper der ikke større partikler, fx salte, tungmetaller, kemikalier, vira og bakterier igennem, fordi alle disse stoffer er større end et vandmolekyle.

Inden der ledes vand ind i et omvendt osmoseanlæg, kan det være nødvendigt at filtrere større partikler fra for at undgå, at membranerne stopper til. Ofte blødgøres vandet først for at undgå at membranerne kalker til.

 
 

Themsens forløb i London, England.

London vil have 800.000 nye indbyggere i år 2016, og allerede nu kniber det med at skaffe tilstrækkeligt rent drikkevand. Derfor er det nødvendigt for Londons forsyningsselskab, Thames Water, at skaffe nye vandresurser. I løbet af ganske få år vil en stor del af Londons drikkevand sandsynligvis være renset brakvand fra Themsens munding. Anlægget er planlagt til at producere 150.000 kubikmeter rent vand i døgnet, hvilket kan forsyne 900.000 mennesker. Det bliver baseret på omvendt osmose, som går ud på, at saltvand presses gennem meget fine membraner, der holder saltene tilbage og kun tillader vandmolekylerne at slippe igennem.

Afsaltningen hos Thames Water foregår i flere trin:

Vandet pumpes fra Themsens munding op i en stor beholder - det er brakvand
Vandet klares ved bundfældning og ledes gennem forskellige sandfiltre
Vandet sendes ved højt tryk gennem et omvendt osmoseanlæg - det er herefter rent ferskvand
Vandet tilsættes mineraler for at få den rigtige smag
Vandet sendes gennem rørledninger ud til forbrugerne.

 
 
 
 

Kapitel færdig

Kapitel 4 Grundvand bli'r til drikkevand

Det danske grundvand

Grundvandet samler sig ikke i vandløb som på jordoverfladen, men det presser sig gennem jordlagene ved hjælp af tyngdekraften. Grundvandsspejlet har "bakker og dale", som i store træk følger landskabets former. Hvis vandet på vej nedad møder et hårdt lag, samles det, og begynder at bevæge sig ud til siderne. Når jordlaget igen er porøst, vil vandet atter sive lodret ned. Hvor fx en dal i landskabet krydser et hårdt lag, vil grundvandet ofte strømme ud som kilder i dalens sider.

Under det ferske grundvand findes ofte salt grundvand. Det har en større massefylde end det ferske grundvand, og derfor findes det ferske grundvand over det salte grundvand.

Det salte grundvand under landområderne stammer fra aflejringer, som blev afsat i fortiden, da Danmark var dækket af hav. Saltvandet stiger op gennem zoner i undergrunden, der er fulde af sprækker. Dette saltvand kan trænge ind i brønde og vandboringer tæt ved kysterne, især hvis der pumpes meget vand op fra boringerne.

 

Fra grundvand til mundvand

I Danmark får vi næsten 99 % af vort drikkevand fra grundvand. Grundvandet kan kun bruges direkte som drikkevand få steder i Danmark, fordi man i de fleste tilfælde er nødt til først at fjerne jern, mangan og metan, som findes naturligt i grundvandet. I løbet af de sidste 10 år er vores forbrug af vand faldet med 40 procent. I tæt befolkede byområder som København, Århus og Odense indvindes dog stadig mere grundvand, end der kan nå at gendannes i takt med, at det pumpes op .

I begyndelsen af 1990´erne mente man, at der kunne indvindes ca. 1,8 mia. kubikmeter grundvand om året i Danmark, men en ny opgørelse fra 2004 viser, at den tilgængelige mængde grundvand nu er ca. 1,0 mia. kubikmeter årligt - altså næsten en halvering.

Vi pumper så meget vand op, at mange vandløb tørlægges en del af året og grundvandsspejlet sænkes mange steder. Samtidig siver pesticider, nitrat og andre miljøfremmede stoffer langsomt ned gennem jordlagene og skaber voksende problemer i det øvre grundvand.

 
 
 
 

Vandbalance

Vandet i naturen bevæger sig i et uendeligt kredsløb. Fra vandoverflader i havet, søer og vandløb og fra jordbunden samt de levende organismer sker der fordampning. Normalt kan vi ikke se vanddampen, men når den afkøles, fx når den stiger til vejrs, bliver den synlig som skyer. I skyerne samles de mikroskopiske vandpartikler efterhånden til dråber eller iskrystaller, og når de er blevet tilpas store, falder de på grund af tyngdekraften mod jorden som nedbør.

En stor del af nedbøren fordamper hurtigt fra jordoverfladen, mens andet optages af planterne og derefter fordamper fra bladene. En del af nedbøren strømmer på jordoverfladen eller gennem drænrør ud i vandløbene og videre til havet. En anden del af nedbøren siver ned i jorden og danner grundvand.

 
 
 
 

Kapitel færdig

Kapitel 5 Vandets lange rejse

Det globale vandkredsløb

Vandets kredsløb er en vedvarende proces, der drives af solenergien og tyngdekraften. Solen får vand til at fordampe, vanddampene transporteres med vinden, de fortættes og falder som regn eller sne. Nedbør, der falder over landområder, trænger ned i de øvre jordlag eller strømmer bort gennem vandløb. Afhængigt af geologi og terræn vil en del af grundvandet nå underjordisk frem til havet, men langt den største del strømmer frem som kilder i jordoverfladen eller i bunden af søer og vandløb.

 

NASA | Earth's Water Cycle

Water is the fundamental ingredient for life on Earth. Looking at our Earth from space, with its vast and deep ocean, it appears as though there is an abundance of water for our use. However, only a small portion of Earth's water is accessible for our needs. How much fresh water exists and where it is stored affects us all. This animation uses Earth science data from a variety of sensors on NASA Earth observing satellites as well as cartoons to describe Earth's water cycle and the continuous movement of water on, above and below the surface of the Earth.

Sensors on a suite of NASA satellites observe and measure water on land, in the ocean and in the atmosphere. These measurements are important to understanding the availability and distribution of Earth's water -- vital to life and vulnerable to the impacts of climate change on a growing world population.

NASA Earth Observing System Data and Information Systems (EOSDIS)
EOSDIS is a distributed system of twelve data centers and science investigator processing systems. EOSDIS processes, archives, and distributes data from Earth observing satellites, field campaigns, airborne sensors, and related Earth science programs. These data enable the study of Earth from space to advance scientific understanding.

 

Vandresurser og befolkningstal i procent af det totale på jorden i 2008.

Mængden af ferskvand er meget ulige fordelt på jordkloden og afhænger fx af klimaet, topografien og de geologiske forhold. Derfor oplever vi ofte, at der nogle steder på Jorden er for lidt vand, mens der samtidig andre steder kan være alt for meget vand.

Nedbøren over landområder anslås til i gennemsnit at være omkring 113.000 km3 pr. år, og fordampningen anslås til at være 72.000 km3 pr. år. Nettonedbøren er altså ca. 41.000 km3 pr. år eller ca. 7.690 m3 pr. år pr. indbygger på Jorden. Det anslås, at ca. 12.000 km3 pr. år bidrager til grundvandsdannelse, mens 29.000 km3 pr. år strømmer direkte til vandløb. Men kun mellem 10 og 30 %, af nettonedbøren kan udnyttes i praksis. Hvis det antages, at en bæredygtig udnyttelse udgør 15 % af nettonedbøren, så er vandresursen, der kan udnyttes på verdensplan, godt 6.000 km3 pr. år.

Vandmangel på grund af befolkningstilvæksten og et stigende vandforbrug pr. indbygger er et voksende problem overalt i verden. Det globale vandforbrug blev fx firedoblet fra 1955-90 som følge af en fordobling af befolkningstallet og et højere forbrug af vand pr. person. Forbruget fordeler sig nogenlunde således:

Landbrug:

68 %

Industri:

23 %

Husholdninger:

8 %

Verdens befolkning skønnes at være mellem 9 og 10 milliarder i år 2050 i forhold til de nuværende ca. 6,5 milliarder mennesker. Og manglen på rent ferskvand er et af fremtidens største resurseproblemer.

 
 
 
 
 
 

Kapitel færdig

Kapitel 6 Det nødvendige vand

Den globale vandbalance

Det er forholdsvis nemt at fastslå mængden af vand i oceanerne, atmosfæren, ismasserne og i floder og søer. Derimod er det meget vanskeligere at finde ud af, hvor meget vand, der er indeholdt i de levende organismer og i jordskorpen.

Det skønnes, at Jordens samlede vandreserver udgør ca. 1.386 millioner km3. Heraf udgør ferskvandet ca. 35 millioner km3. Af dette ferskvand anslås, at over 2/3 udgøres af is eller permanent snedække, og omkring 30 % af ferskvandet er grundvand, jordfugt eller er bundet i permafrosne lag. Resten af Jordens ferskvand findes i vandløb og søer eller i atmosfæren.

Globalt anslås nedbøren over landområder til at være omkring 113.000 km3 pr. år, og fordampningen er ca. 72.000 km3 pr. år. Det giver ca. 41.000 km3 ferskvand, som enten strømmer mod havet i vandløbene eller danner grundvand. Det anslås, at vi kun kan udnytte ca. 15 % eller ca. 6.000 km3 af dette ferskvand om året.

Den totale mængde vand, som bevæger sig i vandets kredsløb er konstant, og derfor kan der ikke umiddelbart tilføres vandkredsløbet store nye mængder ferskvand. Umiddelbart kan mængden af ferskvand på Jorden synes meget stor, men vandet er meget ulige fordelt og ofte på de forkerte steder på de forkerte tidspunkter. Den ulige fordeling af ferskvandet ses tydeligst i Jordens tørreste egne, fx i Nordafrika og Mellemøsten. Størstedelen af de kendte ferskvandsreserver fra vandløb og fra grundvand er allerede fuldt udnyttede, og nu udfoldes store bestræbelser for at rense mindre rent vand, fx brakvand, spildevand og også saltvand ved hjælp af ny teknologi, bl.a. omvendt osmose.

 

Vandets kredsløb

Vandet føres rundt i kredsløbet med forskellig hastighed. Nedbør og fordampning kan foregå i løbet af få sekunder. Gletsjeris kan være mange tusinde år gammel.

 
 
 
 
 

Kapitel færdig

Kapitel 7 Vand - Fremtidens vigtigste vare?

Det gamle vandhjul i Hama i Syrien

Det gamle vandhjul i Hama i Syrien har i århundreder løftet vand fra floden til byens borgere. Men store dele af året er der så lidt vand i floden, at hjulet står stille.

 

Om Mellemøsten og Døde Hav

I 2005 vedtog regeringerne fra Israel, Jordan og Det Palæstinensiske Selvstyre at bane vejen for anlæggelse af en kanal mellem Døde Hav og Røde Hav. Kanalen løfter vandet 170 m op over det stigende terræn fra Røde Hav, inden det løber ned til Døde Hav, hvor vandspejlet ligger 400 m under havoverfladen. Havvandet skal ledes gennem store vandkraftanlæg, som først og fremmest skal levere energi til at pumpe vandet op i kanalen og til at drive afsaltningsanlæg, der vil omdanne det salte havvand til drikkevand.

Kanalen kan tilføre området mindst 850 millioner m3 drikkevand om året, som efter planerne skal deles mellem Israel, Jordan og Det Palæstinensiske Selvstyre. Det forventes, at der efter kanalens ibrugtagning vil gå 20-30 år inden Døde Hav vil opnå sin tidligere vandstand.

Stater, som har mindre end 500 m3 ferskvand til rådighed pr. indbygger om året, betragtes som lidende af vandmangel. Israel har 340 m3, Jordan 140 m3 og Det Palæstinensiske Selvstyre 70 m3 ferskvand til rådighed pr. indbygger om året.

Da den israelske stat i 2005 rømmede de israelske bosættelser i Gaza-striben, fik palæstinenserne overdraget de mange israelske drivhuse, som fandtes i området. Efterfølgende er det dog et stort problem for indbyggerne i Gaza-striben, at israelerne også afbrød vandforsyningen fra Israel til de tidligere bosættelser.

 
 
Hvor i verden er der mangel på vand?

Find eksempler på konflikter om adgang til rent ferskvand. Vandmangel kan fx være både politisk, miljømæssigt og naturmæssigt betingede.

Find minimum 3 eksempler. Beskriv kort hvad konflikten handler om.

 
 

Vandkraftværket ved Buksefjorden.

Grønland har i dag fire vandkraftværker og et femte er under anlæggelse. Mere end hver tiende kilowattime i Grønland fremstilles nu ved hjælp af vedvarende energikilder takket være det enorme vandkraftpotentiale, som findes i indlandsisen. Der er i alt udpeget mere end 15 steder, hvor det er muligt at etablere vandkraftværker. Disse mulige fremtidige værker har sammenlagt et potentiale på 13.000 GWh pr. år.

Grønlands første vandkraftværk ved Buksefjorden lidt syd for Nuuk blev taget i brug i 1993. Det udnytter smeltevandet fra bunden af Kang-søen, som ledes 14 km gennem tunnelrør ned til havoverfladen, hvor det driver to 15 MW turbiner. Højdeforskellen fra vandspejlet til turbinerne er på 260 meter. Fra kraftværket, som drives af det norskejede Nuuk Kraft, går en 60 kilometer lang luftledning til Nuuk. Elforsyningen i Nuuk stammer 100 procent fra vandkraft, og ca. en sjettedel af produktionen anvendes til varmeproduktion.

 

Vandkraftværket ved Buksefjorden.

Buksefjordsværket har tre turbiner, og har en samlet produktion på 45 MW (45.000.000 watt). På længere sigt er der også mulighed for at lave overløb fra et andet større vandreservoir, der forøger vandmængden. Vandkraften har erstattet et forbrug på 20 mio. liter olie årligt, svarende til en tredjedel af Grønlands forbrug af olie.

I foråret 2005 indviede byen Tasiilaq på østkysten Grønlands andet store vandkraftanlæg. Tilbagebetalingsprisen er beregnet til 15-20 år - og endnu hurtigere, hvis olieprisen holder sig på et højt niveau.

I 2007 blev det tredje vandkraftværk etableret, Qorlortorsuaq. Dette værk forsyner de sydgrønlandske byer Narsaq og Qaqortoq med el.

Det er også planlagt at bygge vandkraftværker i andre af Grønlands byer efterhånden som de eksisterende kraftværker skal udskiftes. Byen Sisimiut er den seneste by der har fået sit eget vandkraftværk. Dette skete i 2009.

Længere ude i fremtiden kan Grønland udnytte vandkraften fra et kæmpemæssigt reservoir i Tasersiaq-området mellem Kangerlussuaq (Sdr. Strømfjord) og Maniitsoq. Reservoiret kan rigeligt opfylde hele Grønlands energibehov, idet potentialet er 2.500 GWh om året. Men da der ikke er lokale forbrugere, kræver investeringen, at der skabes mulighed for at afsætte energien, fx til nye zinkindustrier, aluminiumsværker, brint-produktion eller andre meget energikrævende produktioner. De nyeste muligheder for lagring af brint og dermed også for eksport af energi fra Grønland, vil muligvis sætte yderligere gang i udviklingen af vandkraften i Grønland.

 
 

Kapitel færdig

Kapitel 8 Test

 

Kapitel færdig