براساس شاخص سازمان ملل، ایران در وضعیت بحران شدید آبی قرار دارد و از جمله کشورهایی است که در سال ۲۰۲۵ با کمبود فیزیکی آب مواجه می‌شود. بنابراین، حتی با بالاترین بهره‌وری ممکن در مصرف آب، آب کافی برای تامین نیازها در اختیار نخواهد بود. خشکسالی‌های پیاپی ناشی از بارش کم سالانه باران و افزایش شدید دما و تبخیر آب‌های سطحی، آسیب‌های جدی به محیط‌زیست ایران زده است و در آینده شبکه برق ایران نیز با کمبود یا حتی با قطع برق مواجه می‌شود. به‌گفته کارشناسان، اگر بتوانیم دانش و فناوری‌های روز دنیا را به‌دست آوریم، بهتر می‌توانیم درصدد برطرف کردن مشکلات بحران آبی کشور برآییم؛ صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران کشور یکی از نهادهایی است که در پی حل معضلات کشور با توان فناوران به حمایت پژوهشگران و پروژه‌های تحقیقاتی پرداخته است و گرنت‌های علمی از سوی این نهاد به پژوهشگران تعلق می‌گیرد.صمت در این گزارش به جدیدترین پژوهش پژوهشگران با هدف بکارگیری فناوری‌های مدرن در دسترسی به آب سالم پرداخته است.

آلاینده‌های نوظهور و پرخطر

باتوجه به الگوی مصرف کنونی، این انتظار وجود دارد که تا سال ۲۰۲۵، تقاضای جهانی آب برای فعالیت‌هایی که به آب بیشتری نیاز دارند مانند کشاورزی و تولید انرژی، افزایش پیدا کند. علاوه بر این، کیفیت آب‌های سطحی در برخی شهرها نیز به‌خاطر آزاد شدن مداوم مواد شیمیایی ناشی از تولید محصولات کشاورزی مانند آفتکش‌ها، به محیط‌زیست نیز صدمات زیادی زده است. برهمین‌اساس، دولت ناچار به بهره‌برداری بیشتر از منابع آب زیرزمینی به‌منظور تامین آب کشاورزی و آب آشامیدنی شده است. علاوه بر این، گروهی از آلاینده‌های نوظهور شامل محصولات دارویی، سیانوتوکسین‌ها، استروئیدها و هورمون‌ها، پلاستیک‌سازها، کافئین، مواد شوینده و عطرها در دهه‌های اخیر در غلظت‌های کم در جریان آب شناسایی و البته منجر به بروز خطراتی برای سلامتی انسان و محیط‌زیست و همچنین ایجاد اثرات منفی بر فعالیت‌های اقتصادی شده‌اند. متاسفانه همه این آلاینده‌ها به روش‌های مختلف نظیر دفع صنایع، پساب‌های بیمارستانی، فاضلاب‌های خانگی، تصفیه‌خانه‌های فاضلاب و آب وارد محیط‌زیست می‌شوند. بنابراین، تصفیه کارآمد فاضلاب‌ها و آب‌های آلوده و حذف آلاینده‌های آن، یک راهکار موثر برای جلوگیری از کاهش شدید منابع آب و بحران‌های ناشی از آن است.

استفاده از ماهواره‌ها برای رفع بحران آب

امروزه دانشمندان برای پایش تغییرات زیست‌محیطی که یکی از دغدغه‌های پژوهشگران و پژوهشگران محسوب می‌شود، از داده‌های هواشناسی و ماهواره‌ای کمک می‌گیرند. خوشبختانه این نوع از طرح‌ها همواره در اولویت‌های پژوهشگران بوده است و صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران در کشور حامی مالی این طرح‌ها از سوی دولت به‌شمار می‌رود که نقش جدی در پیشبرد این طرح‌ها و معرفی آن به شرکت‌های دانش‌بنیان در راستای عملیاتی‌سازی دارد. «بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب با استفاده از مشاهدات زمینی، ماهواره‌ای و روش‌های تکاملی بهینه‌سازی» عنوان طرحی است که در سامانه این نهاد از سوی یک تیم تحقیقاتی به‌ثبت رسیده و این تیم از حمایت‌های صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران در کشور برای پیشبرد این طرح استفاده کرده است.

یزدان عامریان، رئیس دانشکده مهندسی نقشه‌برداری دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی که استاد راهنمای این طرح نیز بوده است، درباره دلایل انجام این طرح به صمت گفت: بی‌شک مسئله‌ای که بیشتر مناطق جهان را در آینده‌ای نه چندان دور وارد ابعاد تازه‌ای از چالش می‌کند، رقابت برای دسترسی به منابع آب است. از آنجایی که یکی از دلایل مهم کاهش منابع آب در دنیا، مسئله تغییر اقلیم جهانی است، لزوم بررسی و پایش آثار تغییرات اقلیمی با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای به‌منظور حل بحران آب در کشور احساس می‌شد.

تغییرات اقلیمی، زیر ذره‌بین پژوهشگران

وی بااشاره به نقش تغییر اقلیم و اثرات احتمالی آن بر بخش‌های مختلف اقتصادی و اجتماعی گفت: تغییر اقلیم عبارت است از: هرگونه تغییر مشخص در الگوهای موردانتظار برای وضعیت میانگین آب‌وهوایی که در طولانی‌مدت در یک منطقه خاص یا برای کل اقلیم جهانی رخ می‌دهد. این تغییرات منجر به دگرگونی در وضع آب‌وهوا، تغییر توزیع مکانی و زمانی بارش، جریانات سطحی، تبخیر، تغذیه سفره آب‌های زیرزمینی و در نهایت، تاثیر منفی بر منابع آب در سطح جهان می‌شود.

چند دهه‌ای می‌شود که آسیب‌های تغییرات اقلیمی بر محیط‌زیست به‌عنوان یکی از چالش‌های همیشگی در سطح جهان مطرح بوده، به‌طوری‌که سازمان‌های مهم بین‌المللی مختلفی مانند کنوانسیون تغییر اقلیم سازمان ملل متحد، سازمان جهانی هواشناسی و برنامه محیط‌زیست سازمان ملل متحد و شورای بین‌المللی تغییر اقلیم برای بررسی این موضوع تشکیل شده است.

شمارش معکوس وقوع بحران

وی افزود: کشور ایران درحال‌حاضر در بخش آب با چالش‌های جدی نظیر افزایش تقاضای آب و کمبود آن، کاهش تراز آب‌های زیرزمینی، کاهش کیفیت آب و افزایش صدمات به اکوسیستم‌ها مواجه است. بنابراین اگر اقدامات فوری در این زمینه انجام نگیرد، شرایط در آینده نزدیک بحرانی‌تر نیز خواهد شد و آسیب جدی به امنیت غذایی کشور وارد می‌شود.

عامریان تصریح کرد: بی‌شک آب در ایران تنها به آب‌های سطحی محدود نمی‌شود. ایران درحال‌حاضر جزو کشورهایی است که بیشترین بهره‌برداری را از منابع آب‌های زیرزمینی خود دارد و در برخی از بخش‌های کشور، وضعیت آب‌های زیرزمینی بسیار بحرانی گزارش شده است.

وی ادامه داد: متاسفانه پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که نسل آینده با فاجعه کم‌آبی یا اختلال در منابع آب مواجه می‌شوند. به‌همین‌دلیل نیز در این پژوهش ارزیابی جامعی در زمینه تاثیرات اقلیم روی منابع آبی کشور انجام شد.

این محقق و پژوهشگر در ادامه بیان کرد: حفاظت و بهره‌برداری بهینه و پایدار از منابع آبی مانند هر نوع توسعه دیگری، نیازمند برنامه مدیریتی است و این برنامه مدیریتی نیازمند مطالعه‌ای دقیق و جامع درباره نحوه تغییرات منابع آبی و روند آن است. هدف اصلی از انجام‌ پژوهش تاثیرات اقلیم روی منابع آبی؛ مدیریت کیفیت و تضمین پایداری کمیت و کیفیت منابع آب به‌منظور تامین مصارف مختلف است.

وی تاکید کرد: به‌طورکلی اجزای اصلی مدیریت کیفیت منابع آب را می‌توان در ۳ محور اصلی پیشگیری، پایش و کنترل تقسیم‌بندی کرد که پیش‌نیاز هرکدام از این محورها مطالعه جامع و دستیابی به الگوی تغییرات دقیق از منابع منطقه است. خروجی‌های این مطالعه می‌تواند به‌عنوان مبنای روند اقدامات سازمان حفاظت محیط‌زیست و منابع‌طبیعی و همچنین جهاد کشاورزی به‌منظور کنترل مشکل کمیت و کیفیت منابع آبی قرار گیرد و اگر هرکدام از این نهادها به این خروجی‌ها احتیاج داشته باشند، می‌توانند خروجی‌های این تحقیق را در قالب نرم‌افزار یا هر قالبی که تمایل دارند، دریافت کنند.

عامریان گفت: باوجود چالش‌هایی نظیر دسترسی به اطلاعات و داده‌ها، اما هدف از این مطالعه این بود که تغییرات اقلیمی مثل داده‌های هواشناسی کالیبره شوند و مشخص شود که وضعیت آب‌های زیرزمینی چگونه است. به‌طورقطع نهادهایی نظیر شرکت مدیریت منابع آب ایران می‌تواند از نتایج این طرح برای مدیریت بهتر آب استفاده کند.

سنسورهای هوشمند آبیاری می‌کنند

اصغر امانی از دیگر فعالان دانش‌بنیان است که محصولاتی در زمینه مدیریت هوشمند آبیاری کشاورزی و ابزارهایی مبتنی بر اینترنت اشیا را برای توسعه کشاورزی و گلخانه‌های هوشمند تولید کرده است. وی در گفت‌وگو با صمت گفت: عملکرد دستگاه‌های هوشمند آبیاری این‌گونه است که سنسورهای هوشمند رطوبت خاک و میزان نم نسبی آن را اندازه‌گیری می‌کنند و با محاسبه مقدار آن در صورت نیاز به آبیاری، دستور آبیاری به سیستم مرکزی ارسال می‌شود و به‌صورت خودکار زمین بدون دخالت انسان آبیاری می‌شود و زمانی که زمین سیراب شد، دستور قطع آبیاری از سوی همان سنسورها ارسال می‌شود.

وی بااشاره به اهمیت میزان مصرف آب با استفاده از این سنسورها افزود: سنسورها به‌گونه‌ای تنظیم شده‌اند که زمین در زمان ساعات تابش نور خورشید آبیاری نمی‌شود، چراکه این نوع آبیاری موجب هدررفت آب می‌شود. همچنین، در زمان‌های بارندگی و وزش باد شدید، باز هم زمین آبیاری نمی‌شود. در واقع، زمانی آبیاری انجام می‌شود که این عمل در بهینه‌ترین حالت خود باشد تا از مصرف بی‌رویه آب جلوگیری شود. میزان آب مصرفی در این روش هوشمند، بیش از ۵۰ درصد نسبت به آبیاری سنتی کاهش می‌یابد. مهم‌ترین مزیتی که روش استفاده از سنسورهای هوشمند را دارد، علاوه بر مصرف بهینه آب، مدیریت از راه دور است، یعنی افراد می‌توانند بدون حضور در مکان، از طریق تلفن‌های هوشمند، نظارت کافی بر زمین کشاورزی خود داشته باشند.

امانی درباره نحوه کار سنسورهای هوشمند آبیاری گفت: سنسورها به‌صورت وایرلس (بدون سیم) به دستگاه پردازنده متصل و در جایی نزدیک منبع آب نصب می‌شوند. این سیستم علاوه بر انرژی برق از انرژی تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی هم استفاده می‌کند و دستگاه پردازنده می‌تواند به‌صورت خودکار بدون دخالت انسان عملیات آبیاری را انجام دهد.

تلاش پژوهشگران برای تولید دانش فنی تصفیه

کمبود آب، یکی از بزرگ‌ترین مشکلاتی است که نه‌تنها کشور ما بلکه سایر کشورها نیز با آن مواجهند و پژوهشگران ایرانی درصدد پیدا کردن راهی برای جبران این کمبود هستند. «اصلاح پساسنتزی چارچوب‌های فلز-آلی پایدار MIL و UiO و کاربرد فوتوکاتالیزی آنها تحت نور مرئی» عنوان طرحی است که از سوی پژوهشگران ایرانی و با صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران کشور انجام شد. پژوهشگران این پژوهش معتقدند، فرآیند فوتوکاتالیزی یک فرآیند موثر و سبز است که طی آن بسیاری از واکنش‌های شیمیایی تحت نور خورشید که یک منبع تجدیدپذیر و پاک است، رخ می‌دهند. این فرآیند به‌دلیل مزایایی همچون مقرون‌به‌صرفه‌بودن، داشتن حداقل عوارض جانبی و دوستی با محیط‌زیست، از اهمیت فراوانی برخوردار است. گفتنی است، تاکنون، ۴ کاربرد اصلی فوتوکاتالیز سبز به‌منظور تبدیل انرژی خورشیدی برای تخریب آلاینده‌های آب، شکافت آب، تبدیل ۲CO و سنتز ترکیبات آلی، موردتوجه و استفاده قرار گرفته است.

جداسازی و انتقال بار ایجادشده توسط تابش نور، تا حد زیادی بر عملکرد فوتوکاتالیزی فوتوکاتالیزگرها تاثیر می‌گذارد؛ اما یکی از کابردهای مهم فوتوکاتالیزگرها، تخریب آلاینده‌های آب به‌منظور دستیابی به آب سالم و باکیفیت است. تصفیه فاضلاب‌ها و آب‌های آلوده شامل حذف آلودگی‌ها با فرآیندهای فیزیکی، بیولوژیکی یا شیمیایی می‌شود. از این‌رو باتوجه به نیاز روزافزون جهان و به‌ویژه ایران به منبع فراوان آب پاکیزه در مصارف خانگی، صنعت و کشاورزی و نیز تولید مواد خام اولیه صنایع شیمیایی، نتایج نهایی این طرح در تولید دانش فنی و نیز تولید موثر این فوتوکاتالیزگرهای کارآمد در زمینه تصفیه آب و تولید سبز محصولات شیمیایی کمک‌کننده است.

سخن پایانی

قرار گرفتن ایران در کمربند بیابانی و تغییر اقلیم موجب شده است تا دسترسی به منابع آب در کشور ما محدود شود و تنش آبی ایجادشده به‌ویژه برای استان‌های مرکزی کشور، چالش‌هایی را ایجاد کند که تاکنون به انتقال آب از یک منطقه و ارسال آن به سایر نقاط کشور و همچنین اکتشاف منابع آب‌های کارستی (آب‌های موجود در ترکیبات کربنی) توجه شده است، اما پژوهشگران کشور راهکارهای فناورانه‌ای را در این زمینه ارائه کرده‌اند که با بومی‌سازی آن، علاوه بر آنکه هزینه‌های تامین آب را کاهش خواهد داد، موجب اشتغالزایی نیز خواهد شد.