Sumber daya air

Sumber daya air adalah sumber daya berupa air yang berguna atau potensial bagi manusia. Kegunaan air meliputi penggunaan di bidang pertanian, industri, rumah tangga, rekreasi, dan aktivitas lingkungan. Sangat jelas terlihat bahwa seluruh manusia membutuhkan air tawar.
97% air di bumi adalah air asin, dan hanya 3% berupa air tawar yang lebih dari 2 per tiga bagiannya berada dalam bentuk es di glasier dan es kutub. Air tawar yang tidak membeku dapat ditemukan terutama di dalam tanah berupa air tanah, dan hanya sebagian kecil berada di atas permukaan tanah dan di udara.
Air tawar adalah sumber daya terbarukan, meski suplai air bersih terus berkurang. Permintaan air telah melebihi suplai di beberapa bagian di dunia dan populasi dunia terus meningkat yang mengakibatkan peningkatan permintaan terhadap air bersih. Perhatian terhadap kepentingan global dalam mempertahankan air untuk pelayanan ekosistem telah bermunculan, terutama sejak dunia telah kehilangan lebih dari setengah lahan basah bersama dengan nilai pelayanan ekosistemnya. Ekosistem air tawar yang tinggi biodiversitasnya saat ini terus berkurang lebih cepat dibandingkan dengan ekosistem laut ataupun darat.

Air permukaan

Air permukaan adalah air yang terdapat di sungai, danau, atau rawa air tawar. Air permukaan secara alami dapat tergantikan dengan presipitasi dan secara alami menghilang akibat aliran menuju lautan, penguapan, dan penyerapan menuju ke bawah permukaan.
Meski satu-satunya sumber alami bagi perairan permukaan hanya presipitasi dalam area tangkapan air, total kuantitas air dalam sistem dalam suatu waktu bergantung pada banyak faktor. Faktor-faktor tersebut termasuk kapasitas danau, rawa, dan reservoir buatan, permeabilitas tanah di bawah reservoir, karakteristik aliran pada area tangkapan air, ketepatan waktu presipitasi dan rata-rata evaporasi setempat. Semua faktor tersebut juga memengaruhi besarnya air yang menghilang dari aliran permukaan.
Aktivitas manusia memiliki dampak yang besar dan kadang-kadang menghancurkan faktor-faktor tersebut. Manusia seringkali meningkatkan kapasitas reservoir total dengan melakukan pembangunan reservoir buatan, dan menguranginya dengan mengeringkan lahan basah. Manusia juga sering meningkakan kuantitas dan kecepatan aliran permukaan dengan pembuatan sauran-saluran untuk berbagai keperluan, misalnya irigasi.
Kuantitas total dari air yang tersedia pada suatu waktu adalah hal yang penting. Sebagian manusia membutuhkan air pada saat-saat tertentu saja. Misalnya petani membutuhkan banyak air ketika akan menanam padi dan membutuhkan lebih sedikit air ketika menanam palawija. Untuk mensuplai petani dengan air, sistem air permukaan membutuhkan kapasitas penyimpanan yang besar untuk mengumpulkan air sepanjang tahun dan melepaskannya pada suatu waktu tertentu. Sedangkan penggunaan air lainnya membutuhkan air sepanjang waktu, misalnya pembangkit listrik yang membutuhkan air untuk pendinginan, atau pembangkit listrik tenaga air. Untuk mensuplainya, sistem perairan permukaan harus terisi ketika aliran arus rata-rata lebih rendah dari kebutuhan pembangkit listrik.
Perairan permukaan alami dapat ditambahkan dengan mengambil air permukaan dari area tangkapan hujan lainnya dengan kanal atau sistem perpipaan. Dapat juga ditambahkan secara buatan dengan cara lainnya, tetapi biasanya jumlahnya diabaikan karena terlalu kecil.
Manusia dapat menyebabkan hilangnya sumber air permukaan dengan menjadikannya tidak lagi berguna, misalnya dengan cara polusi.
Brasil adalah negara yang diperkirakan memiliki suplai air tawar terbesar di dunia, diikuti oleh Rusia, Kanada, dan Indonesia.

Aliran sungai bawah tanah

Total volum air yang dialirkan dari daratan menuju lautan dapat berupa kombinasi aliran air yang dapat terlihat dan aliran yang cukup besar di bawah permukaan melalui bebatuan dan lapisan bawah tanah yang disebut dengan zona hiporeik (hyporheic zone). Untuk beberapa sungai di lembah-lembah yang besar, komponen aliran yang "tidak terlihat" mungkin cukup besar dan melebihi aliran permukaan. Zona hiporeik seringkali membentuk hubungan dinamis antara perairan permukaan dengan perairan subpermukaan dengan saling memberi ketika salah satu bagian kekurangan air. Hal ini terutama terjadi di area karst di mana lubang tempat terbentuknya hubungan antara sungai bawah tanah dan sungai permukaan cukup banyak.

Air tanah

Air tanah adalah air tawar yang terletak di ruang pori-pori antara tanah dan bebatuan dalam. Air tanah juga berarti air yang mengalir di lapisan aquifer di bawah water table. Terkadang berguna untuk membuat perbedaan antara perairan di bawah permukaan yang berhubungan erat dengan perairan permukaan dan perairan bawah tanah dalam di aquifer (yang kadang-kadang disebut dengan "air fosil").
Sistem perairan di bawah permukaan dapat disamakan dengan sistem perairan permukaan dalam hal adanya input, output, dan penyimpanan. Perbedaan yang paling mendasar adalah kecepatan dan kapasitasnya; air tanah mengalir dengan kecepatan bervariasi, antara beberapa hari hingga ribuan tahun untuk muncul kembali ke perairan permukaan dari wilayah tangkapan hujan, dan air tanah memiliki kapasitas penyimpanan yang jauh lebih besar dari perairan permukaan.
Input alami dari air tanah adalah serapan dari perairan permukaan, terutama wilayah tangkapan air hujan. Sedangkan output alaminya adalah mata air dan serapan menuju lautan.
Air tanah mengalami ancaman berarti menghadapi penggunaan berlebihan, misalnya untuk mengairi lahan pertanian. Penggunaan secara belebihan di area pantai dapat menyebabkan mengalirnya air laut menuju sistem air tanah, menyebabkan air tanah dan tanah di atasnya menjadi asin (intrusi air laut. Selain itu, manusia juga dapat menyebabkan air tanah terpolusi, sama halnya dengan air permukaan yang menyebabkan air tanah tidak dapat digunakan.

Desalinasi

Desalinasi adalah proses buatan untuk mengubah air asin (umumnya air laut) menjadi air tawar. Proses desalinasi yang paling umum adalah destilasi dan osmosis terbalik. Desalinasi saat ini cukup mahal jika dibandingkan dengan mengambil langsung dari sumber air tawar, hanya sebagian kecil kebutuhan manusia terpenuhi melalui desalinasi. Proses ini terjadi secara ekstensif di Teluk Persia untuk mensuplai air bagi beberapa wilayah di Timur Tengah dan fasilitas wisata dan perhotelan di wilayah tersebut.

Air beku

Berkas:Carlb-newfoundland-iceberg-2002. di New Foundland, CanadaEs yang membeku di kutub dan glasier berpotensi untuk dijadikan sumber air tawar karena dua per tiga air tawar dunia berada dalam bentuk es. Beberapa skema telah diajukan untuk menjadikan gunung es di kutub sebagai sumber air, tetapi hingga saat ini hal itu hanya sekadar rencana. Aliran glasier saat ini dikatakan sebagai salah satu perairan permukaan.
Himalaya, "Atap Dunia" mengandung glasier dan es dalam jumlah besar di luar wilayah kutub, dan menjadi sumber dari sepuluh sungai besar di Asia yang menghidupi miliaran manusia. Masalah yang terjadi saat ini adalah peningkatan temperatur dunia yang cukup cepat, Nepal saat ini mengalami peningkatan rata-rata sebesar 0,6 derajat Celcius sejak sepuluh tahun lalu, sementara dunia mengalami peningkatan sebesar 0,7 sejak ratusan tahun yang lalu.

Penggunaan air tawar

Penggunaan air tawar dapat dikategorikan sebagai penggunaan konsumtif dan non-konsumtif. Air dikatakan digunakan secara konsumtif jika air tidak dengan segera tersedia lagi untuk penggunaan lainnya, misalnya irigasi (di mana penguapan dan penyerapan ke dalam tanah serta penyerapan oleh tanaman dan hewan ternak terjadi dalam jumlah yang cukup besar). Jika air yang digunakan tidak mengalami kehilangan serta dapat dikembalikan ke dalam sistem perairan permukaan (setelah diolah jika air berbentuk limbah), maka air dikatakan digunakan secara non-konsumtif dan dapat digunakan kembali untuk keperluan lainnya, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Pertanian

Diperkirakan 69% penggunaan air di seluruh dunia untuk irigasi. Di beberapa wilayah irigasi dilakukan terhadap semua tanaman pertanian, sedangkan di wilayah lainnya irigasi hanya dilakukan untuk tanaman pertanian yang menguntungkan, atau untuk meningkatkan hasil. Berbagai metode irigasi melibatkan perhitungan antara hasil pertanian, konsumsi air, biaya produksi, penggunaan peralatan dan bangunan. Metode irigasi seperti irigasi beralur (furrow) dan sprinkler umumnya tidak terlalu mahal namun kurang efisien karena banyak air yang mengalami evaporasi, mengalir atau terserap ke area di bawah atau di luar wilayah akar. Metode irigasi lainnya seperti irigasi tetes, irigasi banjir, dan irigasi sistem sprinkler di mana sprinkler dioperasikan dekat dengan tanah, dikatakan lebih efisien dan meminimalisasikan aliran air dan penguapan meski lebih mahal. Setiap sistem yang tidak diatur dengan benar dapat menyia-nyiakan sumber daya air, sedangkan setiap metode memiliki potensi untuk efisiensi yang lebih tinggi pada kondisi tertentu di bawah pengaturan waktu dan manajemen yang tepat.
Saat populasi dunia meningkat, dan permintaan terhadap bahan pangan juga meningkat dengan suplai air yang tetap, terdapat dorongan untuk mempelajari bagaimana memproduksi bahan pangan dengan sedikit air, melalui peningkatan metode dan teknologi irigasi, manajemen air pertanian, tipe tanaman pertanian, dan pemantauan air.

Industri

Diperkirakan bahwa 15% air di seluruh dunia dipergunakan untuk industri. Banyak pengguna industri yang menggunakan air, termasuk pembangkit listrik yang menggunakan air untuk pendingin atau sumber energi, pemurnian bahan tambang dan minyak bumi yang menggunakan air untuk proses kimia, hingga industri manufaktur yang menggunakan air sebagai pelarut. Porsi penggunaan air untuk industri bervariasi di setiap negara, tetapi selalu lebih rendah dibandingkan penggunaan untuk pertanian.
Air juga digunakan untuk membangkitkan energi. Pembangkit listrik tenaga air mendapatkan listrik dari air yang menggerakkan turbin air yang dihubungkan dengan generator. Pembangkit listrik tenaga air adalah pembangkit listrik yang rendah biaya produksi, tidak menghasilkan polusi, dan dapat diperbarui. Energi ini pada dasarnya disuplai oleh matahari; matahari menguapkan air di permukaan, yang lalu mengalami pengembunan di udara, turun sebagai hujan, dan air hujan mensuplai air bagi sungai yang mengaliri pembangkit listrik tenaga air. Bendungan Three Gorges merupakan bendungan pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia.
Penggunaan industrial lainnya adalah turbin uap dan penukar panas, juga sebagai pelarut bahan kimia. Keluarnya air dari industri tanpa dilakukan pengolahan terlbih dahulu dapat disebut sebagai polusi. Polusi meliputi pelepasan larutan kimia (polusi kimia) atau pelepasan air sisa penukaran panas (polusi termal). Industri membutuhkan air murni untuk berbagai aplikasi dan menggunakan berbagai tehnik pemurnian untuk suplai air maupun limbahnya.

Rumah tangga

Diperkirakan 15% penggunaan air di seluruh dunia adalah di rumah tangga. Hal ini meliputi air minum, mandi, memasak, sanitasi, dan berkebun. Kebutuhan minimum air yang dibutuhkan dalam rumah tangga menurut Peter Gleick adalah sekitar 50 liter per individu per hari, belum termasuk kebutuhan berkebun. Air minum haruslah air yang berkualitas tinggi sehingga dapat langsung dikonsumsi tanpa risiko bahaya. Di sebagian besar negara-negara berkembang, air yang disuplai untuk rumah tangga dan industri adalah air minum standar meski dalam proporsi yang sangat kecil digunakan untuk dikonsumsi langsung atau pengolahan makanan.

Rekreasi

Penggunaan air untuk rekreasi sangatlah kecil, tetapi terus berkembang. Air yang digunakan untuk rekreasi biasanya merupakan air yang ditampung dalam bentuk reservoir, dan jika air yang ditampung melebihi jumlah yang biasa ditampung dalam reservoir tersebut, maka kelebihannya dikatakan digunakan untuk kebutuhan rekreasional. Pelepasan sejumlah air dari reservoir untuk kebutuhan arung jeram atau kegiatan sejenis juga disebut sebagai kebutuhan rekreasional. Hal lainnya misalnya air yang ditampung dalam reservoir buatan (misalnya kolam renang).
Penggunaan rekreasional umumnya non-konsumtif, karena air yang dilepaskan dapat digunakan kembali. Pengecualian terdapat pada penggunaan air di lapangan golf, yang umumnya sering menggunakan air dalam jumlah berlebihan terutama di daerah kering. Namun masih belum jelas apakah penggunaan ini dikategorikan sebagai penggunaan rekreasional atau irigasi, tetapi tetap memberikan efek yang cukup besar bagi sumber daya air setempat.
Sebagai tambahan, penggunaan rekreasional mungkin akan mengurangi ketersediaan air bagi kebutuhan lainnya di suatu tempat pada suatu waktu tertentu.

Lingkungan dan ekologi

Penggunaan bagi lingkungan dan ekologi secara eksplisit juga sangat kecil namun terus berkembang. Penggunaan air untuk lingkungan dan ekologi meliputi lahan basah buatan, danau buatan yang ditujukan untuk habitat alam liar, konservasi satwa ikan, dan pelepasan air dari reservoir untuk membantu ikan bertelur.
Seperti penggunaan untuk rekreasi, penggunaan untuk lingkungan dan ekologi juga termasuk penggunaan non konsumtif, tetapi juga mengurangi ketersediaan air untuk kebutuhan lainnya di suatu tempat pada suatu waktu tertentu.

Stres air

Konsep stres air dan krisis air sesungguhnya sangatlah sederhana. Menurut World Business Council for Sustainable Development, hal ini adalah situasi di mana tidak cukup air untuk semua kebutuhan, baik itu untuk pertanian, industri, atau yang lainnya. Mendefinisikan masalah ini dalam bentuk per kapita lebih rumit, tetapi mendatangkan asumsi yang lebih baik untuk penggunaan air dan penghematannya. Namun telah diperkirakan bahwa ketika ketersediaan air yang dapat diperbarui di bawah 1.700 meter kubik per kapita per tahun, maka negara tersebut akan mengalami stres air secara periodik, di bawah 1.000 maka kelangkaan air akan terjadi dan merintangi pertumbuhan ekonomi dan kesehatan manusia.

Peningkatan populasi

Pada tahun 2000, dunia berpopulasi 6,2 miliar. PBB memperkirakan bahwa pada tahun 2050, dunia akan mendapatkan tambahan penduduk sekitar 3,5 miliar dengan pertumbuhan terbesar ada di negara-negara berkembang yang telah mengalami stres air. Hal itu akan menyebabkan peningkatan permintaan air kecuali negara melakukan konservasi air dan mendaur ulang sumber daya yang vital ini.

Peningkatan kesejahteraan

Tingkat kesejahteraan terus meningkat terutama di negara dengan dua populasi terbanyak di dunia, yaitu Cina dan India. Namun, peningkatan kesejahteraan ini berarti juga peningkatan penggunaan air: air bersih untuk kebutuhan dasar dan sanitasi, berkebun dan membersihkan kendaraan, kolam renang pribadi, dan sebagainya.

Ekspansi bisnis

Aktivitas bisnis berkisar dari industri hingga jasa seperti pariwisata dan hiburan terus berkembang dengan cepat. Ekspansi ini membutuhkan peningkatan pelayanan terhadap kebutuhan air seperti suplai dan sanitasi, yang memicu tekanan terhadap sumber daya air dan ekosistem alam.

Perubahan iklim

Perubahan iklim dapat memberikan efek yang signifikan terhadap sumber daya air di seluruh dunia karena hubungan yang erat antara iklim dan daur hidrologi. Peningkatan temperatur akan meningkatkan penguapan dan memicu peningkatan presipitasi. Secara keseluruhan akan terjadi peningkatan suplai air tawar dunia. Banjir dan kekeringan akan terjadi lebih sering di beberapa wilayah dalam waktu yang berbeda-beda, akan terjadi perubahan yang drastis pada hujan salju dan proses pelelehan salju di pegunungan akan meningkat. Temperatur yang meningkat juga akan memengaruhi kualitas air, tetapi belum dipahami dengan baik. Dampak yang paling mungkin adalah eutrofikasi, yaitu peningkatan populasi tumbuhan air (alga, eceng gondok, dll) secara cepat. Perubahan iklim juga akan meningkatkan permintaan suplai air untuk irigasi, dan mungkin air untuk kolam renang.

Hilangnya aquifer

Akibat dari meningkatnya populasi manusia, kompetisi untuk mendapatkan air meningkat sehingga banyak aquifer di seluruh dunia menjadi habis. Hal ini terjadi akibat konsumsi langsung manusia seperti irigasi pertanian menggunakan air tanah. Jutaan pompa di seluruh dunia dalam berbagai ukuran saat ini sedang mengambil air tanah. Irigasi di wilayah kering seperti di utara Cina dan India disuplai oleh air tanah, dan diambil dalam jumlah yang tidak semestinya. Kota-kota besar juga telah mengalami kehilangan lapisan aquifer dan mengakibatkan lapisan tanahnya turun antara 10 hingga 50 meter seperti yang terjadi di Mexico City, Bangkok, Manila, Beijing, Madras, Jakarta dan Shanghai.

Polusi dan proteksi air

Polusi air adalah satu dari sekian kekhawatiran utama dunia saat ini. Pemerintahan di berbagai negara telah berusaha mencari solusi untuk mengurangi masalah ini. Banyak polutan mengancam suplai air, dan di banyak tempat terutama di negara yang belum berkembang, hal ini disebabkan pembuangan limbah secara langsung ke perairan alam. Metode ini umum terjadi di negara yang belum berkembang, tetapi juga banyak terjadi di negara yang sedang berkembang seperti Cina, India, dan Iran.
Sampah, limbah, dan bahkan polutan beracun dibuang ke perairan. Meski limbah tersebut diolah terlebih dahulu, masalah tetap ada. Sisa olahan limbah berbentuk lumpur mungkin akan ditempatkan di lahan pembuangan sampah, dibakar di insinerator, atau dibuang ke laut. Sumber polutan lainnya seperti air sisa irigasi yang mengandung berbagai macam pupuk kimia dan bahan organik tanaman pertanian juga mengancam ekosistem perairan, bersama dengan aliran air hujan di perkotaan dan limbah kimia yang dibuang oleh industri.

Konflik perebutan air

Satu-satunya konflik yang tercatat terjadi akibat perebutan air terjadi pada tahun 2500 SM antara wilayah Lagash dan Umma di Sumeria. Ketika kelangkaan air menyebabkan ketegangan politik, hal ini dapat dikatakan sebagai stres air. Stres air telah memicu konflik lokal dan regional.
Stres air juga dapat menyebabkan konflik dan ketegangan politik meski penyebabnya bukan secara langsung disebabkan oleh air. Reduksi secara bertahap terhadap kualitas dan kuantitas air tawar dapat menambah ketidakstabilan suatu wilayah dengan berkurangnya kesehatan suatu populasi, menghalangi pertumbuhan ekonomi, dan dapat menyebabkan konfik yang lebih besar.
Konflik dan ketegangan terhadap air seringkali terjadi di perbatasan antar negara. Di beberapa area seperti wilayah dataran rendah Sungai Kuning di Cina atau Sungai Chao Phraya di Thailand telah mengalami stres air dalam beberapa tahun. Dan di beberapa wilayah arid yang bergantung sepenuhnya pada air untuk irigasi seperti Cina bagian barat, India, Iran, dan Pakistan, memiliki risiko konflik akibat air. Ketegangan politik, protes warga sipil, dan kekerasan juga akan terjadi terhadap reaksi privatisasi air. Perang Air Bolivia tahun 2000 adalah salah satu contohnya.