Η παγκόσμια αστικοποίηση προσδιορίστηκε ως η αλλαγή του τοπίου που ευθύνεται περισσότερο για την υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων τα τελευταία 20 χρόνια.
Μια νέα ανάλυση 625 μελετών από 63 χώρες δείχνει ότι η παγκόσμια επέκταση των κατοικημένων περιοχών έχει υποβαθμίσει θεμελιωδώς την ποιότητα του νερού σε όλο τον κόσμο και υποδηλώνει ότι η αύξηση της δασικής κάλυψης μπορεί να συμβάλει στη μείωση των κινδύνων ρύπανσης των υδάτων.
Τις τελευταίες δεκαετίες τα τοπία του κόσμου έχουν βιώσει βαθιές αλλαγές, κυρίως λόγω της αύξησης της γεωργικής παραγωγής και της αστικοποίησης – οι οποίες έχουν επηρεάσει σχεδόν τα τρία τέταρτα της παγκόσμιας γης. Παράλληλα με αυτές τις αλλαγές, σημειώθηκαν απώλειες σε φυσικά τοπία, όπως δάση και υγρότοποι.
Η αλλαγή του τοπίου συμβάλλει σημαντικά στην υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων. Έχουν γίνει πολλές έρευνες σε αυτόν τον τομέα σε περιφερειακό επίπεδο, αλλά λίγα έχουν γίνει παγκοσμίως για την κατανόηση των επιπτώσεων των διαφόρων αλλαγών στο τοπίο και του ρόλου των περιβαλλοντικών παραγόντων όπως το κλίμα, οι εποχές και ο τύπος του υδατικού συστήματος.
Η μελέτη αυτή εξέτασε πάνω από 20.000 δημοσιεύσεις αξιολογημένες από ομοτίμους που χρονολογούνται από το 1976 έως το 2022 και εντόπισε 625 μελέτες που χρησιμοποίησαν στατιστικές μεθόδους και μεθόδους μηχανικής μάθησης από 63 χώρες. Οι μελέτες αυτές κάλυψαν διάφορους τύπους υδατικών συστημάτων και χρησιμοποίησαν ποικίλα μέτρα για την ποιότητα των υδάτων, όπως η οξύτητα, ο ολικός φώσφορος και το ολικό άζωτο, που αποτελούν δείκτες ευτροφισμού, χημικώς απαιτούμενου οξυγόνου (COD, που μετρά την οργανική ρύπανση) και ρύπανσης από βαρέα μέταλλα.
Από κάθε μελέτη, οι ερευνητές ανέλυσαν τη συσχέτιση μεταξύ των αλλαγών στους δείκτες ποιότητας τοπίου και νερού και στη συνέχεια συνόψισαν αυτές τις συσχετίσεις σε όλες τις μελέτες. Ανέλυσαν περαιτέρω τον ρόλο περιβαλλοντικών παραγόντων, όπως οι κλιματικές ζώνες, οι τύποι υδατικών συστημάτων, η εποχικότητα και το γεωγραφικό πλάτος στη σχέση μεταξύ αλλαγής χρήσης γης και ποιότητας νερού.
Πριν από το 2007 οι περισσότερες μελέτες ήταν από τη Βόρεια Αμερική και την Ευρώπη, αλλά το 2008 και το 2020 υπήρξε αύξηση της ποσότητας των μελετών, ειδικά στην Κίνα. Περίπου οι μισές μελέτες διερεύνησαν το ρέον νερό, όπως ποτάμια και ρέματα, το ένα τρίτο μελέτησε περιοχές γης που αποστραγγίζονται σε συγκεκριμένα υδάτινα σώματα (λεκάνες απορροής) και το 10% μελέτησε στατικό νερό όπως λίμνες και δεξαμενές.
Πέντε από τους επτά τύπους σύνθεσης τοπίου παρουσίασαν σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα των υδάτων – αστικές εκτάσεις, γεωργικές εκτάσεις, δάση, υγρότοποι και λειμώνες. Η ανάλυση των μεταβολών στην αστική γη και τη δασική κάλυψη έδειξε ότι και οι δύο συσχετίστηκαν με την ποιότητα του νερού. Οι αυξήσεις στην αστική κάλυψη της γης συνδέθηκαν με τη μόλυνση του νερού – όπως μετρήθηκε από τα επίπεδα των συνολικών διαλυμένων στερεών και μεταλλικών ιόντων. Η αστικοποίηση συνδέθηκε επίσης με τη μείωση του διαλυμένου οξυγόνου στο νερό, το οποίο είναι απαραίτητο για την επιβίωση των ψαριών και άλλων υδρόβιων οργανισμών.
Αντίθετα, η αύξηση της δασικής κάλυψης συνδέθηκε αρνητικά με τη μόλυνση και θετικά με τη βελτίωση του διαλυμένου οξυγόνου. Ωστόσο, συνολικά, οι μολυσματικές επιπτώσεις της αστικοποίησης αντιστάθμισαν τον καθαρισμό των υδάτων λόγω της αυξημένης δασικής κάλυψης. Η αύξηση των γεωργικών εκτάσεων συνέβαλε στη ρύπανση των θρεπτικών ουσιών από το άζωτο και τον φώσφορο από την απορροή λιπασμάτων, ενώ το όργωμα και η άρδευση οδήγησαν σε αύξηση των στερεών στο νερό.
Οι μεταβαλλόμενες εποχές συνέβαλαν στον αντίκτυπο της αστικοποίησης στην ποιότητα των υδάτων – όπου η υγρή περίοδος παρήγαγε περισσότερη απορροή και περισσότερους ρύπους στο νερό, ενώ η ξηρή περίοδος είχε ως αποτέλεσμα λιγότερη αραίωση και υψηλότερη συγκέντρωση ρύπων. Το γεωγραφικό πλάτος ήταν ένας σημαντικός παράγοντας στην ικανότητα της δασοκομίας να επιφέρει αλλαγές - όπου τα οφέλη της δασικής κάλυψης για την ποιότητα του νερού φαίνεται να μειώνονται σταδιακά σε αυξημένα γεωγραφικά πλάτη (μεγαλύτερη απόσταση από τον Ισημερινό).
Η ανάλυση έδειξε ότι οι αλλαγές στην κάλυψη των υγροτόπων συνολικά δεν είχαν σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα των υδάτων. Ωστόσο, αυτό μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι η κάλυψη των υγροτόπων ήταν μικρή σε όλο το τοπίο. Πολυάριθμα πειράματα μικρής κλίμακας έχουν αποδείξει το ρόλο των υγροτόπων στην απομάκρυνση ρύπων από τα τοπικά υδατικά συστήματα.
Η ανάλυση έδειξε ότι η κάλυψη των υγροτόπων σε ψυχρές περιοχές και περιοχές μεγάλου γεωγραφικού πλάτους συσχετίστηκε με υψηλά επίπεδα χημικής ζήτησης οξυγόνου (COD) στο νερό, υποδεικνύοντας την παρουσία ρύπανσης από οργανική ύλη. Αυτό θα μπορούσε να οφείλεται εν μέρει στις χαμηλές θερμοκρασίες που περιορίζουν την αποσύνθεση της οργανικής ύλης.
Συνολικά, η μελέτη δείχνει ότι ο αντίκτυπος της αλλαγής της χρήσης γης στην ποιότητα των υδάτων εντείνεται από τη δεκαετία του 1990 και ότι οι αρνητικές επιπτώσεις από τη μόλυνση και τη ρύπανση οφείλονται στην αστικοποίηση και τις αλλαγές στη γεωργική γη.
Οι ερευνητές λένε ότι η αύξηση της δασικής κάλυψης μπορεί να έχει αποκαταστατική επίδραση, ιδιαίτερα σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, και αυτό θα μπορούσε να αποτελέσει μέρος μιας στρατηγικής διαχείρισης της αλλαγής χρήσης γης που περιλαμβάνει την προστασία των υδάτων μέσω λύσεων που βασίζονται στη φύση. Οι γνώσεις σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο το γεωγραφικό πλάτος, οι κλιματικές ζώνες και η εποχικότητα μπορούν να επηρεάσουν τον αντίκτυπο της αλλαγής του τοπίου στην ποιότητα των υδάτων θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν στρατηγικές που είναι κατάλληλες για τις τοπικές περιφέρειες, συμπεριλαμβανομένης της Ευρώπης. Για παράδειγμα, θα μπορούσαν να καθοδηγήσουν τις αποφάσεις σχετικά με το πού θα φυτευτεί η δασοκομία για τη βελτίωση της ποιότητας των υδάτων και ποιος τύπος ειδών δέντρων θα επιτελούσε καλύτερα αυτόν τον ρόλο ανάλογα με τον τρόπο ανάπτυξής τους σε διαφορετικές εποχές.
Η μελέτη καταδεικνύει επίσης ότι εξακολουθούν να υπάρχουν κενά στην έρευνα σχετικά με τον αντίκτυπο της αλλαγής της χρήσης γης στην ποιότητα των υδάτων, ιδίως στις αναπτυσσόμενες χώρες και περιοχές της Αφρικής και της Νότιας Αμερικής.
Οι ερευνητές τονίζουν την περιφερειακή ανισότητα που αποκαλύφθηκε στις δειγματοληπτικές μελέτες και ζητούν μεγαλύτερη έμφαση στην παγκόσμια ισότητα του νερού και την περιβαλλοντική δικαιοσύνη, καθώς ο κόσμος βιώνει έντονη κλιματική αλλαγή.
