Su

Su, kimyasal formülü H₂O olan, iki hidrojen atomunun bir oksijen atomuna kovalent bağla bağlanmasıyla oluşan inorganik bir bileşiktir ve bükülmüş bir moleküler yapıya sahiptir.^[1][2] Standart sıcaklık ve basınçta renksiz, kokusuz ve tatsız bir sıvı olarak görünür; 4°C’de yaklaşık 1 g/cm³ yoğunluğa, 0°C erime noktasına ve 1 atm basınçta 100°C kaynama noktasına sahiptir.^[1] Su, 4°C’de maksimum yoğunluk, donarken genleşme, yüksek özgül ısı kapasitesi ve moleküller arası yaygın hidrojen bağlarından kaynaklanan yüksek buharlaşma ısısı gibi anormal özellikler sergiler.^[1]

Bu özellikler, suyun polar ve iyonik maddeler için evrensel bir çözücü olarak işlev görmesini sağlayarak biyolojik sistemlerdeki kimyasal reaksiyonları ve taşınımı kolaylaştırır.^[3] Dünya üzerinde su, gezegen yüzeyinin yaklaşık %71’ini kaplar; bunun büyük kısmı (%97) okyanuslardaki tuzlu sudan oluşurken, geri kalanı buzullarda, yeraltı sularında ve yüzey kütlelerinde bulunan tatlı sudur.^[4] Bilinen tüm yaşam formları için temel olan su, metabolik süreçler için ortam oluşturur, termal özellikleri aracılığıyla sıcaklığı düzenler ve kohezyon ile adezyon sayesinde hücrelerde yapısal bütünlüğü destekler.^[5] Polaritesi ve hidrojen bağı yapısı, besinlerin çözünmesinde, enzimatik aktivitelerin gerçekleşmesinde ve organizmalarda homeostazın korunmasında rol oynar.^[6]

Etimoloji ve Adlandırma

Dilbilimsel ve Tarihsel Kökenler

İngilizce “water” terimi, 9. yüzyıl metinlerinde yaşam için gerekli sıvıya ve ıslatma özelliklerine atıfta bulunan Eski İngilizce wæter kelimesinden gelir. Bu form, Proto-Batı Cermence watar ve Proto-Cermence watōr köklerinden evrilmiştir; bu kök, Eski Saksonca watar, Eski İskandinavca vatn, Felemenkçe water ve Almanca Wasser dahil olmak üzere Cermence dillerinde ortaktır.^[7][8]

Dilbilimsel olarak, Proto-Cermence terimi, Proto-Hint-Avrupa (PIE) dilindeki “su” veya “ıslak” anlamına gelen *wódr̥ (veya varyantı *wédōr) kökünden gelir. Bu kök, Slavca voda (örn. Rusça voda), Baltıkça vanduo (Litvanca) ve Toharaca wär gibi diğer Hint-Avrupa kollarındaki soydaş kelimelerin karşılaştırmalı analiziyle yeniden yapılandırılmıştır. Bu kök, su kütleleri için kullanılan *h₂ep- veya Latince aqua (dolayısıyla Fransızca eau ve İspanyolca agua) kelimesini veren *h₂ékʷeh₂ gibi alternatif PIE terimlerinden farklı olarak, neme ve akan sıvılara odaklanan bir anlamsal yapıya sahiptir.^[9][10]

Tarihsel olarak, terimin önemi 20. yüzyılın başlarında, Çek dilbilimci Bedřich Hrozný’nin 1915’te Hitit çivi yazısını çözmesiyle ortaya çıktı. MÖ 1600–1200 yıllarına tarihlenen antik Anadolu metinlerinde wa-a-tar (PIE *wódr̥‘dan) kelimesini tanımlaması, Hint-Avrupa dil ailesinin Avrupa dışındaki kapsamına dair çok önemli kanıtlar sağladı. Bu soydaş kelime, Sümerce a (MÖ 3000 civarı) veya Mısır Piramit Metinlerindeki mw (MÖ 2400 civarı) gibi Hint-Avrupa dışı antik terimler madde için bağımsız olarak geliştirilmiş, ilişkisiz tanımlamaları temsil etse de, suyun proto-dillerdeki kavramsal önceliğini temel bir çevresel ve ritüel unsur olarak vurguladı.^[11][12]

Kimyasal Bileşim

Moleküler Yapı ve Bağlanma

Su molekülü, H₂O kimyasal formülüyle, merkezi bir oksijen atomuna kovalent bağla bağlı iki hidrojen atomundan oluşur.^[13] Bu bağlar, oksijenin (Pauling ölçeğinde 3.44) ve hidrojenin (2.20) elektronegatiflik farkından kaynaklanan polar kovalent bağlardır; bu durum oksijen atomunda kısmi negatif yük, hidrojen atomlarında ise kısmi pozitif yükler oluşturur.^[13] Oksijen atomu iki ortaklanmamış elektron çiftine sahiptir, bu da değerlik kabuğu elektron çifti itme (VSEPR) teorisine göre sp³ hibridizasyonuna ve tetrahedral elektron çifti geometrisine yol açar.^[14]

Suyun moleküler geometrisi bükülmüş veya V şeklindedir ve H–O–H bağ açısı 104.5°’dir.^[14][15] Bu açı, ortaklanmamış çiftler arasındaki itmenin bağ yapan çiftler arasındakinden daha büyük olması nedeniyle ideal tetrahedral değer olan 109.5°’den daha küçüktür.^[13] Bükülmüş yapı ve polar bağlar, yaklaşık 1.85 Debye net dipol momenti üreterek suyu polar bir molekül yapar.^[16]

Molekül içi kovalent bağların ötesinde, su molekülleri arası hidrojen bağı sergiler; burada bir molekülün kısmen pozitif hidrojen atomu, komşu bir molekülün kısmen negatif oksijen atomuyla elektrostatik bir çekim oluşturur.^[16] Her su molekülü dört adede kadar hidrojen bağına katılabilir (ikisi hidrojenleri aracılığıyla donör olarak, ikisi de ortaklanmamış çiftleri aracılığıyla akseptör olarak), sıvı halde dinamik, dalgalanan bir tetrahedral ağ oluşturur.^[17] Molekül başına ortalama yaklaşık 3.5 bağ içeren bu hidrojen bağı ağı, suyun yüksek kaynama noktası ve kohezyonu gibi birçok anormal özelliğinin temelini oluşturur.^[18] Sudaki tek bir hidrojen bağının bağ enerjisi yaklaşık 20 kJ/mol’dür ve bu, 460 kJ/mol olan molekül içi O–H kovalent bağından önemli ölçüde daha zayıftır.^[19]

İzotoplar ve Varyantlar

Su, öncelikle hidrojen ve oksijenin kararlı izotoplarından oluşan moleküllerden oluşur. Hidrojenin iki kararlı izotopu vardır: doğal sulardaki hidrojen atomlarının yaklaşık %99.98’ini oluşturan protyum (\(^1H\)) ve yaklaşık %0.02 oranındaki döteryum (\(^2H\) veya D).^[20] Oksijenin üç kararlı izotopu vardır: \(^{16}O\) (%99.63), \(^{17}O\) (%0.0375) ve \(^{18}O\) (%0.1995). Bu nedenle en bol bulunan form \(^1H_2^{16}O\)’dur, ancak doğal sular bu bolluklar nedeniyle iz eser miktarda izotopik varyantlar içerir. 12.32 yıllık yarı ömre sahip radyoaktif bir hidrojen izotopu olan Trityum (\(^3H\) veya T), kozmik ışınlardan ve nükleer süreçlerden kaynaklanan ihmal edilebilir miktarlarda bulunur.

Döteryumlu formlar önemli varyantları temsil eder. Ağır su veya döteryum oksit (\(D_2O\)), iki döteryum atomuna sahiptir; bu da 20.0276 g/mol moleküler kütle, 20°C’de 1.107 g/mL daha yüksek yoğunluk, 3.82°C erime noktası ve 101.4°C kaynama noktası ile sonuçlanır. Daha ağır izotopun azaltılmış sıfır noktası enerjisinden kaynaklanan daha güçlü hidrojen bağı nedeniyle normal suya kıyasla bu değerler daha yüksektir.^[21][22] Yarı ağır su (HDO), bir protyum ve bir döteryum atomu içerir; tipik suda, HDO molekülleri yaklaşık 3.200’de 1 oranındadır, saf \(D_2O\)’dan çok daha fazladır ve \(H_2O\) ile \(D_2O\)’nun özelliklerini harmanlayan ara özellikler sergiler.^[23] Oksijen izotopik ikamesi, örneğin \(H_2^{18}O\), yoğunluğu hafifçe artırır (örneğin %1 \(^{18}O\) zenginleştirmesi için yaklaşık %0.1), ancak faz geçişleri üzerinde hidrojen varyantlarına göre minimal etkiye sahiptir.^[24]

Bu varyantlar, döteryum ve oksijen izotopları için ilksel nükleosentezden kaynaklanır; dağılımları, buhar fazlarında daha hafif izotopları tercihen zenginleştiren buharlaşma ve yoğunlaşma gibi fraksiyonlama süreçleriyle korunur.^[24] Ağır su, yaklaşık 8°C kaynama noktası farkından yararlanılarak elektroliz veya damıtma yoluyla endüstriyel olarak üretilir ve %99.8’in üzerinde saflığa ulaşır.^[25] Basınçlı ağır su reaktörlerinde (örneğin CANDU tasarımları) nötron moderatörü olarak hizmet eder; zenginleştirme gerektiren hafif suyun aksine, doğal uranyum yakıtında fisyonu sürdürmek için nötronları önemli bir absorpsiyon olmadan yavaşlatır.

Trityumlu su (örneğin HTO veya \(T_2O\)), kimyasal olarak sıradan su gibi davranan ancak beta emisyonundan (ortalama enerji 5.7 keV) kaynaklanan ilave radyoaktiviteye sahip trityumu içerir. Saf \(T_2O\), yaklaşık 1.21 g/mL yoğunluğa, 4.48°C erime noktasına ve 101.51°C kaynama noktasına sahiptir, ancak çevresel formlar seyreltik karışımlardır.^[26] İnsanlardaki biyolojik yarı ömrü yaklaşık 10 gündür ve vücut sıvılarında eşit olarak dağılır; sağlık riskleri doz limitleri (örneğin bazı düzenlemelerde 7.000 Bq/L içme suyu standardı) aracılığıyla değerlendirilir.^[27] Trityum üretimi, reaktörlerde döteryum veya lityum üzerindeki nötron yakalama yoluyla gerçekleşir.^[28] Su varyantlarının izotopik çalışmaları, fraksiyonlama imzalarını izleyerek hidroloji, paleoklimatoloji ve adli tıbba yardımcı olur.^[23]

Fiziksel Özellikler

Maddenin Halleri ve Faz Geçişleri

Su, sıcaklık ve basınca bağlı olarak katı, sıvı ve gaz hallerinde bulunur. 101.325 kPa standart atmosfer basıncında, sıvı su 0 °C’de (273.15 K) buza donar ve 100 °C’de (373.15 K) buharlaşarak kaynar.^[29] Katı faz olan buz Ih, sıvı sudan daha düşük bir yoğunluğa sahiptir; 0 °C’deki buzun yoğunluğu yaklaşık 916.7 kg/m³ iken, aynı sıcaklıktaki sıvı suyun yoğunluğu 999.8 kg/m³’tür, bu da buzun suda yüzmesine neden olur.^[30] Bu yoğunluk tersinmesi, buzun katılaşma sırasında genişleyen, hidrojen bağıyla stabilize edilmiş açık altıgen kafes yapısından kaynaklanır.^[31]

Bu haller arasındaki faz geçişleri, sıcaklık değişimi olmaksızın gizli ısının emilmesini veya salınmasını içerir. Buzun erimesi için füzyon ısısı 333.55 J/g iken, 100 °C’deki buharlaşma ısısı 2257 J/g’dır.^[32] Katıdan gaza doğrudan geçiş olan süblimleşme, kuru buzda görüldüğü gibi üçlü noktanın altında gerçekleşir ancak düşük basınç altındaki su için de geçerlidir. Katı, sıvı ve gazın dengede bir arada bulunduğu üçlü nokta, 0.01 °C (273.16 K) ve 611.657 Pa’da meydana gelir.^[33] 374 °C (647 K) ve 22.064 MPa (218 atm) olan kritik noktanın üzerinde su, sıvı veya gaz olarak ayırt edilemeyen, her ikisinin özelliklerini sergileyen süperkritik bir duruma girer.^[34]

Sıvı su, yaklaşık 4 °C’de (277 K) bir yoğunluk maksimumu sergiler ve moleküler hacmi artıran gelişmiş hidrojen bağı nedeniyle daha fazla soğutulduğunda yoğunluğu azalır; bu da yoğunluk anomalisine katkıda bulunur.^[30] Yüksek basınçlar altında su, buz II, III ve diğerleri gibi buzun çoklu polimorflarını oluşturur; su faz diyagramı tarafından ortaya konan belirli basınç-sıcaklık rejimlerinde kararlı olan en az 18 farklı faz tanımlanmıştır.^[35] Bu geçişler, suyun polar moleküler yapısı ve hidrojen bağı ağı tarafından yönlendirilen benzersiz termodinamik davranışını vurgular.

Termodinamik Karakteristikler

Su, öncelikle moleküller arası hidrojen bağından kaynaklanan ve benzer moleküler ağırlığa sahip hidrojen bağı içermeyen sıvılara kıyasla moleküler düzenlemedeki değişiklikler için daha yüksek enerji gereksinimleri kazandıran birkaç ayırt edici termodinamik özelliğe sahiptir. 25°C’de ve standart atmosfer basıncında sıvı suyun izobarik özgül ısı kapasitesi (\(C_p\)) 4.184 J/(g·K) veya 75.3 J/(mol·K)’dir, bu da minimal sıcaklık artışıyla önemli miktarda termal enerji depolamasına olanak tanır; bu değer, etanol (2.44 J/(g·K)) ve asetonun (2.15 J/(g·K)) değerlerini sırasıyla yaklaşık 1.7 ve 1.9 kat aşar.^[36][37] Farklılık, bağ ağı entropisini ısı kapasitesi anomalilerine bağlayan moleküler dinamik simülasyonlarıyla doğrulandığı üzere, titreşimsel uyarılma sırasında hidrojen bağlarının kooperatif bozulmasından kaynaklanır.^[38]

Faz geçişlerinin gizli ısıları belirgin şekilde yüksektir: 0°C’de buz için füzyon entalpisi (\(\Delta_{fus}H\)) 333.55 J/g (6.01 kJ/mol) iken, 100°C’de buharlaşma entalpisi (\(\Delta_{vap}H\)) 2256.4 kJ/kg (40.65 kJ/mol)’dir; bu değerler, metan türevleri gibi birleşmemiş sıvılar için beklenenlerin kabaca iki katıdır.^[39] Bu yüksek gizli ısılar, sıvı ve katı fazlardaki tetrahedral hidrojen bağlı yapıların üstesinden gelmek için gereken enerjiyi yansıtır ve okyanus ısı tutulumunda gözlemlendiği gibi suyun çevresel sıcaklıkları etkili bir şekilde ılımanlaştırmasını sağlar.^[40] Katı, sıvı ve buhar fazlarının dengede bir arada bulunduğu üçlü nokta, 0.01°C (273.16 K) ve 611.657 Pa’da meydana gelir ve buzun düşük basınç altında doğrudan süblimleştiği sınırı işaret eder.^[41]

Suyun sıvı ve buhar fazlarının ayırt edilemez hale geldiği kritik noktasına, 374°C (647.1 K) ve 22.064 MPa (218.3 atm) değerlerinde ulaşılır; bu, kalıcı hidrojen bağının süperkritik karışmayı aşırı koşullara kadar baskılaması nedeniyle karşılaştırılabilir polar olmayan akışkanlardan daha yüksektir.^[39] Termal olarak, sıvı su 4°C’nin altında negatif genleşme sergiler ve 3.98°C’de 999.975 kg/m³ maksimum yoğunluğa ulaşır; bu, sıvıların tipik büzülmesinin aksine, soğutma üzerine açık kafesli hidrojen bağı ağlarının daha yoğun konfigürasyonlara çökmesiyle yönlendirilen bir anomalidir.^[41] İzobarik termal genleşme katsayısı (\(\alpha_p\)) 20°C civarında ortalama \(2.57 \times 10^{-4} K^{-1}\) iken, izotermal sıkıştırılabilirlik (\(\kappa_T\)) \(4.59 \times 10^{-10} Pa^{-1}\) ile düşüktür ve gazların aksine basınç altında hacim değişimine direnç gösterir.^[41] Termal iletkenlik 130°C civarında 0.68 W/(m·K) ile zirve yapar ve doğal sistemlerde verimli ısı transferini kolaylaştırır.^[42]

Bu özellikler topluca, suyun bükülmüş moleküler geometrisinden ve elektronegatif oksijenin, sadece van der Waals etkileşimleri yerine nötron saçılması ve kalorimetri yoluyla doğrulanabilen yapısal kısıtlamalar dayatan güçlü, yönlü hidrojen bağlarına izin vermesinden kaynaklanır.^[43]

Mekanik ve Optik Özellikler

Suyun mekanik özellikleri, diğer birçok sıvıdan farklı davranışlar kazandıran hidrojen bağlı ağından kaynaklanır. 25°C’de sıvı suyun dinamik viskozitesi 0.89 mPa·s’dir; bu, termal enerjinin moleküller arası çekimlerin üstesinden gelmesiyle sıcaklıkla azalan kayma akışına karşı direnci yansıtır.^[44] Su-hava arayüzündeki yüzey gerilimi 25°C’de 72.0 mN/m’dir; yüzey alanını en aza indiren kohezyon kuvvetleriyle yükselen bu değer, kılcal yükselme ve damlacık küreselliğinde kendini gösterir.^[45] Sıkıştırılabilirlik düşüktür ve ortam koşullarında 2.2 GPa’lık bir hacim modülü ile nicelendirilir; bu, gazların aksine ölçülebilir hacim azalması için yüzlerce megapaskal mertebesinde basınçların gerekli olduğunu belirtir.^[46]

Optik olarak, saf su görünür ışığı (400–700 nm) yüksek şeffaflıkla iletir ve mavi-yeşil aralıkta metre başına %0.01’den azını absorbe eder, bu da berrak su ortamlarında derin nüfuziyeti mümkün kılar.^[47] Görünür dalga boyları için kırılma indisi 20°C’de 1.333’tür; dalga boyuyla hafifçe değişir (daha kısa dalga boyları için daha yüksektir) ve seraplar ile arayüzlerde ışığın bükülmesi gibi fenomenlere neden olur.^[48] Absorpsiyon, ultraviyole (elektronik uyarılmalar nedeniyle 200 nm’nin altında güçlüdür) ve kızılötesi (yaklaşık 3 μm ve ötesindeki titreşim modlarında zirve yapar) bölgelerde yoğunlaşır ve görünür berraklığa rağmen suyu bu spektrumlarda opak hale getirir.^[49]

Kimyasal Özellikler

Reaktivite ve İyonlaşma

Su, O-H bağlarının yaklaşık 498 kJ/mol olan yüksek bağ ayrışma enerjisine atfedilen ortam koşulları altında sınırlı kimyasal reaktivite sergiler.^[50] Bu kararlılık, özellikle elektrepozitif elementler ve belirli oksitlerle spesifik reaksiyonlara katılma yeteneğiyle tezat oluşturur. Örneğin, alkali metaller suyla ekzotermik olarak reaksiyona girerek hidrojen gazını açığa çıkarır ve hidroksitler oluşturur:
$$2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}$$
Bu reaksiyonun şiddeti, metallerin azalan iyonlaşma enerjileri ve kafes enerjileri nedeniyle lityumdan sezyuma doğru artar.^[51] Magnezyum ve kalsiyum gibi toprak alkali metaller daha yavaş reaksiyona girer ve genellikle tam reaksiyon için ısıtma veya buhar gerektirir:
$$\mathrm{Ca} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + \mathrm{H_2}$$
Bu, HCl gazı açığa çıkarır. Bu reaksiyonlar, suyun hem bir Lewis bazı (elektrofillere elektron çiftleri bağışlayan) olarak hareket etmesine hem de belirli bağlamlarda proton transferini kolaylaştırmasına izin veren amfoterik karakterini vurgular.^[52]

İyonlaşma açısından su, otoiyonizasyona uğrar:
$$2\mathrm{H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-}$$
Bu denge, 25 °C’de iyon çarpımı sabiti \(K_w = [\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{OH^-}] = 1.0 \times 10^{-14}\) ile yönetilir.^[53] Bu denge, saf suda her biri yaklaşık \(1.0 \times 10^{-7}\) M olan hidronyum ve hidroksit iyonlarının eşit konsantrasyonlarını verir ve bu da 7.00 nötr pH değerine karşılık gelir. Suyun bir asit olarak hareket etmesi durumunda (\(\mathrm{H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-}\)) pKa değeri yaklaşık 15.7’dir; bu değer, güçlü O-H bağı ve solvasyon etkileri nedeniyle düşük protonsuzlaşma derecesini yansıtır ve \(K_a = K_w / [\mathrm{H_2O}]\) formülünden türetilir, burada \([\mathrm{H_2O}] \approx 55.5\) M’dir.^[54]

En yüksek dolu moleküler orbitalden bir elektronu uzaklaştırmak için gereken su molekülünün gaz fazı iyonlaşma enerjisi, fotoelektron spektroskopisi ile belirlendiği üzere 12.62 ± 0.01 eV’dir.^[55] Sıvı suda, solvasyon dikey iyonlaşma enerjisini yaklaşık 11.67 eV’ye düşürür, radyoliz gibi süreçleri kolaylaştırır ancak yine de termal koşullar altında yüksek enerji bariyerlerine işaret eder.^[56] Bu özellikler topluca suyu saf formda zayıf bir iletken olarak konumlandırır; iyonlaşma, içsel termal ayrışmadan ziyade öncelikle dış alanlar veya safsızlıklar tarafından yönlendirilir.

Elektriksel İletkenlik ve Elektroliz

Saf su, 25°C’de \(1.0 \times 10^{-14}\) iyon çarpımı sabiti (\(K_w\)) ile hidronyum (\(H_3O^+\)) ve hidroksit (\(OH^-\)) iyonları üreten (her iyon için yaklaşık \(10^{-7}\) mol/L konsantrasyon) sınırlı otoiyonizasyonu nedeniyle çok düşük elektriksel iletkenlik sergiler: \(2H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-\).^[60][61] Bu, 25°C’de ultra saf su için 0.055 μS/cm’lik bir özgül iletkenlik ile sonuçlanır ve çözünmüş elektrolitler içeren çözeltilere kıyasla onu zayıf bir iletken yapar.^[60][62] Çözünmüş tuzlar, mineraller veya asitler gibi safsızlıkların varlığı, ilave yük taşıyıcı iyonlar (örn. \(Na^+\), \(Cl^-\)) ekleyerek iletkenliği önemli ölçüde artırır; örneğin, tipik musluk suyu iyonik içeriğe bağlı olarak 100–1000 μS/cm’ye ulaşabilir.^[63][61]

Suyun elektrolizi, \(H_2O\)’nun doğru akım kullanılarak hidrojen ve oksijen gazlarına elektrolitik ayrışmasını içerir ve şu yarı reaksiyonları izler: katotta, \(2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-\); anotta, \(2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-\) (veya nötr/alkali ortamlarda basitleştirilmiş haliyle). Genel reaksiyon \(2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2\)’dir ve standart Gibbs serbest enerji değişiminden (25°C’de \(\Delta G^\circ = 237.2\) kJ/mol) türetilen 1.23 V teorik minimum hücre potansiyeline sahiptir.^[64][65] Uygulamada, elektrotlardaki aşırı potansiyeller (tipik olarak toplam 0.3–1 V) ve ohmik kayıplar, 1.5–2.0 V veya daha yüksek uygulanan voltajları gerektirir; genellikle iletkenliği artırmak ve direnci azaltmak için sülfürik asit veya potasyum hidroksit gibi elektrolitler kullanılır.^[64][66] Safsızlıklar yan reaksiyonları katalize edebilir veya elektrotları bozabilir, ancak kontrollü elektroliz endüstriyel kurulumlarda %70–80’e varan verimliliklerle stokiyometrik gazlar (hacimce 2:1 \(H_2:O_2\)) verir.^[67]

Evrende Bulunuşu

Tespit ve Bolluk

Su, belirgin dönme, titreşim ve elektronik geçişlerini emisyon veya absorpsiyon yoluyla yakalayan spektroskopik teknikler aracılığıyla evren genelinde tespit edilir. Radyo ve milimetre/alt-milimetre dalga boylarında, yer tabanlı ve uzay teleskopları, yıldız oluşum bölgelerinde ve çıkışlarda maser emisyonuyla güçlendirilen belirgin 22 GHz (1.35 cm) temel durum geçişi dahil olmak üzere su buharının dönme çizgilerini gözlemler. Herschel gibi uzak kızılötesi gözlemevleri, orto- ve para-su türlerinden gelen kapsamlı su çizgisi ormanlarını haritalandırarak ön yıldız zarflarında ve şoklardaki varlığını ortaya koymuştur. Kızılötesi spektroskopi, buharı 6 μm civarındaki titreşim bantlarıyla ve buz mantolarını moleküler bulutlardaki toz tanecikleri üzerindeki 3 μm ve 6 μm’deki geniş absorpsiyon özellikleriyle tanımlar. ALMA ile yapılan son gelişmeler, 2017’de yakın galaksilere doğru ilk kez tespit edilen 448 GHz çizgisi gibi alt milimetre su geçişlerinin yüksek çözünürlüklü görüntülenmesini sağlayarak suyun uzak yıldız oluşumundaki rolünü doğrulamaktadır.^[68][69]

Su molekülünün yıldızlararası ortamda ilk tespiti, 1969’da Sagittarius B2 kompleksine karşı absorpsiyonun radyo gözlemleri yoluyla gerçekleşti ve \(H_2O\)’yu 22 GHz çizgisiyle tanımladı. Sonraki taramalar, suyu kuyruklu yıldızlardan ve 2I/Borisov gibi yıldızlararası nesnelerden (Swift teleskobu UV gözlemlerinin su üretim oranlarını nicelendirdiği yerler) GJ 9827d’deki su buharının Hubble tarafından tanımlanması gibi transitler sırasında geçiş spektroskopisi yoluyla ötegezegen atmosferlerine kadar çeşitli ortamlarda doğruladı. Galaksi dışı bağlamlarda, ALMA, z=3’te milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki SPT0311-58 gibi yüksek kırmızıya kaymalı galaksilerdeki su emisyonunu izleyerek, bunu erken yıldız oluşumunu besleyen moleküler gaz rezervuarlarına bağladı.^[70][71]

Bolluk açısından su, yıldızlararası ortamda \(H_2\) ve CO’dan sonra en yaygın moleküller arasında yer alır, ancak dağılımı ortama göre keskin bir şekilde değişir. Soğuk, yoğun moleküler bulutlarda (\(n_H \approx 10^4 cm^{-3}\), \(T \approx 10 K\)), suyun yaklaşık %90’ı, toz tanecikleri üzerinde buz olarak bulunur ve toplam hidrojene göre bolluğu yaklaşık \(10^{-4}\) tür; bu, tane yüzeylerinde atomik oksijenin ardışık hidrojenasyonu yoluyla oluşur. Gaz halindeki su buharı bu bölgelerde donma nedeniyle daha azdır (H₂’ye göre ~\(10^{-7}\)), ancak çıkışlar veya fotonun baskın olduğu bölgeler gibi daha sıcak şoklanmış veya ışınlanmış gazlarda bolluk ~\(10^{-5}\)–\(10^{-4}\) seviyelerine yükselir. Erken kozmik su, z > 20’de popülasyon III süpernovalarında ortaya çıktı; simülasyonlar, olay başına \(10^{50}\) moleküle kadar verim sağlayan verimli \(O + H_2 \rightarrow OH \rightarrow H_2O\) sentezini gösteriyor. APM 08279+5255’te z=3.91’de 658 GHz çizgisiyle tespit edilen \(10^{13}\) güneş kütlesi değerindeki su buharı (140 trilyon Dünya okyanusuna eşdeğer) gibi kuasarların etrafında devasa rezervuarlar mevcuttur. Yaygınlığına rağmen, birçok ötegezegendeki suyun oransal bolluğu, JWST ve Hubble spektrumlarından çıkarıldığı üzere, atmosferlerde genellikle %1’in altında kalarak düşük seyretmektedir.^[72][73]

Formlar ve Egzotik Haller

Su, özellikle astrofiziksel ortamlarda hüküm süren aşırı koşullar altında, tanıdık sıvı, katı (buz Ih) ve buhar hallerinin ötesinde çok sayıda fazda kendini gösterir. Uzun menzilli kristal düzenden yoksun olan amorf buz, yıldızlararası ortamda ve soğuk gök cisimlerinde baskındır ve 130 K’nin altındaki sıcaklıklarda buhar birikimi ile oluşur; düşük yoğunluklu (LDA, ~0.94 g/cm³) ve yüksek yoğunluklu (HDA, ~1.17 g/cm³) varyantlarda bulunur ve sıvı suyun yapısına daha çok benzeyen orta yoğunluklu formların son keşifleriyle çeşitlenmiştir.^[74][75]

Buzun kristal polimorfları 20’den fazladır; bunlar arasında ortam basınçlarında kararlı olan altıgen buz Ih, bulutlarda kübik buz Ic ve 2.1 GPa’nın üzerinde kararlı olan buz VII ve simetrik hidrojen bağlarına sahip 100 GPa’nın üzerindeki buz X gibi yüksek basınçlı fazlar bulunur. Bu polimorflar, değişen basınç ve sıcaklık altında hidrojen bağı düzenlemelerinden kaynaklanır ve gezegen içlerini ve kuyruklu yıldız yapılarını etkiler.^[76]

Oksijen atomlarının hacim merkezli kübik bir kafes oluşturduğu, hidrojen iyonlarının ise bir sıvı gibi serbestçe yayıldığı hibrit bir faz olan süperiyonik buz, 50 GPa’yı aşan basınçlarda ve 1000–3000 K sıcaklıklarda ortaya çıkar; elmas örs hücrelerinde deneysel olarak doğrulanmış olup, yüksek elektriksel iletkenlik ve opaklık sergiler ve potansiyel olarak Uranüs ve Neptün’ün mantolarındaki suyun önemli bir kısmını oluşturarak anormal manyetik alanlarını açıklar.^[77][78][79]

374°C (647 K) ve 22 MPa kritik noktasının ötesindeki süperkritik su, belirgin sıvı-buhar sınırlarından yoksundur, gaz benzeri difüzivite ve sıvı benzeri yoğunluk sergiler; bu durum derin hidrotermal sistemlerde meydana gelir ve sıcak, basınçlı ötegezegen atmosferlerinde veya yıldız zarflarında kimyayı etkileyebilir.^[80][81]

Ortaya çıkan gözlemler, simülasyonlarla tahmin edilen ve 2025’te deneysel olarak tespit edilen, gigapaskal basınçlarda katı benzeri mekaniği sıvı benzeri dinamiklerle harmanlayan düzensiz ancak rijit bir faz olan plastik buz VII’yi içerir. Bu tür egzotik haller, suyun kuantum etkileri ve hidrojen bağı ağları tarafından yönlendirilen polimorfizmini vurgulamakta ve Oort bulutu buzlarından dev gezegen dinamolarına kadar kozmoloji için çıkarımlar sunmaktadır.^[82]

Gezegensel Yaşanabilirlikteki Rolü

Sıvı su, Dünya temelli biyolojiden bilinen yaşam için gerekli kimyasal reaksiyonları mümkün kıldığı için gezegen gövdelerinde yaşanabilirlik için bir ön koşul olarak kabul edilir; çok çeşitli maddeleri çözen ve hücrelerdeki metabolik süreçleri kolaylaştıran evrensel bir çözücü görevi görür. Gözlemlenen tüm yaşam formları, hücresel yapıları korumak, iyonları ve molekülleri taşımak ve enzimatik reaksiyonları katalize etmek için sıvı suya ihtiyaç duyar; kapsamlı karasal ve ekstremofil çalışmalarına rağmen hiçbir ampirik istisna belgelenmemiştir.^[83][84] Sıvı suyun kararlılığı, standart atmosfer basıncında tipik olarak 0°C ile 100°C arasındaki sıcaklık aralıklarına bağlıdır, ancak bu, hidrostatik basıncın donmayı önlediği yeraltı okyanuslarında olduğu gibi değişen basınçlar altında genişleyebilir.^[85][86]

Yaşanabilir bölge (HZ) kavramı, bir yıldızdan, Dünya benzeri bir atmosfere sahip bir gezegenin yüzeyinde sıvı su tutabileceği yörünge mesafesine odaklanır; genellikle suyun buharlaştığı iç kenardan donduğu dış kenara kadar uzanır ve yıldız parlaklığı ve spektral tipine göre modüle edilir. Güneş benzeri yıldızlar için bu bölge, gelen yıldız akısını gezegen albedosu ve sera etkileriyle dengeleyen radyatif-konvektif modellerden hesaplandığı üzere, yaklaşık olarak 0.95 ila 1.67 astronomik birim arasında uzanır.^[85][87] Gezegen kütlesi, atmosferik bileşim (örneğin sera ısınmasını artıran \(CO_2\) veya \(H_2O\) buharı) ve radyojenik bozunma veya gelgit kuvvetlerinden kaynaklanan iç ısı gibi faktörler, 100 km kalınlığa kadar buz kabuklarının altındaki okyanusları koruyan gelgit ısınmasının olduğu Europa gibi aylardaki potansiyel yeraltı sıvı suyunda kanıtlandığı gibi, yaşanabilirliği klasik HZ’nin ötesine genişletebilir.^[88][86]

Suyun termodinamik özellikleri, çevresel dalgalanmaları tamponlayarak yaşanabilirliği daha da artırır: yüksek buharlaşma gizli ısısı (2.260 kJ/kg) ve özgül ısı kapasitesi (4.18 J/g·°C), yüzey sıcaklıklarını günlük veya mevsimsel değişimlere karşı stabilize ederken, faz geçişleri ısı ve besinleri küresel olarak dağıtan hidrolojik döngüleri yönlendirir.^[89] Su açısından zengin dünyalarda, aşırı okyanus kapsamı kara tabanlı çeşitliliği sınırlayabilir ancak konveksiyon ve yukarı doğru akış (upwelling) besin döngüsünü desteklerse, 100 km’yi aşan derinliklere sahip “okyanus gezegenleri” için modellendiği gibi, yine de yaşanabilirliğe izin verebilir.^[90] Ötegezegenler için ampirik aramalar, geçiş spektroskopisi yoluyla tespit edilen buhar gibi su imzalarına sahip HZ adaylarına öncelik verir ve milyarlarca yıl boyunca atmosferik kayıp veya kurumadan kaynaklanan zorluklara rağmen biyobelirteç avları için hedeflerin önceliklendirilmesinde suyun rolünü vurgular.^[91][92]

Dünya’da Hidroloji

Küresel Dağılım

Dünya üzerinde yaklaşık 1.386 milyar kilometreküp su bulunur ve yüzeyinin yaklaşık yüzde 71’ini kaplar.^[4] Bu toplam hacmin yüzde 96.5’ini, başta okyanuslar olmak üzere tuzlu sular oluştururken, tatlı su kalan yüzde 2.5’lik kısmı oluşturur.^[4] İç denizlerden ve yeraltı sularından gelen küçük tuzlu katkılar dahil edildiğinde, okyanuslar tüm suyun yüzde 97’sinden fazlasını elinde tutarak dağılıma hakimdir; Pasifik Okyanusu tek başına 660 milyon kilometreküp ile okyanus hacminin kabaca yarısını oluşturur.^[93]

Tatlı su düzensiz bir şekilde dağılmıştır; yüzde 68.7’si buzullarda ve buz örtülerinde -ağırlıklı olarak Antarktika (küresel tatlı suyun yaklaşık yüzde 60’ı) ve Grönland’da- kilitlenmiş durumdadır ve bu da büyük bir kısmını acil insan kullanımı için erişilemez hale getirir.^[94] Yeraltı suyu, kıtaların altındaki akiferlerde depolanan tatlı suyun yüzde 30.1’ini temsil eder, ancak tuzluluk ve derinlik birçok bölgede kullanılabilirliği sınırlar.^[94] Göller, bataklıklar ve nehirler dahil olmak üzere yüzey tatlı suyu, toplam tatlı suyun sadece yüzde 0.3’ünü (veya tüm suyun yüzde 0.009’unu) oluşturur; Baykal Gölü 23.615 kilometreküp ile en büyük tek hacme sahiptir.^[94]

Bu tablo, kolayca erişilebilir tatlı suyun kıtlığını vurgulayarak hacimsel dağılımı göstermektedir; toplam Dünya suyunun yüzde 0.5’inden azını oluşturan bu kaynak, kirlilik, aşırı kullanım ve coğrafi konsantrasyon ile daha da kısıtlanmıştır.^[4] Bölgesel farklılıklar keskindir: Asya, muson kaynaklı yağışlar nedeniyle küresel nehir akışının yaklaşık yüzde 40’ına ev sahipliği yaparken, Sahra gibi kurak bölgeler ihmal edilebilir düzeyde yüzey suyu içerir.^[95] Atmosferik su buharı, hacimce minimal olsa da, küçük statik rezervuarına rağmen hidrolojik akışta kritik bir rol oynar.^[96]

Su Döngüsü

Su döngüsü, suyun Dünya atmosferi, kara yüzeyleri, okyanuslar ve biyosfer arasındaki, esas olarak güneş radyasyonuyla güçlenen ve yerçekiminden etkilenen birbirine bağlı fiziksel süreçler yoluyla sürekli hareketini tanımlar. Bu döngü küresel iklimi, hava modellerini ve tatlı su dağılımını düzenler; yıllık küresel buharlaşma ve yağış akışları yaklaşık 505.000 kilometreküpte dengelenir; bunun yüzde 86’sını okyanuslar buharlaşma olarak sağlar ve yağışın yüzde 78’ini alır.^[97][98]

Buharlaşma, sıvı suyu buhara dönüştürür; bu işlem öncelikle güneş tarafından ısıtılan okyanus yüzeylerinden gerçekleşir ve atmosfere büyük miktarlarda gizli ısı aktarır; karada, evapotranspirasyon (topraklardan buharlaşma ve bitki örtüsünden terleme) küresel buhar girdisinin kalan yüzde 14’üne katkıda bulunur.^[99][100] Atmosferde, herhangi bir zamanda toplamda yaklaşık 12.900 kilometreküp olan su buharı, aerosoller üzerinde çekirdeklenme yoluyla soğuyup bulut damlacıklarına yoğunlaşmadan önce ortalama 9 gün kalır.^[101][102]

Yoğunlaşma ve ardından gelen yağış, bu buharı damlacıklar birleşip düşecek kadar ağırlaştığında yağmur, kar, dolu veya karla karışık yağmur olarak serbest bırakır ve suyu Dünya yüzeyine geri döndürür; karalar üzerindeki küresel yağış yıllık kabaca 110.000 kilometreküp tutarındadır ve nehirleri, gölleri ve ekosistemleri besler.^[99] Yağıştan kaynaklanan yüzey suyu, ortalama her 16 günde bir yenilenen akarsulara ve okyanuslara akış yollarını veya toprağa sızarak yeraltı suyu beslemesi için akiferlere süzülme yollarını izler.^[104][98]

Yeraltı suyu kalış süreleri sığ sistemlerde 100 ila 200 yıl arasında değişirken, daha derin oluşumlarda 3.000 ila 10.000 yıla kadar çıkar; bu durum nehirlerdeki hızlı döngüyle (12 ila 20 gün) keskin bir tezat oluşturur ve kısa vadeli kuraklıklara karşı tampon görevi gören uzun vadeli depolamayı mümkün kılar.^[102] Nehirler ve yüzey altı akışı yoluyla okyanuslara dönüş döngüyü kapatır, ancak toplam akışlara göre ihmal edilebilir oranlarda uzaya atmosferik kaçış yoluyla küçük kayıplar meydana gelir.^[105] Sulama ve geçirimsiz yüzeyler dahil olmak üzere insan müdahaleleri, sızmayı azaltarak ve akışı hızlandırarak bu akışları bozar, sel risklerini artırır ve bölgesel nem dengelerini değiştirir.^[98]

Okyanuslar ve Atmosferik Dinamikler

Dünya yüzeyinin yaklaşık yüzde 71’ini kaplayan okyanuslar, ısı, nem ve momentum alışverişleri yoluyla atmosferle dinamik bir şekilde etkileşime girerek küresel hava ve iklim modellerini derinden etkiler. Bu etkileşimler okyanus akıntılarını iten yüzey rüzgarlarını yönlendirirken, buharlaşma ve yukarı doğru akış (upwelling) gibi okyanusal süreçler atmosferik dolaşımı modüle eder. Deniz suyunun muazzam termal kapasitesi—ısıyı havadan daha yavaş emip serbest bırakması—bölgesel iklimleri stabilize eder ve kutuplara doğru ısı taşınımını kolaylaştırır; okyanusal meridyonal ısı akışının sadece Kuzey Atlantik’te \(10^{15}\) watt’ı aştığı tahmin edilmektedir ve bu da yüksek enlemlerdeki radyatif dengesizlikleri dengeler.^[106][107]

Okyanus yüzeylerinden buharlaşma, atmosferik su buharının birincil kaynağını sağlar ve küresel yağış kökenlerinin yaklaşık yüzde 86’sını oluşturur; yıllık yaklaşık 434.000 kilometreküp buharlaşma hacmi bulut oluşumunu, fırtına sistemlerini ve hidrolojik döngünün atmosferik kolunu besler. Bu nem akışı, deniz yüzeyi sıcaklıkları (SST’ler), rüzgar hızları ve nem gradyanları tarafından modüle edilir ve daha sıcak SST’lerin buharlaşmayı artırdığı, böylece konveksiyonu yoğunlaştırdığı ve potansiyel olarak tropikal siklonları güçlendirdiği geri bildirim döngüleri yaratır. Okyanuslar üzerindeki yağış, yıllık kabaca 373.000 kilometreküp ile buharlaşmadan biraz daha azdır ve atmosfere net bir tatlı su ihracıyla sonuçlanır; bu da karadaki nehir girdileri ve yeraltı suyu deşarjı ile dengelenir.^[108][109]

Okyanus akıntıları, hem üst katmanlardaki rüzgar zorlamasından (ticaret rüzgarları ve batı rüzgarları Kuzey Atlantik subtropikal girdabı gibi girdaplar oluşturur) hem de sıcaklık ve tuzluluk değişimlerinden kaynaklanan yoğunluk farklarıyla yönlendirilen daha derin termohalin dolaşımdan kaynaklanır. Atmosferik rüzgarlar Ekman taşınımı yoluyla momentum aktarır, Coriolis etkisi nedeniyle yüzey sularını rüzgar yönüne dik açılarda sarmallar; Atlantik Meridyonal Devrilme Dolaşımı (AMOC) gibi termohalin akışlar ise kutup bölgelerinde battıktan sonra derin suları güneye taşıyarak ısı ve besinleri yüzyıllar boyunca küresel olarak yeniden dağıtır. Eriyen buzdan gelen tatlı su akışının tuzluluğu değiştirmesi gibi bozulmalar bu akışları zayıflatabilir; vekil kayıtlar ve doğrudan ölçümlere dayanarak 20. yüzyılın ortalarından bu yana gözlemlenen %15’lik AMOC yavaşlaması buna kanıttır.^[110]

Birleşik okyanus-atmosfer olayları bu dinamikleri örnekler; en dikkat çekeni, anormal ekvatoral Pasifik ısınmasının yukarı doğru akışı bastırdığı, Walker dolaşımını doğuya kaydırdığı ve küresel telebağlantıları değiştirerek El Niño evrelerinde Güneydoğu Asya’da kuraklıklara ve Güney Amerika’da sellere yol açtığı El Niño-Güney Salınımı’dır (ENSO). La Niña muadilleri ticaret rüzgarlarını güçlendirerek soğumayı ve zıt yağış anomalilerini artırır. ENSO’nun 2-7 yıllık döngülerle düzensizliği, havza boyunca yayılan okyanusal Kelvin ve Rossby dalgalarını içeren gecikmeli osilatör mekanizmalarından kaynaklanır ve küçük SST pertürbasyonlarının (~1-2°C) hava-deniz eşleşmesi yoluyla nasıl yarımküresel hava bozulmalarına dönüşebileceğini gösterir. Okyanuslar ayrıca fazla antropojenik ısının yüzde 90’ından fazlasını tecrit ederek atmosferik ısınmayı tamponlar, ancak AMOC çöküşü gibi eşiklere yaklaşılırsa dolaşımın istikrarsızlaşması riskini taşır.^[111][112]

Biyolojik Rol

Organizmalardaki Temel Fonksiyonlar

Su, yaş, cinsiyet ve vücut kompozisyonuna göre değişmekle birlikte, ortalama bir yetişkin insan vücut kütlesinin yaklaşık %60’ını oluşturur; yağsız doku, yağdan daha yüksek oranda su içerir.^[113][114] Bu yüksek içerik, suyun hücresel süreçler için birincil ortam olarak hizmet etmesini sağlar; burada polaritesi ve hidrojen bağı kapasitesi, elektrolitler, şekerler ve amino asitler gibi biyokimya için gerekli olan polar ve iyonik bileşikler için onu etkili bir çözücü yapar.^[115][6] Evrensel çözücü olarak su, hücre zarları boyunca ve kan plazması gibi vücut sıvılarında besinlerin ve atık ürünlerin çözünmesini ve taşınmasını kolaylaştırarak, susuz ortamlarda engellenecek olan metabolik reaksiyonları destekler.^[3][116]

Metabolik yollarda su, proteinler, karbonhidratlar ve nükleik asitler gibi makromolekülleri enerji ve biyosentez için monomerlere parçalayan hidroliz reaksiyonlarında bir reaktan olarak hareket eder; örneğin sindirim enzimleri peptit bağlarını kırmak için suya güvenir.^[117] Fotosentezde su, fotosistem II’de fotolize uğrar, klorofilden kaybolanları yenilemek ve elektron taşıma zincirini sürdürmek için oksijene, protonlara ve elektronlara bölünerek yan ürün olarak atmosferik oksijen üretir.^[118][119] Bu roller, suyun organizmalar genelinde enerji üretimi ve anabolik süreçlerdeki gerekliliğini vurgular.

Suyun 4.184 J/g·°C olan yüksek özgül ısı kapasitesi, organizmaların minimum sıcaklık değişimiyle büyük miktarlarda ısıyı emmesine veya salmasına izin vererek iç ortamları dış dalgalanmalara karşı stabilize eder; bu özellik hücresel enzimleri denatürasyondan korur.^[120][31] Termoregülasyonda, terleme veya transpirasyon yoluyla buharlaşma, suyun yüksek buharlaşma gizli ısısından (100°C’de yaklaşık 2260 J/g) yararlanarak aşırı enerji kaybı olmadan yüzeyleri verimli bir şekilde soğutur.^[120] Yapısal olarak su molekülleri, proteinler ve DNA etrafında hidrasyon kabukları oluşturur, tersiyer yapıları koruyan ve enzimatik kataliz gibi işlevleri mümkün kılan hidrojen bağı ağları aracılığıyla katlanmayı, kararlılığı ve etkileşimleri etkiler.^[121][122] Bitkilerde su, hücre sertliği için turgor basıncı sağlarken, hayvanlarda eklemleri yağlar ve organları yastıklar.^[123][117]

Sucul Ekosistemler ve Biyoçeşitlilik

Sucul ekosistemler; nehirler, göller, sulak alanlar ve yeraltı suları gibi tatlı su sistemlerinin yanı sıra okyanuslar, haliçler ve kıyı bölgeleri gibi deniz ortamlarını da içeren tüm su bazlı habitatları kapsar. Bu sistemler, suyun fizyolojik süreçler, besin taşınımı ve ekolojik etkileşimler için temel ortam olarak işlev gördüğü çok çeşitli organizmalar için birincil habitat görevi görür. Dünya yüzeyinin yaklaşık %71’ini kaplayan deniz ekosistemlerinde, suyun yüksek ısı kapasitesi sıcaklıkları dengeleyerek derinlik gradyanları ve enlemler boyunca çeşitli metabolik adaptasyonlara olanak tanır.^[124] Tatlı su ekosistemleri, Dünya yüzeyinin %1’inden azını kaplamasına rağmen, izole havzalardaki hidrolojik bağlantı ve izolasyon nedeniyle yüksek endemizmi teşvik ederek orantısız bir biyoçeşitlilik sergiler.^[125]

Deniz biyoçeşitliliği, 2022 itibariyle tanımlanmış 242.000’den fazla türü içerir; bunlar arasında protistler, omurgasızlar, balıklar, memeliler ve bitkiler bulunur ve tahminler toplamda 2.2 milyon türün keşfedilmeyi beklediğini öne sürmektedir.^[124][126] Okyanus tabanının %1’inden azını oluşturan mercan resifleri, oksijenli, güneşli sulardaki kalsiyum karbonat çerçevelerinin sağladığı yapısal karmaşıklık nedeniyle 4.000’den fazla balık türü ve binlerce yumuşakça, kabuklu ve alg dahil olmak üzere bilinen tüm deniz türlerinin yaklaşık %25’ine ev sahipliği yapar.^[127][128] Açık okyanus pelajik bölgeleri, ton balığı ve balinalar gibi göçmen türleri desteklerken, bentik topluluklar, su akıntılarının biyolojik pompa yoluyla organik madde dağıttığı tortu bakımından zengin abisal düzlüklerde gelişir. Son keşifler, 2023’ten bu yana 800’den fazla yeni deniz türünü tanımlayarak, yeterince keşfedilmemiş derin deniz ve kutup bölgelerindeki devam eden keşifleri vurgulamaktadır.^[129]

Tatlı su biyoçeşitliliği, sınırlı habitat alanına rağmen küresel türlerin yaklaşık %10’unu içerir; buna 12.000 balık türü, 6.000 amfibi ve değişken akış rejimlerine ve mevsimsel sellere uyum sağlamış çok sayıda omurgasız dahildir.^[125] Yalnızca Kuzey Amerika’da, nehirlerde ve göllerde yaşayan 1.200’den fazla yerli tatlı su balığı türü bulunur ve birçoğu düşük oksijenli sulak alanlarda hava soluma gibi özel özellikler sergiler.^[130] Bu sistemlerde suyun rolü, algler gibi birincil üreticilerin çözünmüş inorganik karbonu biyokütleye dönüştürdüğü, besin ağlarında otoburları ve avcıları desteklediği trofik basamakları kolaylaştırır. Örneğin sulak alanlar, besin filtreleri ve üreme alanları olarak hareket eder, tohum dağılımını ve larva göçünü teşvik eden periyodik su baskınları yoluyla bölgesel tür zenginliğini artırır.^[131]

Sucul ekosistemlerdeki biyoçeşitlilik, güneşli yüzey sularında fitoplankton fotosentezi yoluyla Dünya’nın oksijeninin %50-85’ini üreten birincil verimlilik ve organik döküntüleri hapseden tabakalı su sütunları aracılığıyla karbon tutulumu gibi ekosistem hizmetlerini destekler.^[132] Akıntılar ve yukarı doğru akış dahil olmak üzere hidrolojik dinamikler, derin sulardan besin yükselmesini sağlayarak deniz ve tatlı su zincirlerinin temelini oluşturan plankton patlamalarını sürdürür. Her iki alanda da suyun polaritesi, mikroskobik zooplanktonlardan büyük deniz memelilerine kadar çeşitli vücut planlarına izin vererek ozmotik düzenlemeyi ve yüzdürmeyi sağlarken, pH ve tuzluluk gradyanları, aşırı tuzlu göllerde veya asidik turba bataklıklarında ekstremofiller için nişler yaratır.^[133] Bu yapısal ve işlevsel çeşitlilik, 4°C’de toplam göl donmasını önleyen ve kışı geçiren balık popülasyonlarını destekleyen yoğunluk maksimumları da dahil olmak üzere suyun benzersiz özelliklerinden kaynaklanır.^[134]

İnsan Kullanımları

İçme, Sağlık ve Sanitasyon

Yetişkin insanların hidrasyonu sürdürmek ve fizyolojik fonksiyonları desteklemek için, içecek ve yiyecek kaynaklarından gelen kısımlar dahil olmak üzere, kadınlar için günde yaklaşık 2.7 litre ve erkekler için 3.7 litre toplam su alımına ihtiyacı vardır.^[135] Yetersiz hidrasyon, bozulmuş bilişsel işlevlere, azalmış fiziksel performansa ve ciddi vakalarda organ yetmezliğine yol açar; ancak gelişmiş bağlamlardaki çoğu sağlık riski, tek başına eksiklikten ziyade aşırı hidrasyon veya elektrolit dengesizliğinden kaynaklanır. Ancak kirli içme suyu, mikrobiyal patojenler yoluyla daha büyük küresel tehditler oluşturarak, orantısız bir şekilde beş yaşın altındaki çocukları etkileyen ishal gibi akut hastalıklara neden olur.

2024 itibariyle, yaklaşık 2.2 milyar insan (küresel olarak yaklaşık dörtte biri), Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından dışkı ve öncelikli kimyasal kirlenmeden arınmış, ihtiyaç duyulduğunda mevcut ve tesis bünyesinde bulunan su olarak tanımlanan, güvenli bir şekilde yönetilen içme suyu hizmetlerine erişimden yoksundur.^[136] 2015’ten bu yana kaydedilen ilerleme, 961 milyon kişinin erişim kazanmasıyla kapsamı %68’den %74’e çıkardı, ancak Sahra altı Afrika ve Güney Asya, altyapısal ve ekonomik kısıtlamalar nedeniyle en ağır yükü taşıyor.^[137] Güvenli olmayan su, dünya çapında başta küçük çocuklar olmak üzere yılda yaklaşık 1 milyon ishal kaynaklı ölüme katkıda bulunuyor; daha geniş tahminler, kötü su, sanitasyon ve hijyen (WASH) kombinasyonuna bağlı olarak 1.4 milyona kadar önlenebilir ölüm olduğunu öne sürüyor.^[138]

Escherichia coli, Vibrio cholerae ve Cryptosporidium gibi protozoalar gibi patojenler yoluyla bulaşan su kaynaklı hastalıklar, yılda milyonlarca vakaya neden oluyor; sadece Amerika Birleşik Devletleri’nde, rekreasyonel ve içme suyu kaynaklarından yılda 7 milyondan fazla hastalık meydana geliyor ve milyarlarca dolarlık sağlık harcamasına mal oluyor.^[139] İçilebilir su için WHO kılavuzları, kronik toksisiteyi önlemek için arsenik için 10 μg/L ve dışkı kirliliğinin bir göstergesi olarak E. coli için sıfır tolerans dahil olmak üzere kirleticiler üzerinde katı sınırlar belirleyerek riskleri azaltmak için filtrasyon ve dezenfeksiyon gibi arıtma süreçlerini vurgular.^[140] Bu standartlar, maruz kalma seviyelerini sağlık sonuçlarına bağlayan epidemiyolojik verilerden türetilir, ancak uygulama değişir; gelişmekte olan bölgeler genellikle mevsimsel kirlenmeye yatkın arıtılmamış yüzey sularına güvenir.

Sanitasyon altyapısı, uygunsuz atık su bertarafının yeraltı ve yüzey kaynaklarını kirletmesi nedeniyle içme suyu kalitesiyle kritik bir şekilde kesişir. 2024’te 3.4 milyar insan, patojenleri su kaynaklarına geri döndüren ve hastalık bulaşmasını artıran açık dışkılamayı uygulayan 354 milyon kişi de dahil olmak üzere güvenli bir şekilde yönetilen sanitasyondan yoksundur.^[141] İyileştirilmiş sanitasyon kapsamı 2015 ile 2024 arasında küresel olarak %58’e yükseldi ve tahmini 1.2 milyar kişiyi temel hizmetlerden mahrum kalmaktan kurtardı, ancak entegre WASH müdahaleleri, güvenli olmayan uygulamalar nedeniyle kaybedilen yıllık 74 milyon engelliliğe ayarlanmış yaşam yılını azaltmak için esastır.^[137][142] Düşük gelirli ortamlardaki randomize çalışmalardan elde edilen nedensel kanıtlar, su arıtma, sanitasyon yükseltmeleri ve hijyen eğitiminin birleştirilmesinin ishal insidansında %30’a varan azalmalar sağladığını ve izole iyileştirmeler yerine sistemik iyileştirmelere olan ihtiyacı vurguladığını göstermektedir.^[143]

Tarım ve Gıda Sistemleri

Tarım, öncelikle mahsul üretimini ve hayvan yemini desteklemek için yapılan sulama nedeniyle küresel tatlı su çekimlerinin yaklaşık %70’ini oluşturur.^[144] Bu baskınlık, bitkilerin terleme ve fotosentez için fizyolojik ihtiyaçlarının yanı sıra, geleneksel sel sulama sistemlerinde su kayıplarının %50’yi aşabildiği açık alan tarımının doğasında bulunan buharlaşmadan kaynaklanır.^[145] Dünya çapında 307 milyon hektardan fazla arazi sulama ile donatılmıştır, bu da kurak bölgelerde ekimi mümkün kılarken yerel akiferleri ve nehirleri zorlamaktadır.^[146]

Pirinç, buğday ve mısır gibi yüksek su kullanan mahsuller, sulanan tarıma hakimdir; pirinç tarlaları, sulak alan koşullarını taklit eden sel uygulamaları nedeniyle kilogram tahıl başına 5.000 litreye kadar suya ihtiyaç duyar.^[147] Amerika Birleşik Devletleri’nde, hayvan yemi için yonca ve saman, yüzey kaynaklarından yıllık ortalama 33 kilometreküp ile sulama suyunun en büyük payını tüketir.^[148] Hayvancılık üretimi bu talebi dolaylı olarak artırır; yem bitkileri küresel olarak toplam tarımsal su kullanımının yaklaşık %41’ini oluşturur ve bu da yıllık 4.387 kilometreküp mavi ve yeşil suya eşdeğerdir.^[149] Hayvanların doğrudan sulanması ve işlenmesi daha fazla gereksinim ekler, ancak yem birincil faktör olmaya devam etmektedir; sığır eti üretiminin su ayak izi büyük ölçüde su kıtlığı çeken havzalardaki sulanan yem bitkilerine bağlıdır.^[150]

Su verimliliğini artırma çabaları, suyu doğrudan bitki köklerine ileten ve buharlaşma ile yüzey akışını en aza indirerek sel yöntemlerine kıyasla tüketimi %20-60 oranında azaltabilen damla sulama gibi hassas tekniklere odaklanmıştır.^[151] Bu tür sistemlerin malçlama ile birlikte benimsenmesi, tarla denemelerinde verimi %20 artırırken su kullanım verimliliğini %30’a kadar iyileştirmiştir.^[152] Yüzey altı damla varyantları, tüpleri toprağın altına gömerek ve nemi yüzey kayıplarına karşı koruyarak %95’e yakın verimlilik elde eder.^[153] Bu ilerlemelere rağmen, yüksek ön maliyetler ve bakım ihtiyaçları gibi engeller, tarımın su kaynaklarının %90’ını talep ettiği düşük gelirli bölgelerde yaygın uygulamayı sınırlamaktadır.^[154]

Su kıtlığı, küresel mahsullerin dörtte birinin yüksek arz stresi veya güvenilmezliği olan bölgelerde yetiştirilmesiyle gıda sistemleri için ciddi riskler oluşturur ve kuraklık sırasında verimi ortalama %15 oranında azaltabilir.^[155][156] Aşırı durumlarda kuraklık, potansiyel mahsul çıktısının %70’ine kadarını kaybettirebilir; artan talep karşısında kişi başına düşen tatlı suyun son yirmi yılda %20 azalmasıyla gıda güvensizliğini daha da kötüleştirebilir.^[157] Sulanan üretimin %40’ını sürdüren yeraltı suyunun aşırı kullanımı tükenmeyi daha da artırır ve projeksiyonlar, uyum önlemleri alınmazsa 2050 yılına kadar %8’lik bir küresel GSYİH darbesine işaret etmektedir.^[158][159] Bu baskılar, politika söylemlerinden bağımsız olarak, hidrolojik sınırlar ile tarımsal çıktı arasındaki nedensel bağı vurgulamaktadır; stres altındaki havzalardan elde edilen ampirik verim verileri, su mevcudiyeti ile tutarlı bir şekilde ters korelasyon göstermektedir.^[160]

Endüstriyel ve Enerji Uygulamaları

Su, makinelerin soğutulması, kimyasal reaksiyonların kolaylaştırılması, ekipmanların temizlenmesi ve bir çözücü veya seyreltici olarak hareket etmesi dahil olmak üzere endüstriyel süreçlerde kritik roller oynar. Küresel olarak, endüstriyel sektörler toplam tatlı su çekimlerinin yaklaşık %19’unu oluştururken, tarım %69 ve belediye kullanımları %12 ile baskındır.^[144] Amerika Birleşik Devletleri’nde 2015 yılındaki endüstriyel su kullanımı, genellikle yeraltı suyu veya geri dönüştürülmüş su gibi kendi kendine sağlanan kaynakları içeren gıda, kağıt, kimyasallar, rafine petrol ve birincil metaller gibi emtiaları kapsamıştır.^[161]

Belirli endüstriler yüksek su talepleri sergiler; örneğin içecek sektörü, 2017 yılında 19 büyük şirket tarafından öncelikle işleme ve temizlik için kullanılan 746 milyar litre su bildirmiştir.^[162] Yarı iletken üretimi ultra saf su gerektirir ve tesisler çip üretimi için günde yaklaşık 10 milyon galon tüketir.^[163] Tekstil ve giysi üretimi, boyama, terbiye ve yıkama için suya dayanır ve önemli miktarda atık su oluşumuna katkıda bulunur.^[164]

Enerji üretiminde su, akan veya düşen suyun kinetik enerjisinin elektrik üretmek için türbinleri döndürmesiyle hidroelektriği mümkün kılar; küresel kapasite 2023’te 1.412 gigawatt’a ulaşmış ve yıllık üretim 2022’de yaklaşık 4.311 terawatt-saat olmuştur.^[165] Kömür, doğal gaz ve nükleer tesisler dahil olmak üzere termoelektrik santraller, soğutma buharı döngüleri ve ekipmanları için büyük miktarlarda su çeker; ABD’de bu tür çekimler 2021’de 47.7 trilyon galondu ve bu, 2015’te üretilen kilovat-saat başına yaklaşık 15 galona eşdeğerdi.^[166][167] Tek geçişli soğutma sistemleri büyük hacimler çeker ancak buharlaşma yoluyla daha az tüketirken, kapalı döngü sistemler çekimleri azaltır ancak tüketim oranlarını artırır.^[168]

Petrol ve doğal gaz çıkarımı için hidrolik kırma (fracking), kaya oluşumlarında kırıklar oluşturmak için kum ve kimyasallarla karıştırılmış su kullanır; kuyu başına hacimler 1.5 milyon ila 16 milyon galon arasında değişir ve ABD’nin büyük havzalarında 2011’den 2015’e ortalama iki katına çıkmıştır.^[169] Ülke çapında, fracking operasyonları 2011’den bu yana yaklaşık 1.5 trilyon galon tüketmiştir; bu, toplam ABD su kullanımının küçük bir kısmını temsil etse de, kurak bölgelerdeki yerel akiferleri zorlamaktadır.^[170] Bu uygulamalar, suyun vazgeçilmez ancak kaynak yoğun rolünü vurgulamakta ve kıtlığı azaltmak için genellikle arıtma ve geri dönüşümü gerektirmektedir.

Çevresel Etkiler

Kirlilik Kaynakları ve Etkileri

Tarımsal yüzey akışı, gübrelerden, gübreden ve pestisitlerden gelen azot ve fosfor gibi fazla besin maddeleri yoluyla küresel olarak su kirliliğinin baskın kaynağını temsil eder; bunlar yüzey akışı ve erozyon yoluyla su yollarına girer.^[171][172] Amerika Birleşik Devletleri’nde tarım, nehirlerdeki kirliliğin en büyük payını oluşturur ve besin yükleri yaygın ötrofikasyona neden olur; örneğin, Chesapeake Körfezi havzasında çiftçilik, 2023 itibariyle toplam azot yükünün %45’ine ve fosfor yükünün %27’sine katkıda bulunmuştur.^[173] Bu besinler, ayrışma sırasında çözünmüş oksijeni tüketen alg patlamalarını tetikleyerek, dünya çapında 400’den fazla kıyı sisteminde gözlemlendiği gibi balıkları boğan ve besin ağlarını bozan hipoksik “ölü bölgeler” oluşturur.^[172][174]

Endüstriyel atık su deşarjları, genellikle üretim ve madencilik operasyonlarından kaynaklanan nokta kaynaklı atık sular yoluyla su sistemlerine ağır metaller, çözücüler ve sentetik kimyasallar sokar.^[171][175] Arıtılmamış veya yetersiz arıtılmış endüstriyel atık sular, yüksek konsantrasyonlarda çözünmüş katılar, radyonüklidler ve cıva ve kurşun gibi toksik metaller içerebilir; bunlar organizmalarda biyo-birikir ve besin zincirinde biyomagnifikasyona uğrayarak yaban hayatında üreme başarısızlıklarına ve nörolojik hasara yol açar.^[175][176] Kirlenmiş balık veya içme suyu kaynakları yoluyla insan maruziyeti, organ hasarı, gelişimsel bozukluklar ve kanser risklerinin artmasıyla ilişkilidir; uzun vadeli çalışmalar bu tür kirleticileri bağışıklık sistemi baskılanmasıyla ilişkilendirmektedir.^[177]

Belediye kanalizasyonu ve arıtılmamış atık su, dışkı patojenleri, farmasötikler ve organik maddelerle katkıda bulunur ve 2022 itibariyle dışkı ile kirlenmiş içme suyu kaynaklarına güvenen 1.7 milyardan fazla insanı etkiler.^[138] Bu mikrobiyal kirlilik, dünya çapında yılda yaklaşık 829.000 ölüme neden olan akut ishal hastalıklarından sorumludur; bu ölümlerin %50’si kötü su kalitesiyle bağlantılıdır ve ağırlıklı olarak beş yaşın altındaki çocuklarda görülür.^[178][179] Deniz ortamlarında, kanalizasyon kaynaklı besinler ötrofikasyonu şiddetlendirirken, kalıcı farmasötikler sucul türlerde endokrin sistemlerini bozarak popülasyon canlılığını azaltır.^[180]

Daha büyük döküntülerin bozulmasından kaynaklanan mikroplastikler ve doğrudan atık su girdileri dahil olmak üzere plastik kirliliği, su ortamlarına yılda 19 ila 23 milyon ton atık ekler.^[181] Mikroplastikler, kalıcı organik kirleticileri ve ağır metalleri adsorbe ederek bunların su sütunlarına taşınmasını ve salınmasını kolaylaştırır; burada organizmalar tarafından yutulması fiziksel tıkanıklıklara, yanlış tokluk hissine ve maruz kalan türlerde oksidatif stres, DNA hasarı ve değişmiş gen ekspresyonunu indükleyen toksik sızıntıya yol açar.^[182][183] İnsanlarda, deniz ürünleri veya içme suyu yoluyla mikroplastik yutulması, enflamatuar tepkilere ve potansiyel üreme zararlarına katkıda bulunabilir, ancak memeli modellerinden elde edilen yeni kanıtlarla nedensel bağlantılar ampirik inceleme altında kalmaya devam etmektedir.^[184][185] Genel olarak, bu kirleticiler sinerjik olarak biyoçeşitliliği bozar; tek başına besin kaynaklı hipoksi, yıllık milyarlarca ekonomik kayıp veren balıkçılığı erozyona uğratan ekosistem çöküşlerinde rol oynar.^[186]

Koruma Teknolojileri

Su koruma teknolojileri, tarımın küresel tatlı su kullanımının yaklaşık %70’ini oluşturduğu tarımsal, belediye ve endüstriyel sektörlerde su çekimini ve tüketimini azaltmak için tasarlanmış cihazları, sistemleri ve yöntemleri kapsar. Ampirik çalışmalar, bu teknolojilerin kullanım noktasında önemli verimlilik kazanımları sağlayabileceğini, ancak net sistem çapındaki tasarrufların uygulama ölçeğine, davranışsal tepkilere ve “geri tepme” (rebound) etkilerinden (geliştirilmiş verimliliğin sulanan alanın artırılması gibi genişletilmiş su kullanımını teşvik etmesi) kaçınılmasına bağlı olduğunu göstermektedir. Örneğin, su kıtlığı çeken bölgelerdeki ekonometrik analizler, su tasarrufu sağlayan sulama teknolojilerinin benimsenmesinin daha yüksek su verimliliği ile ilişkili olduğunu, ancak yoğunlaşmış ekim nedeniyle her zaman toplam ekstraksiyonun azalmadığını göstermektedir.^[187]

Tarımda, damla sulama, suyu düşük basınçlı emitörler aracılığıyla doğrudan bitki köklerine ileterek, sel veya yağmurlama yöntemlerine kıyasla buharlaşmayı ve yüzey akışını en aza indirir. Kaliforniya’daki tarla denemeleri, su kullanımında %37’lik bir azalma (dönüm başına 2.2 akre-ayak tasarruf) bildirirken, bazı mahsullerde verimi beş kata kadar korudu veya artırdı.^[188] Daha geniş değerlendirmeler, yüzey sulamasına göre %30-50 tasarruf ve optimize edilmiş sistemlerde %90 potansiyel verim artışı tahmin ediyor, ancak ön maliyetler ve bakım engelleri gelişmekte olan bölgelerde benimsenmeyi sınırlıyor.^[189][190] Ancak, Tunus’tan elde edilen ampirik kanıtlar, çiftçilerin daha geniş alanları sulayarak yanıt vermesi durumunda bu teknolojilerin net tasarruf sağlamayabileceğini ortaya koyuyor ve korumayı gerçekleştirmek için toplam çekimlerde düzenleyici üst sınırların gerekliliğini vurguluyor.^[191]

Kentsel ve konut koruması, işlevsellikten ödün vermeden akış oranlarını kısıtlamak için tasarlanmış musluklar, duşlar ve tuvaletler dahil olmak üzere düşük akışlı armatürlere dayanır. Dakikada 1.5 galon (gpm) ile sınırlandırılmış WaterSense sertifikalı banyo muslukları, lavabo kullanımında %30 veya daha fazla azalma sağlayarak, daha düşük sıcak su talebi ve arıtma ihtiyaçları yoluyla hane başına yılda 700 galon tasarruf potansiyeli sunar.^[192] 0.5-1.5 gpm’deki ultra düşük akışlı modeller tüketimi %40-70 oranında azaltır; indirim programları ölçülebilir hanehalkı talep düşüşleri göstermektedir, ancak toplu etkiler yaygın güçlendirme (retrofitting) gerektirir.^[193][194]

Gri su geri kazanım sistemleri, lavabolardan, duşlardan ve çamaşırhanelerden gelen hafif kirlenmiş atık suyu sulama veya tuvalet sifonu gibi içilmeyen amaçlar için arıtıp yeniden kullanarak tatlı su kaynaklarına olan bağımlılığı azaltır. Tek aileli evlerdeki yerinde sistemler içilebilir su talebini %27, çok aileli ortamlarda ise %38’e kadar düşürebilir; bu faydalar kuraklığa eğilimli bölgelerde kanalizasyon yüklerini dengeleyerek artar.^[195] Etkililik, patojenlere ve organiklere karşı arıtma etkinliğine bağlıdır, çünkü arıtılmamış gri su toprak kirliliği riski taşır, ancak basit filtrasyon ve dezenfeksiyon güvenli yeniden kullanımı mümkün kılarak iç mekan su hacimlerinde ampirik olarak %20-50 tasarruf sağlar.^[196]

Sensörleri, IoT cihazlarını ve veri analitiğini entegre eden akıllı su yönetimi teknolojileri, sızıntı tespiti, talep tahmini ve otomatik kontroller için gerçek zamanlı izleme sağlar. Lakewood, Kaliforniya’daki gibi kamu hizmetlerinden vaka çalışmaları, bölgesel ölçüm ve basınç yönetimi yoluyla gelir getirmeyen suda %10-20 azalma bildirerek, büyük ağlarda yıllık milyarlarca galona eşdeğer kayıpları önlemektedir.^[197] Sulama bağlamlarında, akıllı kontrolörler hava durumu verilerine göre ayarlama yaparak manuel sistemlere göre %20-30 tasarruf sağlar, ancak başarı, aşırı kullanım için ters teşvikleri engellemek üzere politikayla entegrasyon gerektirir.^[198] Genel olarak, bu teknolojilerin koruma üzerindeki nedensel etkisi, ölçüm ve fiyatlandırma reformlarıyla eşleştirildiğinde ampirik olarak sağlamdır, çünkü izole edilmiş verimlilik kazanımları bunlar olmadan genellikle dağılır.^[199]

İklim Değişkenliği ile Etkileşimler

Sıcaklık, yağış ve El Niño-Güney Salınımı (ENSO) gibi atmosferik dolaşım modellerindeki dalgalanmaları kapsayan iklim değişkenliği, buharlaşma oranlarını, yağış dağılımını ve yüzey akış dinamiklerini değiştirerek hidrolojik döngüyü doğrudan modüle eder.^[99] Daha sıcak sıcaklıklar, atmosferik su tutma kapasitesini artırarak okyanuslardan ve kara yüzeylerinden buharlaşmanın artmasına yol açar; bu da nem yoğunlaştığında daha şiddetli yağış olayları potansiyelini artırır.^[200] Ampirik gözlemler, küresel yağış yoğunluğunun arttığını, kara alanlarında yoğun olayların daha sık hale geldiğini ve su mevcudiyetinde daha büyük değişkenliğe katkıda bulunduğunu göstermektedir.^[201]

Bu etkileşimler, hidrolojik aşırılık risklerinin artmasıyla kendini gösterir. Batı Amerika Birleşik Devletleri gibi bölgelerde, iklim değişkenliği uzun süreli kuraklıklarla ilişkilendirilmiştir; azalan kar örtüsü ve erken bahar erimeleri yaz akışını azaltırken, uzun vadeli kayıtlardan elde edilen veriler ısınma koşulları altında Colorado’nun nehir havzalarında yıllık akışın azaldığını göstermektedir.^[202] Tersine, nem yakınsamasındaki artan değişkenlik, Kaliforniya’daki atmosferik nehirlerden kaynaklanan sellerin daha sık görülmesine neden olmuştur; burada aşırı yağış olayları, daha yüksek atmosferik nem içeriği nedeniyle yoğunlaşmıştır.^[203] Son 2.000 yıldaki paleoklimat rekonstrüksiyonları, sıcaklık anomalileri ile speleothem \(\delta^{18}O\) kayıtları gibi su döngüsü vekilleri arasında eşzamanlı kaymalar ortaya koyarak, daha soğuk dönemlerin orta enlem bölgelerinde daha kuru koşullarla ilişkili olduğu nedensel bir bağlantının altını çizmektedir.^[204]

Su ayrıca geri bildirim mekanizmaları aracılığıyla iklim üzerinde etki gösterir. Atmosferik su buharının birincil kaynağı olan okyanuslardan buharlaşma, pozitif bir geri bildirim döngüsü yaratır: ilk ısınma buharlaşmayı artırır, troposferik su buharı konsantrasyonlarını yükseltir, bu da ek kızılötesi radyasyonu hapseder ve yüzeyi daha da ısıtır.^[205] Bu su buharı geri bildirimi, ısınan bir atmosferde nemin arttığını gösteren uydu ölçümleriyle ampirik olarak desteklenmektedir; ancak bölgesel akış tepkileri değişmektedir; Illinois gibi bazı bölgeler sıcaklık artışlarına rağmen akış veya toprak neminde monotonik eğilimler sergilememektedir.^[206] Değişen termohalin dolaşımı da dahil olmak üzere okyanusal süreçler değişkenliği yayabilir; örneğin, daha sıcak deniz yüzeyi sıcaklıkları buharlaşmayı artırarak fırtına sistemlerini beslerken, çökme bölgelerinde yağışı potansiyel olarak bastırabilir.^[99] Bu tür çift yönlü dinamikler, suyun iklim salınımlarını güçlendirmedeki veya sönümlemedeki rolünü vurgular; doğal değişkenlik genellikle on yıllık ölçeklerde kısa vadeli sinyallere baskın çıkar.^[207]

Bilimsel Tarih

Antik ve Modern Öncesi Anlayış

MÖ 3000 civarında antik Mezopotamya ve Mısır’da, suyun tarım için gerekli olduğu, verimli silt bırakan ve öngörülebilir mahsul verimini mümkün kılan Nil’in yıllık taşkınları gibi nehir taşkınlarının gözlemleri yoluyla ampirik olarak kabul edildi; ancak teorik açıklamalar sistematik hidrolojiden ziyade ilahi nedenselliğe bağlı kaldı.^[208] Pratik bilgi, temel sulama kanallarını ve setleri içeriyordu, ancak suyun dönüşümü veya kökenine dair hiçbir soyut ilke mitolojik anlatıların ötesinde resmileştirilmedi.^[209]

Miletli Thales, MÖ 585 civarında, suyun yaşamı besleme rolü, faz değişiklikleri (katı buz, sıvı, ısıtma ile buhar) ve dünyanın su üzerinde yüzdüğünü düşündüren sismik fenomenler gibi gözlemlerinden yola çıkarak, tüm maddenin altında yatan temel madde (arche) olarak suyu önerdi.^[210] Bu, doğaüstü kökenler yerine ampirik gözlemi önceleyen natüralist açıklamalara doğru erken bir kaymayı işaret ediyordu, ancak Anaksimenes gibi sonraki Sokratik öncesi düşünürler havayı birincil olarak tercih ederek bunu eleştirdiler.^[211]

MÖ 5. yüzyıla gelindiğinde Empedokles, suyu dört elementli bir sisteme (toprak, hava, ateş, su) entegre etti; burada sevgi ve çatışma yoluyla karışımlar ve ayrışmalar, suyun akışkanlığı ve çözücü özellikleri de dahil olmak üzere doğal çeşitliliği açıklıyordu.^[212] MÖ 4. yüzyılda Aristoteles, suyu soğuk ve nemli olarak sınıflandırarak ateş (sıcak-kuru), hava (sıcak-nemli) ve toprak (soğuk-kuru) ile karşılaştırarak bunu geliştirdi ve davranışını doğal eğilimlerle açıkladı: su ağırlığı nedeniyle daha düşük seviyeleri arar.^[213] Ayrıca, okyanuslardan buharlaşmanın buhar oluşturduğunu, bunun bulutlara yoğunlaştığını ve yağmur olarak yağarak karasal kaynakları yenilediğini öne süren ilkel bir su döngüsü çizdi; bu, modern termodinamiğe başvurmadan gözlemlenen buharlaşma ve yağışa dayanan nedensel bir modeldi.^[212]

Ortaçağ İslam biliminde, MS 1000 civarında, El-Karaci gibi mühendisler Gizli Suların Çıkarılması adlı eserinde hidrojeolojik içgörüleri geliştirdi; yeraltı suyu akışı, akiferlerden yararlanmak için kanat inşası ve topraklardaki buharlaşma kaynaklı tuzluluk konularını detaylandırarak, spekülatif element teorisi yerine yeraltı su yollarının ampirik testine vurgu yaptı.^[214] Bu çalışmalar Aristotelesçi çerçeveler üzerine inşa edildi ancak su çıkarma fizibilitesini tahmin etmek için kanallardaki akış hızları gibi saha ölçümlerini dahil ederek Yunan felsefesi ile Pers mühendislik gözlemlerinin pragmatik bir sentezini yansıttı.^[215]

12. yüzyıldan 17. yüzyıla kadar modern öncesi Avrupalı simyacılar, suyu öncelikle maddeleri özünü değiştirmeden çözebilen evrensel bir çözücü olarak gördüler; Paracelsus’un tria prima’sı (tuz, kükürt, cıva) ile uyumlu olarak, su cıva akışkanlığını sembolize ediyordu, ancak bu durum kimyasal analiz elementsel modellerin yerini alana kadar niteliksel ve niceliksel olmayan bir şekilde kaldı.^[216] Genel olarak, bu anlayışlar atom teorisi veya enstrümantasyonun yokluğuyla sınırlı olarak yoğunluk, akış ve faz geçişleri gibi görünür özelliklere öncelik verdi, ancak tekrarlanan ampirik korelasyonlar yoluyla daha sonraki hidroloji için nedensel temeller attı.^[212]

Modern Kimyasal ve Fiziksel Keşifler

Merkezi bir oksijen atomuna kovalent bağla bağlı iki hidrojen atomundan oluşan suyun moleküler yapısı, 20. yüzyılın başlarında değerlik teorisi ve spektroskopik verilerle rafine edildi. 1921’de Eustace Jean Cuy, kimyasal davranışını açıklamak için su molekülü için V şeklinde bir konfigürasyon önerdi; bu, oktet kuralı ve hidrojenleri yaklaşık 104.5°’lik bir bağ açısında konumlandıran oksijenin sp³ hibridizasyonu ile uyumluydu.^[217] 1930’larda mikrodalga spektroskopisi ile doğrulanan bu geometri, moleküle önemli bir polarite kazandırır; oksijen atomu kısmi negatif yük, hidrojenler ise kısmi pozitif yük taşır.^[218]

1920’de Wendell M. Latimer ve Worth H. Rodebush, suyun moleküller arası kuvvetlerini açıklamak için hidrojen bağı kavramını tanıttığında çok önemli bir ilerleme kaydedildi; bunu bir hidroksil grubu ile başka bir elektronegatif atomun ortaklanmamış çifti arasında paylaşılan bir proton olarak tanımladılar.^[219] Bu mekanizma, suyun 100°C’lik anormal derecede yüksek kaynama noktasını—\(H_2S\) (-60°C’de kaynar) gibi benzer bileşiklerle yapılan basit moleküler ağırlık karşılaştırmalarından elde edilen tahminleri çok aşarak—buharlaşma için bozulması gereken güçlü, yönlü hidrojen bağı ağı nedeniyle açıklar.^[220] Hidrojen bağı ayrıca suyun yüksek yüzey geriliminin, viskozitesinin ve ısı kapasitesinin temelini oluşturarak onu birleşmeyen sıvılardan ayırır.

Sıvı yoğunluğunun donma noktasına doğru azalmadan önce 4°C’de zirve yaptığı suyun anormal yoğunluk davranışı, 20. yüzyılın ortalarında hidrojen bağı modelleri aracılığıyla yapısal bir açıklama kazandı. Soğutmanın yoğunluğu artırdığı tipik maddelerin aksine, buzun molekül başına dört hidrojen bağıyla stabilize edilen açık tetrahedral kafesi donma sırasında genişleyerek buzu sıvı sudan daha az yoğun hale getirir ve buzun yüzmesini sağlar.^[218] 19. yüzyıldan beri ampirik olarak gözlemlenen bu özellik, sıvı haldeyken hidrojen bağı ağının kısmen bozulmasıyla bağlantılıydı ve 4°C’de daha yakın moleküler paketlemeye izin veriyordu. 1933’te John Bernal ve Ralph Fowler, sıvı suyu bozulmuş bir tetrahedral düzenleme olarak modelledi ve bu termal genleşme anomalilerini rasyonelize eden düzenli ve düzensiz bölgeler arasındaki dalgalanmaları öngördü.^[221]

1930’larda X-ışını kırınımı çalışmalarından daha fazla fiziksel içgörü ortaya çıktı ve sıvı suda buza benzer kısa menzilli bir düzen olduğunu, oda sıcaklığında molekül başına ortalama koordinasyon sayısının yaklaşık 4.5 hidrojen bağı olduğunu ortaya koydu. Bu keşifler topluca hidrojen bağını suyun çözücü özelliklerinin ve faz davranışlarının nedensel temeli olarak kurdu ve biyokimyadan malzeme bilimine kadar alanları etkiledi.^[218]

Son Gelişmeler (2000 Sonrası)

21. yüzyılın başlarında, deneysel ve hesaplamalı ilerlemeler, aşırı soğutulmuş suda iki farklı sıvı fazın—yüksek yoğunluklu sıvı (HDL) ve düşük yoğunluklu sıvı (LDL)—varlığını doğruladı; bu, 4°C’deki yoğunluk maksimumu ve sıkıştırılabilirlik minimumu gibi anomalileri açıklayan onlarca yıllık bir teoriye destek verdi. Amorf buzlar üzerindeki X-ışını saçılma deneylerinden elde edilen bu kanıt, ortam basıncında 230 K civarında HDL ve LDL fazları arasında birinci dereceden bir geçişe işaret etti ve bu da suyun faz diyagramının bir yerine iki kritik noktaya sahip olduğunu gösterdi.^[222]

Nükleer kuantum etkileri, özellikle sıfır noktası hareketi nedeniyle proton delokalizasyonu, su simülasyonlarına giderek daha fazla dahil edildi ve klasik modellerin hidrojen bağı esnekliğini ve difüzivitesini hafife alarak sıvıyı aşırı yapılandırdığı ortaya çıktı. 2000 sonrası Ab initio yol-integrali moleküler dinamik çalışmaları, bu etkilerin tetrahedral düzeni zayıflattığını, öngörülen radyal dağılım fonksiyonlarını nötron saçılma verileriyle daha yakından hizaladığını ve titreşim spektrumlarındaki tutarsızlıkları açıkladığını gösterdi.^[223][224]

Yüksek basınç araştırmaları, genellikle hızlı sıkıştırma veya nano ölçekli gözeneklerde hapsetme yoluyla sentezlenen, bilinen kristal formları 2000 yılında 12 iken 2025 yılına kadar 22’ye çıkaran çok sayıda yeni buz polimorfu üretti. Ekim 2025’te dinamik olarak sıkıştırılmış su üzerinde X-ışını serbest elektron lazer darbeleri kullanılarak tanımlanan Buz XXI, oda sıcaklığında ve 20 GPa’yı aşan basınçlarda oluşur ve buz VII’den daha yoğun ancak yarı kararlı olan hacim merkezli tetragonal bir yapı sergiler.^[225] Benzer şekilde, Şubat 2025’te “plastik buzun” doğrudan gözlemlenmesi, yüksek sıcaklık ve basınçlarda, moleküllerin katı benzeri pozisyonlar sergilerken sıvı benzeri difüzyon gösterdiği, gezegen içleri için geçerli olan hibrit bir katı-sıvı fazını doğruladı.^[226]

2025 yılında yüzey suyu katmanlarında bir ön erime (premelting) halinin keşfi, moleküllerin kristal pozisyonel düzenini korurken erime noktasının üzerinde yarı-sıvı dönme dinamikleri sergilediğini gösterdi; bu durum terahertz spektroskopisi ile gözlemlendi ve potansiyel olarak buz-buhar arayüzleri ve buharlaşma kinetiği modellerini değiştirebilir.^[227] Makine öğrenimli atomlar arası potansiyeller de dahil olmak üzere eş zamanlı teorik çerçeveler, kuantum delokalizasyonunu ve yerel yapılandırma motiflerini entegre ederek, negatif basınçlar gibi aşırı koşullar altında suyun anomalilerinin tahminlerini geliştirdi.^[228] Bu gelişmeler, suyun yapısal polimorfizminin rekabet eden hidrojen bağlı ağlardan kaynaklandığını vurgulayarak klasik termodinamikteki basitleştirmelere meydan okumaktadır.

Yönetişim ve Ekonomi

Su Hakları ve Piyasa Mekanizmaları

Su hakları, yüzey veya yeraltı suyu kaynaklarından su kullanımına izin veren yasal yetkileri ifade eder; bunlar tipik olarak, su açısından zengin doğu Amerika Birleşik Devletleri eyaletlerinde baskın olan, su kütlelerine bitişik arazi sahiplerine israf etmeden faydalı kullanım için makul bir pay veren kıyı (riparian) hakları ve suyun daha kıt olduğu kurak batı eyaletlerinde yaygın olan, suyu üretken amaçlar için yönlendiren en erken hak sahibine öncelik veren (“zamanda ilk olan, hakta ilktir”) öncelikli tahsis (prior appropriation) gibi doktrinlerle yönetilir.^[229][230] Bu sistemler genellikle, kullanıcıların suyun tam marjinal maliyetlerini üstlenmeden suyu çıkardığı, tükenmeye ve uzun vadeli kullanılabilirliğin azalmasına neden olan “ortak malların trajedisine” benzeyen açık erişim koşulları altında aşırı kullanım gibi verimsizliklere yol açar.^[231]

Piyasa mekanizmaları, su hacimleri için açıkça tanımlanmış, devredilebilir mülkiyet hakları tesis ederek bu sorunları ele alır; spot piyasalar, vadeli işlem sözleşmeleri veya borsalar aracılığıyla ticareti mümkün kılar, kaynakları fiyat sinyalleri yoluyla en yüksek değerli kullanımlara tahsis eder ve hak sahiplerinin kullanılmayan tahsislerden kar elde etmesine izin vererek korumayı teşvik eder.^[232] Avustralya’nın Murray-Darling Havzası’nda, 1990’lardan bu yana yapılan reformlar kalıcı su haklarını arazi mülkiyetinden ayırarak 2010 yılına kadar yıllık 10 milyon megalitreden fazla ticaretin yolunu açtı; bu, suyu düşük değerli mahsullerden daha yüksek verimli tarıma ve kuraklık sırasında çevresel akışlara yeniden tahsis ederek, sadece 2007-2008’de tahmini 2 milyar AUD’lik ekonomik kaybı azalttı.^[233][232]

Şili’nin 1981 Su Kanunu, ticareti yapılabilir intifa haklarını (usufruct rights) getirdi ve Limarí Vadisi gibi bölgelerde piyasaların oluşmasına yol açtı; burada ticaret, 1980’den 2000’e kadar sulanan alanı %30 artırırken özel yatırımlar yoluyla depolama ve verimliliği artırdı ve piyasaların yeni altyapı olmadan etkili arzı nasıl genişletebileceğini gösterdi.^[232] Kaliforniya’da, 2012-2016 kuraklığı sırasında su bankaları aracılığıyla yapılan geçici transferler yıllık 1 milyon akre-ayak suyu taşıyarak, suyu kentsel ve yüksek değerli sektörlere kaydırıp tarımsal üretimi korudu, ancak kalıcı ticaret düzenleyici engellerle sınırlı kalmaya devam ediyor.^[231]

Ampirik çalışmalar, aktif su ticaretinin tahsis verimliliğini ve korumayı iyileştirdiğini doğrulamaktadır; örneğin, bu piyasaların ülkeler arası analizleri, idari tahsislere kıyasla birim su başına daha az israf ve daha yüksek ekonomik getiri gösterirken, işlemler katı izinler yerine kıtlık sinyallerine dinamik olarak yanıt vermektedir.^[232][234] Eleştirmenler spekülatif birikim veya aşağı havza kullanıcıları üzerindeki üçüncü taraf etkileri gibi riskleri vurgulasa da, olgun piyasalardan elde edilen kanıtlar, bunların toplam çekimlere getirilen üst sınırlarla ve denetimle hafifletildiğini ve komuta-kontrol yaklaşımlarına göre sürdürülebilirlikte net kazanımlar sağladığını göstermektedir.^[235][231]

Politik Çatışmalar ve İşbirliği

Küresel tatlı su akışlarının yüzde 60’ını kapsayan 2.800’den fazla uluslararası nehir ve göl havzası tarafından paylaşılan sınır aşan tatlı su kaynakları, kıyıdaş devletler arasında hem çatışmalara hem de işbirlikçi çerçevelere yol açmıştır. Akut devletler arası su savaşları nadir kalsa da—son 50 yılda sadece 37 belgelenmiş vaka—gerginlikler genellikle akışları değiştiren, kuraklık veya sel sırasında aşağı havza kıtlığını şiddetlendiren yukarı havza baraj inşaatlarından kaynaklanır.^[236][237] Yine de, ampirik kayıtlar, tırmanışı azaltmak için veri paylaşımını, ortak yönetimi ve adil tahsisi önceliklendiren 150’den fazla antlaşma ile kolaylaştırılan işbirlikçi etkileşimlerin, sınır aşan su olaylarının yüzde 67’sini oluşturarak baskın olduğunu göstermektedir.^[238][239]

Öne çıkan çatışmalar arasında, Mavi Nil üzerinde Etiyopya’nın 2011’de başlattığı 6.450 megavat kapasiteli Büyük Etiyopya Rönesans Barajı (GERD) üzerindeki anlaşmazlık yer alır. Sularının sırasıyla yüzde 85 ve yüzde 70’i için Nil’e bağımlı olan Mısır ve Sudan, tarım ve hidroelektriği zayıflatabilecek azaltılmış akışlardan korkarak Etiyopya’nın tek taraflı doldurma operasyonlarına itiraz ettiler; 2011’den bu yana yapılan müzakereler, doldurma programları veya kuraklık önlemleri konusunda bağlayıcı bir anlaşma sağlayamadı ve Sudan’daki 2025 selleri Mısır tarafından koordinasyonsuz GERD salımlarına bağlandı.^[240][241] Benzer şekilde, 1960 İndus Suları Antlaşması havzanın sularının yüzde 20’sini Hindistan’a (doğu nehirleri: Ravi, Beas, Sutlej) ve yüzde 80’ini Pakistan’a (batı: İndus, Jhelum, Chenab) tahsis etti; üç savaşa dayanan bu antlaşma, 2025’te Hindistan’ın sınır ötesi terörizm endişeleri nedeniyle uygulamayı askıya almasıyla gerildi ve Pakistan’ın tarım arazilerinin yüzde 80’i için sulamanın aksayacağı uyarılarına yol açtı.^[242][243] Diğer parlama noktaları arasında Türkiye’nin Güneydoğu Anadolu barajlarının Fırat akışlarını kurak dönemlerde Suriye ve Irak’a yüzde 40’a kadar azaltması ve Çin’in yukarı havza Brahmaputra projelerinin Hindistan’ın sel ve siltasyon risklerini artırması yer alır.^[244]

İşbirlikçi mekanizmaların daha geniş krizleri önlemede etkili olduğu kanıtlanmıştır. Kamboçya, Laos, Tayland ve Vietnam tarafından 1995 Anlaşması kapsamında kurulan Mekong Nehri Komisyonu, havzanın 70 milyon insanı destekleyen kaynaklarının veri değişimini ve sürdürülebilir kullanımını teşvik eder; diyalog ortakları Çin ve Myanmar, mevsimsel akışları ve baraj etkilerini yönetmek için yukarı havza bilgi paylaşımını kolaylaştırır.^[245] Amerika Birleşik Devletleri’nde, 1922 Colorado Nehri Anlaşması, tahsisleri üst (Colorado, Wyoming, Utah, New Mexico) ve alt (Arizona, Kaliforniya, Nevada) havzalar arasında yıllık 7.5 milyon akre-ayak olarak böler ve Meksika’nın 1.5 milyon akre-ayak payını sağlayan sonraki antlaşmalarla desteklenir; akışları yüzde 20 azaltan 20 yıllık mega kuraklıklar ortasında devam eden anlaşmazlıklara rağmen, federal arabuluculuk ve 2023 sonrası kıtlık ilanları, Mead Gölü gibi rezervuarları korumak için 2025 yılına kadar toplamda 3 milyon akre-ayakın üzerinde gönüllü kesintileri teşvik etmiştir.^[246][247]

Bu örnekler, genellikle Dünya Bankası gibi tarafsız kuruluşlar tarafından aracılık edilen kurumsal antlaşmaların, 1820’den bu yana belgelenen 800’den fazla anlaşmada olduğu gibi adil kullanım ve zarar vermeme ilkelerini yerleştirerek dayanıklılığı artırdığını vurgulamaktadır; bu tür çerçeveler tarihsel olarak jeopolitik düşmanlıklardan daha uzun ömürlü olmuştur ve ortak altyapı, sel kontrolü ve hidroelektrik gibi tek taraflı kazanımları aşan karşılıklı faydalar sağlamıştır.^[248][249] Gerçek zamanlı hidrolojik izleme dahil olmak üzere veri odaklı diplomasi, sıfır toplamlı anlatılar yerine nüfus artışı ve iklim değişkenliği gibi nedensel faktörlere öncelik vererek anlaşmazlıkları körükleyen yanlış algılamaları daha da azaltır.^[250]

Kıtlık Anlatılarını Çürütmek

Küresel yenilenebilir iç tatlı su kaynakları yılda yaklaşık 42.810 kilometreküp tutarındadır ve toplam insan çekimlerinin yıllık yaklaşık 4.000 kilometreküp olduğu tahmin edilmektedir; bu da mevcut kaynakların %10’undan daha azının kullanıldığını göstermektedir.^[144][251] Bu oran, mutlak küresel kıtlığın birincil kısıtlama olmadığını; daha ziyade verimsiz tahsisle birleşen arz ve talepteki mekansal ve zamansal uyumsuzlukların yerel kıtlıkları yönlendirdiğini vurgulamaktadır.^[252] Varoluşsal bir krizi tasvir eden anlatılar, genellikle gelişmiş depolama, taşıma ve artırma teknolojileri gibi uyarlanabilir tepkileri hesaba katmadan, 2030 yılına kadar talebin arzı %40 aşacağına dair projeksiyonları büyütmektedir.^[253]

Kaynak ekonomistlerinden elde edilen ampirik kanıtlar, insan inovasyonunun ikame ve verimlilik kazanımları yoluyla etkili kullanılabilirliği genişlettiğini öne sürerek sabit arz varsayımlarına meydan okumaktadır; bu, nüfus artışına rağmen gelişmiş ekonomilerde kişi başına su kullanımının stabilize olduğu veya azaldığı uzun vadeli eğilimlerin analizlerinde ifade edilmektedir.^[254] Örneğin, küresel toplamların %69’unu oluşturan tarımsal çekimler, damla sulama ve hassas tarım yoluyla verim iyileştirmeleri görmüş ve 1990’lardan bu yana yüksek benimseme oranına sahip bölgelerde su yoğunluğunu %30’a kadar azaltmıştır.^[144] Korumayı engelleyen sübvanse edilmiş fiyatlandırma ve transfere yönelik düzenleyici engeller de dahil olmak üzere kötü yönetim, aşırı tahsisin hidrolojik sınırlardan ziyade politik tahsislerden kaynaklandığı Kaliforniya’nın Merkez Vadisi gibi alanlardaki algılanan kıtlığın çoğunu açıklamaktadır.^[255]

Teknolojik gelişmeler kıtlığın kaçınılmazlığını daha da çürütmektedir. Ters ozmoz tuz giderme maliyetleri, enerji geri kazanım sistemleri ve membran verimlilikleri sayesinde 2000’lerin başındaki metreküp başına 0.75 doların üzerinden bugün 0.50 doların altına düşmüş, bu da bol deniz suyundan içilebilir suyun ölçekli üretimini mümkün kılmıştır.^[256][257] İsrail’in uygulaması bunu örneklemektedir: 2000’lerde akut kıtlıklarla karşı karşıya kalan ulus, 2023 yılına kadar belediye suyunun %80’ini sağlayan beş büyük tesise yatırım yapmış, ayrıca atık suyun %90’ını (öncelikle tarım için) geri dönüştürerek açıktan fazla ihracatçıya dönüşmüştür.^[258][259] Singapur’un NEWater programındaki benzer başarılar, kentsel atık suyu geri dönüştürerek ihtiyaçların %40’ını karşılaması, entegre yönetimin doğal kısıtlamaları aştığını göstermektedir.^[260]

Birleşmiş Milletler gibi kurumlardan gelen alarmist projeksiyonlar, genellikle merkezi müdahaleler için teşviklerden etkilenerek en kötü durum senaryolarına öncelik verir, ancak tarihsel veriler Malthusçu bir çöküşü ortaya koymaz; suyla ilgili ölümler, sanitasyon ve arıtma yenilikleri sayesinde 1900’den bu yana %95 azalmıştır.^[261] Tayınlama veya kıyamet retoriği yerine fiyatlandırma reformları ve artırmaya yönelik özel yatırımlar gibi piyasa sinyallerine öncelik vermek, kıtlık çözümünün nedensel mekanizmalarıyla uyumludur, çünkü daha düşük efektif maliyetler, arz genişlemesiyle karşılanan talebi teşvik eder.^[262][263]

Kültürel ve Sembolik Boyutlar

Din ve Felsefede

Antik Yunan felsefesinde, Miletli Thales (MÖ 624–546), suyun yaşamı destekleme kapasitesini, hal değiştirme (katı, sıvı, gaz) yeteneğini ve her şeyin ondan çıkıp ona döndüğü dünyayı beslemesini gözlemleyerek, suyu tüm maddenin temel arkhe‘si veya köken ilkesi olarak önerdi.^[210][211] Daha sonra, Efesli Herakleitos (MÖ 535–475), aynı nehre iki kez girilemeyeceğini, çünkü hem akan suyun hem de giren kişinin sürekli dönüşüm içinde olduğunu belirterek, suyun sürekli akış sembolizmini vurguladı; bu da zıtların birliğini ve varoluşun istikrarsızlığını vurguladı.^[264][265]

Antik Mısır dininde, Nil Nehri yıllık taşkınlarıyla hayat veren bereketi somutlaştırdı, tarım için gerekli olan besin açısından zengin silti bıraktı; tanrı Hapi, aksi takdirde kurak bir ortamda medeniyeti sürdürdüğü için saygı duyulan bu taşkınları kişileştirdi.^[266][267]

Hinduizm, suyu, özellikle de Ganj Nehri’ni ilahi bir arındırıcı olarak kutsar; tanrıça Ganga olarak kişileştirilen sularının günahları temizlediğine ve manevi liyakat sağladığına inanılır; Kumbh Mela sırasında suya dalma gibi ritüeller milyonlarca kişiyi yenilenme için çeker.^[268][269]

Yahudilikte, doğal olarak toplanmış sulardan oluşan bir ritüel banyosu olan mikveh, menstruasyon veya din değiştirme gibi kirlilik durumlarından sonra saflığı geri kazandırır ve tam vücut daldırma yoluyla yeniden doğuşu ve ilahi kutsallıkla yeniden bağlantıyı sembolize eder.^[270][271]

Hıristiyanlık, inananın İsa’nın ölümü, gömülmesi ve dirilişiyle özdeşleşmesini simgeleyen bir ayin olarak vaftizde suyu kullanır; daldırma veya dökme yoluyla manevi temizliği ve inanç topluluğuna kabulü gerçekleştirir.^[272][273]

İslam, namazlardan önce temiz suyla abdest almayı, ritüel saflık için belirli vücut parçalarını yıkamayı zorunlu kılarken, Mekke’nin kuyusundan gelen Zemzem suyu, şifa ve bereket statüsüne sahiptir ve hacılar tarafından tavaf sonrası dua ve şifa için içilir.^[274][275]

Folklor, Sanat ve Modern Medya

Çeşitli mitolojilerde su, dünyanın ondan ortaya çıktığı, hem yaratılışı hem de kaosu simgeleyen ilksel bir element olarak tasvir edilir. Antik Mezopotamya metnleri, tanrıça Tiamat’ı, kozmosu oluşturmak için öldürülen ilksel düzensizliği somutlaştıran sulu bir uçurum olarak tanımlar.^[276] Benzer şekilde, birçok Hint-Avrupa ve Sami geleneği, kökenleri kozmik bir okyanusa veya sulu boşluğa dayandırır; bu, suyun yaşama elverişli erken ortamlardaki her yerde bulunurluğunun ampirik gözlemlerini yansıtır.^[277] Denizlerin ve depremlerin hakimi olan, üç dişli mızrak (trident) ikonografisi suyun sürdürücü ve yok edici olarak ikili rolünü vurgulayan Yunan Poseidon gibi su tanrıları boldur.^[278]

Kültürler arası folklor, su ruhlarını ve suyun tehlikelerine ve arındırıcı güçlerine bağlı ibret verici öyküleri içerir. Kelt folkloru, karada insan olmak için derilerini döken ancak suya geri dönen fok insanları olan selkieleri içerir; bu, dönüşüm ve alemler arasındaki sınır temalarını gösterir.^[279] Afrika geleneklerinde, Mami Wata gibi varlıklar suyun baştan çıkarıcı ve iyileştirici yönlerini somutlaştırır; genellikle toplulukların tarihsel olarak hayatta kalmak için su kaynaklarına bağımlı olduğu nehirler ve kıyılarla bağlantılıdır.^[280] Seller, kuraklıklar ve navigasyonla ilgili modern öncesi karşılaşmalara dayanan bu anlatılar, gözlemlenebilir modellerden kopuk doğaüstü kaprislerden ziyade, suyun fiziksel özellikleri (akışkanlığı ve hem besleme hem de su baskını kapasitesi) ile insan savunmasızlığı arasındaki nedensel bağlantıları vurgular.

Sanat tarihinde su, saflığı, geçiciliği ve duygusal derinliği sembolize eder; genellikle yansıtıcı ve dinamik niteliklerini çağrıştıracak şekilde işlenir. Leonardo da Vinci gibi Rönesans ressamları, manevi temizliği ifade etmek için vaftiz gibi İncil sahnelerine suyu dahil ederek, onun ampirik berraklığından ve hayat verici rolünden yararlandılar.^[281] Katsushika Hokusai’nin 1831 tarihli Kanagawa Açıklarında Büyük Dalga baskısıyla örneklenen Japon ukiyo-e ustaları, titiz dalga formlarıyla suyun müthiş gücünü yakalayarak, 19. yüzyıl denizcilik genişlemesi sırasında okyanus tehlikesine dair küresel algıları etkiledi.^[282] Nilüferler serisinde (1896–1926) Claude Monet gibi izlenimciler, su yüzeylerini ışık efektleriyle parçalayarak, idealize edilmiş formlar yerine algısal gerçekçiliğe öncelik veren tekniklere öncülük ettiler ve endüstriyel çağın natüralist gözleme doğru kayışını yansıttılar.^[283]

Modern medya, suyu sıklıkla kıtlık, keşif ve ekolojik sonuç merceklerinden inceler ve genellikle gerçek dünyadaki hidrolojik zorlukları büyütür. Edebiyatta, Herman Melville’in 1851 tarihli Moby-Dick eseri, okyanusu, deniz kaynaklarına bağımlı 19. yüzyıl balina avcılığı ekonomilerine dayanan, insan hırsını ve kibrini yönlendiren anlaşılmaz bir güç olarak tasvir eder.^[284] Kevin Costner’ın 1995 yapımı Waterworld filmi gibi filmler, yükselen denizlerin ortasında kıyamet sonrası hayatta kalmayı hayal ederek, 1990’ların iklim kayıtlarından sonraki buzul erimesi verilerinden kaynaklanan deniz seviyesi yükselmesi tartışmalarını yankılar, ancak doğrulanmış projeksiyonların ötesinde dramatize edilmiştir.^[285] Karanlık Sular (2019) gibi çevre belgeselleri, ABD nehirlerinde perflorooktanoik asit kirliliğini ortaya çıkaran 2014 DuPont davasına dayanarak su kaynaklarının kimyasal kirlenmesini vurgular ve endüstriyel atıklardan sağlık etkilerine kadar uzanan nedensel zincirlerin altını çizer.^[286] Bu tasvirler bazen sansasyonel olsa da, Pasifik ekosistemlerinde gözlemlenen okyanusal biyolüminesans ve avlanma dinamiklerini bütünleştiren James Cameron’ın 2022 yapımı Avatar: Suyun Yolu filminde görüldüğü gibi, suyun küresel çatışmalardaki ve sürdürülebilirlikteki rolüne dair ampirik kanıtlardan yararlanır.^[287]

Referanslar

1. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Water
2. https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7732185
3. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/water-universal-solvent
4. https://www.usgs.gov/media/images/distribution-water-and-above-earth
5. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11092983/
6. https://www.khanacademy.org/science/biology/water-acids-and-bases/hydrogen-bonding-in-water/a/water-as-a-solvent
7. https://www.etymonline.com/word/water
8. https://www.oed.com/dictionary/water_n
9. https://jakubmarian.com/water-in-european-languages/
10. https://www.etymonline.com/word/aqua
11. https://languagehat.com/waatar-water/
12. https://www.reddit.com/r/etymology/comments/1fj9u5j/oldest_word_that_means_water/
13. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_Chemistry/Introductory_Chemistry_%28CK-12%29/15%253A_Water/15.01%253A_Structure_of_Water
14. http://guweb2.gonzaga.edu/faculty/cronk/CHEM245pub/water.html
15. https://www.sigmaaldrich.com/US/en/technical-documents/technical-article/water-purification/understanding-lab-water/water-properties-polarity-role-as-solvent
16. https://www.khanacademy.org/science/biology/water-acids-and-bases/hydrogen-bonding-in-water/a/hydrogen-bonding-in-water
17. https://watermanagement.yale.edu/topics/water-science/water-as-a-molecule/
18. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5639468/
19. https://manoa.hawaii.edu/exploringourfluidearth/chemical/properties-water/hydrogen-bonds-make-water-sticky
20. https://books.gw-project.org/stable-isotope-hydrology/part/isotopes-and-isotopologues/
21. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Deuterium-Oxide
22. https://www.engineeringtoolbox.com/heavy-water-thermodynamic-properties-d_2003.html
23. https://stableisotopefacility.ucdavis.edu/oxygen-and-hydrogen-water
24. https://wateriso.utah.edu/waterisotopes/pages/information/background.html
25. https://www.isowater.com/what-is-deuterium-oxide-heavy-water/
26. https://www.cnsc-ccsn.gc.ca/eng/resources/fact-sheets/tritium/
27. https://www.mass.gov/doc/january-2020-health-physics-society-tritium-fact-sheet/download
28. https://www.energy.gov/science/doe-explainsdeuterium-tritium-fusion-fuel
29. https://chemistry.stackexchange.com/questions/186323/freezing-and-boiling-point-of-water
30. https://www.tec-science.com/thermodynamics/temperature/negative-thermal-expansion-anomaly-density-water/
31. https://www.khanacademy.org/science/ap-biology/chemistry-of-life/structure-of-water-and-hydrogen-bonding/a/specific-heat-heat-of-vaporization-and-freezing-of-water
32. https://courses.lumenlearning.com/suny-physics/chapter/13-5-phase-changes/
33. https://www.fluke.com/en-us/learn/blog/calibration/what-is-triple-point-of-water
34. https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12-chemistry-flexbook-2.0/section/13.20/primary/lesson/phase-diagram-for-water-chem/
35. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_%28Physical_and_Theoretical_Chemistry%29/Physical_Properties_of_Matter/States_of_Matter/Phase_Transitions/Phase_Diagrams
36. https://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-capacity-water-d_660.html
37. https://www.chemeo.com/cid/69-886-3/Water
38. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0912756107
39. https://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
40. https://study.com/academy/lesson/thermal-properties-of-water.html
41. https://www.engineeringtoolbox.com/water-thermal-properties–d_162.html
42. https://www.engineeringtoolbox.com/water-liquid-gas-thermal-conductivity-temperature-pressure-d_2012.html
43. https://www.frontiersin.org/journals/physics/articles/10.3389/fphy.2015.00008/full
44. https://www.engineersedge.com/physics/water__density_viscosity_specific_weight_13146.htm
45. https://www.nanoscience.com/techniques/tensiometry/surface-and-interfacial-tension/
46. https://www.engineeringtoolbox.com/bulk-modulus-elasticity-d_585.html
47. https://www.oceanopticsbook.info/view/optical-constituents-of-the-ocean/water
48. https://refractiveindex.info/?shelf=main&book=H2O&page=Daimon-20.0C
49. https://omlc.org/spectra/water/abs/index.html
50. https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7732185&Mask=1
51. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Inorganic_Chemistry/Supplemental_Modules_and_Websites_%28Inorganic_Chemistry%29/Descriptive_Chemistry/Elements_Organized_by_Block/1_s-Block_Elements/Group__1%253A_The_Alkali_Metals/2Reactions_of_the_Group_1_Elements/Reactions_of_Group_1_Elements_with_Water
52. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Inorganic_Chemistry/Supplemental_Modules_and_Websites_%28Inorganic_Chemistry%29/Descriptive_Chemistry/Main_Group_Reactions/Reactions_of_Main_Group_Elements_with_Water
53. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%253A_Chemistry_-_The_Central_Science_%28Brown_et_al.%29/16%253A_AcidBase_Equilibria/16.03%253A_The_Autoionization_of_Water
54. https://chem.libretexts.org/Courses/South_Puget_Sound_Community_College/Chem_121%253A_Introduction_to_Chemistry/09%253A_Chapter_8A_-_Acids_bases_and_pH/9.04%253A_Definition_and_Properties_of_Acids_and_Bases/9.4.02%253A_Brnsted-Lowry_Acids_and_Bases/9.4.2.01%253A_Amphoteric_nature_of_water
55. https://www.khanacademy.org/science/chemistry/acids-and-bases-topic/acids-and-bases/a/water-autoionization-and-kw
56. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Supplemental_Modules_%28Organic_Chemistry%29/Fundamentals/What_is_the_pKa_of_water
57. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jchemed.6b00623
58. https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7732185&Mask=20
59. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.9b03391
60. https://www.aqion.de/site/electrical-conductivity
61. https://byjus.com/physics/conductivity-of-water/
62. https://www.avidityscience.com/en_gb/news/water-purification/how-water-purity-is-measured
63. https://atlas-scientific.com/blog/how-does-conductivity-affect-water-quality/
64. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/cs/d0cs01079k
65. https://taylorandfrancis.com/knowledge/Engineering_and_technology/Chemical_engineering/Electrolysis_of_water/
66. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/electrolysis-of-water
67. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352484722020625
68. https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2017/05/aa30851-17/aa30851-17.html
69. https://www.ox.ac.uk/news/science-blog/detecting-water-space-and-why-it-matters-1
70. https://science.nasa.gov/universe/exoplanets/nasas-hubble-finds-water-vapor-in-small-exoplanets-atmosphere/
71. https://www.nsf.gov/news/scientists-find-water-billions-light-years-away
72. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cr4003177
73. https://www.nature.com/articles/s41550-025-02479-w
74. https://www.nature.com/articles/s42004-024-01117-2
75. https://www.cam.ac.uk/research/news/new-form-of-ice-is-like-a-snapshot-of-liquid-water
76. https://ncsa.illinois.edu/the-many-phases-of-water/
77. https://www.quantamagazine.org/black-hot-superionic-ice-may-be-natures-most-common-form-of-water-20190508/
78. https://www.anl.gov/article/scientists-find-strange-black-superionic-ice-that-could-exist-inside-other-planets
79. https://www.gfz.de/en/press/news/details/evidence-of-superionic-ice-news-about-the-unusual-magnetic-fields-of-uranus-and-neptune
80. https://www.itec-es.co.jp/en/efforts/pro_momi_index/
81. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1303740110
82. https://phys.org/news/2025-02-experimental-exotic-phase-plastic-ice.html
83. https://www.liebertpub.com/doi/full/10.1089/ast.2021.0097
84. https://astrobiology.nasa.gov/news/can-you-overwater-a-planet/
85. https://science.nasa.gov/exoplanets/habitable-zone/
86. https://www.nature.com/articles/s41467-022-35187-4
87. https://science.nasa.gov/resource/what-is-the-habitable-zone/
88. https://www.jpl.nasa.gov/news/the-solar-system-and-beyond-is-awash-in-water/
89. https://www.physics.ox.ac.uk/events/role-water-planetary-habitability
90. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S001910351630149X
91. https://science.nasa.gov/missions/hubble/hubble-finds-water-vapor-on-habitable-zone-exoplanet-for-first-time/
92. https://astrobiology.com/2024/01/a-new-way-to-identify-liquid-water-on-exoplanets.html
93. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/oceans-and-seas-and-water-cycle
94. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/where-earths-water
95. https://www.usbr.gov/mp/arwec/water-facts-ww-water-sup.html
96. https://oceanservice.noaa.gov/facts/wherewater.html
97. https://gpm.nasa.gov/education/articles/nasa-earth-science-water-cycle
98. https://www.usgs.gov/water-science-school/water-cycle
99. https://www.noaa.gov/education/resource-collections/freshwater/water-cycle
100. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/evapotranspiration-and-water-cycle
101. https://science.nasa.gov/earth/earth-observatory/the-water-cycle/
102. https://ugc.berkeley.edu/background-content/water-cycle/
103. https://gpm.nasa.gov/resources/faq/how-does-water-cycle-work
104. https://bionumbers.hms.harvard.edu/bionumber.aspx?s=n&v=0&id=115098
105. https://www.nwrfc.noaa.gov/info/water_cycle/hydrology.html
106. https://oceanservice.noaa.gov/facts/oceanwater.html
107. https://www.nature.com/articles/s41561-019-0333-7
108. https://scied.ucar.edu/learning-zone/how-weather-works/water-cycle
109. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1003292107
110. https://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/05conveyor1.html
111. https://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/what-el-nino-southern-oscillation-enso-nutshell
112. https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-ocean-heat-content
113. https://www.medicalnewstoday.com/articles/what-percentage-of-the-human-body-is-water
114. https://www.mayoclinic.org/healthy-lifestyle/nutrition-and-healthy-eating/in-depth/water/art-20044256
115. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/water-you-water-and-human-body
116. https://www.nature.com/articles/s41467-022-31889-x
117. https://opentextbc.ca/biology/chapter/2-2-water/
118. https://www.khanacademy.org/science/ap-biology/cellular-energetics/photosynthesis/a/light-dependent-reactions
119. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28368386/
120. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/specific-heat-capacity-and-water
121. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5346440/
122. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0400157101
123. https://www.mayoclinichealthsystem.org/hometown-health/speaking-of-health/water-essential-to-your-body-video
124. https://www.coastalwiki.org/wiki/Number_of_marine_species
125. https://wwf.panda.org/discover/our_focus/freshwater_practice/freshwater_biodiversity_222/
126. https://www.marinespecies.org/
127. https://coast.noaa.gov/states/fast-facts/coral-reefs.html
128. https://www.unep.org/topics/ocean-seas-and-coasts/blue-ecosystems/coral-reefs
129. https://oceancensus.org/press-release-the-ocean-census-discovers-over-800-new-marine-species/
130. https://www.pubs.ext.vt.edu/420/420-525/420-525.html
131. https://research.fs.usda.gov/pnw/projects/aquatic-biodiversity
132. https://www.msc.org/en-au/what-we-are-doing/oceans-at-risk/marine-biodiversity
133. https://www.scirp.org/journal/paperinformation?paperid=90305
134. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8053940/
135. https://www.henryford.com/Blog/2024/07/optimal-hydration
136. https://unstats.un.org/sdgs/report/2025/goal-06/
137. https://data.unicef.org/resources/jmp-report-2025/
138. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/drinking-water
139. https://www.cdc.gov/healthy-water-data/waterborne-disease-in-us/index.html
140. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK535301/table/ch8.tab2/
141. https://www.unicefusa.org/stories/1-4-worldwide-still-lack-access-safe-drinking-water
142. https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736%2823%2900458-0/fulltext
143. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11342018/
144. https://www.fao.org/aquastat/en/overview/methodology/water-use/
145. https://www.ers.usda.gov/topics/farm-practices-management/irrigation-water-use
146. https://www.fao.org/aquastat/en/data-analysis/irrig-water-use/conclusions/
147. https://www.fao.org/4/s2022e/s2022e02.htm
148. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022WR032804
149. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019WR026995
150. https://watercalculator.org/footprint/water-footprint-beef-industrial-pasture/
151. https://www.gear.mit.edu/drip-irrigation
152. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378377424004463
153. https://www.pipelife.com/service/news-and-projects/2025/subsurface-drip-irrigation.html
154. https://blogs.worldbank.org/en/opendata/strains-freshwater-resources-impact-food-production-water-consumption
155. https://www.wri.org/insights/growing-water-risks-food-crops
156. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211912417301220
157. https://www.un.org/en/un-chronicle/water-scarcity-climate-crisis-and-global-food-security-call-collaborative-action
158. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10392093/
159. https://www.theguardian.com/environment/2024/oct/16/global-water-crisis-food-production-at-risk
160. https://www.fao.org/newsroom/detail/water-scarcity-means-less-water-for-agriculture-production-which-in-turn-means-less-food-available-threatening-food-security-and-nutrition/en
161. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/industrial-water-use
162. https://2030.builders/world-water-day/
163. https://www.eesi.org/articles/view/data-centers-and-water-consumption
164. https://www.thomasnet.com/insights/which-industries-use-the-most-water/
165. https://ember-energy.org/latest-insights/global-electricity-review-2023/electricity-source-trends/
166. https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=56820
167. https://www.usgs.gov/mission-areas/water-resources/science/thermoelectric-power-water-use
168. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/thermoelectric-power-water-use
169. https://www.usgs.gov/faqs/how-much-water-does-typical-hydraulically-fractured-well-require
170. https://nicholas.duke.edu/news/water-use-fracking-has-risen-770-percent-2011
171. https://www.nrdc.org/stories/water-pollution-everything-you-need-know
172. https://www.epa.gov/nutrientpollution/sources-and-solutions-agriculture
173. https://www.chesapeakebay.net/issues/threats-to-the-bay/agricultural-runoff
174. https://oceanservice.noaa.gov/facts/nutpollution.html
175. https://www.epa.gov/npdes/industrial-wastewater
176. https://www.safewater.org/fact-sheets-1/2017/1/23/industrial-waste
177. https://www.mdpi.com/2073-4441/15/14/2532
178. https://www.frontiersin.org/journals/environmental-science/articles/10.3389/fenvs.2022.880246/full
179. https://www.researchgate.net/publication/361651929_Effects_of_Water_Pollution_on_Human_Health_and_Disease_Heterogeneity_A_Review
180. https://www.unep.org/interactives/wwqa/technical-highlights/ecosystems-and-water-quality
181. https://www.developmentaid.org/news-stream/post/152754/water-pollution-in-the-world
182. https://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial-coastal/marine-debris/md04-sub-01.html
183. https://magazine.hms.harvard.edu/articles/microplastics-everywhere
184. https://www.epa.gov/plastics/impacts-plastic-pollution
185. https://hazenandsawyer.com/horizons/microplastics-in-water-and-wastewater
186. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7731724/
187. https://agribusiness.uark.edu/_resources/pdf/QQ_Stuff/18-Water-Saving-Technologies-JEEM-2017.pdf
188. https://plantingseedsblog.cdfa.ca.gov/wordpress/?p=24557
189. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378377413000759
190. https://news.mit.edu/2017/design-cuts-costs-energy-drip-irrigation-0420
191. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0095069616303771
192. https://www.epa.gov/watersense/bathroom-faucets
193. https://www.wbdg.org/FFC/ARMYCOE/TECHNOTE/technote08.pdf
194. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301479713007184
195. https://innovation.luskin.ucla.edu/wp-content/uploads/2019/03/Cost-Benefit_Analysis_of_Onsite_Residential_Graywater_Recycling.pdf
196. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6133124/
197. https://ascelibrary.org/doi/10.1061/9780784485590.001
198. https://www.hydropoint.com/case-studies/
199. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ada04b
200. https://earthobservatory.nasa.gov/features/Water/page3.php
201. https://www.epa.gov/climate-indicators/climate-change-indicators-heavy-precipitation
202. https://climatechange.colostate.edu/chapters/3_water.html
203. https://water.ca.gov/Programs/All-Programs/Climate-Change-Program/Climate-Change-and-Water
204. https://www.climate.gov/news-features/feed/evidence-relationship-between-climate-and-water-cycle-over-past-2000-years
205. https://science.nasa.gov/earth/climate-change/steamy-relationships-how-atmospheric-water-vapor-amplifies-earths-greenhouse-effect/
206. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2014wr016056
207. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1087913/
208. https://www.unesco.org/archives/multimedia/document-1557
209. https://www.asce.org/publications-and-news/civil-engineering-source/civil-engineering-magazine/issues/magazine-issue/article/2024/03/water-has-played-a-vital-role-in-shaping-civilization
210. https://iep.utm.edu/thales/
211. https://philosophy.institute/ancient-medieval/thales-water-principle-universe/
212. https://hess.copernicus.org/articles/25/2419/2021/
213. https://web.lemoyne.edu/giunta/ea/ARISTOTLEann.html
214. https://hess.copernicus.org/articles/24/761/
215. https://www.bibalex.org/SCIplanet/en/Article/Details.aspx?id=5190
216. https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.59962/9780774817035-007/html
217. https://journals.iucr.org/paper?ae5101
218. https://pubs.aip.org/aip/jcp/article/160/6/060901/3262785/The-structure-of-water-A-historical-perspective
219. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/bk-1994-0569.ch001
220. https://www.ideals.illinois.edu/items/132566/bitstreams/439777/data.pdf
221. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1107/S2053273321006987
222. https://www.princeton.edu/news/2020/07/16/new-study-provides-evidence-decades-old-theory-explain-odd-behaviors-water
223. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.5b00674
224. https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.101.017801
225. https://scitechdaily.com/scientists-discover-a-new-form-of-ice-that-shouldnt-exist/
226. https://www.sciencenews.org/article/plastic-ice-alien-planets-liquid-solid
227. https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250922074936.htm
228. https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241114161415.htm
229. https://nationalaglawcenter.org/overview/water-law/
230. https://extension.okstate.edu/fact-sheets/whose-water-is-it-anyway.html
231. https://www.hoover.org/research/west-needs-water-markets
232. https://www.journals.uchicago.edu/doi/10.1093/reep/rer002
233. https://www.ppic.org/blog/water-markets-help-farmers-facing-scarcity-in-australia/
234. http://www.sustainablewaters.org/wp-content/uploads/2014/08/Water-markets-as-a-response-to-scarcity.pdf
235. https://www.project-syndicate.org/commentary/water-markets-promising-but-governance-key-to-prevent-injustices-by-eduardo-araral-2024-10
236. https://www.fao.org/land-water/water/water-management/transboundary-water-management/en/
237. https://www.csis.org/analysis/what-causes-water-conflict
238. https://www.waterdiplomat.org/story/2024/04/new-article-explores-transboundary-water-conflict-and-cooperation-trends
239. https://blogs.worldbank.org/en/water/agreements-hold-water–reasons-to-scale-up-transboundary-coopera
240. https://www.brookings.edu/articles/the-controversy-over-the-grand-ethiopian-renaissance-dam/
241. https://water.fanack.com/gerd-dispute-nile-flood-2025/
242. https://www.clingendael.org/publication/indus-water-treaty-2025-pause-cooperation-not-end
243. https://www.npr.org/2025/07/08/g-s1-73122/pakistan-india-indus-waters-treaty
244. https://reliefweb.int/report/world/editor-s-pick-10-violent-water-conflicts
245. https://www.mrcmekong.org/
246. https://www.usbr.gov/lc/region/g1000/lawofrvr.html
247. https://www.preventionweb.net/news/colorado-river-slowly-dries-states-angle-influence-over-future-water-rights
248. https://transboundarywaters.ceoas.oregonstate.edu/international-freshwater-treaties-database
249. https://blogs.worldbank.org/en/water/water-knows-no-borders-transboundary-cooperation-key-water-security-and-avoiding-conflict
250. https://www.geopoliticalmonitor.com/three-international-water-conflicts-watch/
251. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844023058930
252. https://ourworldindata.org/water-use-stress
253. https://www.weforum.org/stories/2023/03/global-freshwater-demand-will-exceed-supply-40-by-2030-experts-warn/
254. https://humanprogress.org/the-infinite-well-how-innovation-keeps-water-flowing/
255. https://earth.org/causes-and-effects-of-water-shortage/
256. https://humanprogress.org/desalinating-water-is-becoming-absurdly-cheap/
257. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019WR025841
258. https://wrp.beg.utexas.edu/node/31
259. https://www.epa.gov/system/files/documents/2023-03/From%2520Water%2520Stressed%2520to%2520Water%2520Secure%2520-%2520Lessons%2520from%2520Israel%2527s%2520Water%2520Reuse%2520Approach.pdf
260. https://israel21c.org/how-israel-used-innovation-to-beat-its-water-crisis/
261. https://www.project-syndicate.org/commentary/like-water-for-climate-by-bj-rn-lomborg-2012-08
262. https://blog.tangent.com/virtual-library/CGhfSv/5OK093/bjorn_lomborg__the-skeptical-environmentalist.pdf
263. https://goldentogether.com/wp-content/uploads/2024/07/GT_Water-Abundance.pdf
264. https://plato.stanford.edu/entries/heraclitus/
265. https://antigonejournal.com/2021/11/heraclitus-everything-flows/
266. https://www.history.com/articles/ancient-egypt-nile-river
267. https://egypttourmagic.com/the-nile-river-the-lifeblood-of-ancient-egypt/
268. https://timesofindia.indiatimes.com/life-style/soul-search/why-ganga-jal-is-considered-so-sacred-in-hinduism/photostory/105847641.cms
269. https://www.sodhatravel.com/blog/the-story-and-significance-of-river-ganga
270. https://mikvah.org/article/the-purifying-waters
271. https://www.myjewishlearning.com/article/why-immerse-in-the-mikveh/
272. https://www.gotquestions.org/water-baptism.html
273. https://www.thegospelcoalition.org/essay/water-baptism/
274. https://www.sussex.ac.uk/research/projects/pilgrimonics/muslim-sacred-journeys/blog/the_significance_of_water_in_islam
275. https://islamanswers.co.uk/question/can-i-perform-wudu-with-zamzam-water/
276. https://www.lenntech.com/water-mythology.htm
277. https://www.amacad.org/publication/daedalus/water-mythology
278. https://fountains.com/exploring-the-deep-symbolism-of-water-in-world-mythologies/
279. https://www.learnreligions.com/water-element-folklore-and-legends-2561689
280. https://www.icysedgwick.com/river-folklore/
281. https://www.teravarna.com/post/famous-water-paintings-and-the-significance-of-water-in-art
282. https://nelson-atkins.org/art/exhibitions/water-embodied-flow-and-meaning-of-water-in-japanese-art/
283. https://www.kunstplaza.de/en/art-history/water-art-history/
284. https://dornsife.usc.edu/news/stories/the-creative-flow/
285. https://worldwater.org/wp-content/uploads/2013/07/water_brief_water_in_the_movies.pdf
286. https://www.gvsu.edu/makingwaves/movies-with-water-topics-or-themes-27.htm
287. https://ijrcs.org/wp-content/uploads/IJRCS202410010-min.pdf