地球上的淡水是否会有用完的一天?

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当你打开一罐饮料时,不妨想想里面的水是从哪里来的。比如印度的可口可乐含有经过处理的雨水,而马尔代夫的饮料中可能含有被处理过的海水。这些水之所以来源各异是因为全球正面临的淡水危机。

既然地球表面70%是水,而且容量保持不变(13.86亿立方公里),水资源怎么可能发生短缺?实际上,97.5%的地表水是不适合人类饮用的海水。随着人口增加,气候变暖,人类所拥有的淡水资源正面临巨大的压力。

全球水需求预计从2000年至2050年将增长55%。农业用水占全球淡水资源使用量的70%,而粮食产量到2035年将增加69%,才能养活日益增长的人口。另一方面,用于冷却电站的能源用水也将增加20%以上。换言之,不久的将来会出现一次又一次的淡水大危机。

更严重的是,目前,美国航空航天局(NASA)牵头的一项研究显示,世界上许多淡水资源的消耗速度比补充的速度要快。

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Image caption 地球上的冰川和冰盖锁定了超过68%的淡水供应,但科学家发现由于气候变化,它们正在快速融化(图片来源:Getty Images)

全球37个主要含水层(充满砾石和沙子的地下水库)中,21个正在消退。这一现象遍及印度、中国、美国、法国。由于人口和灌溉需求,印度恒河流域水位每年降低6.31厘米。美国宇航局科学家杰伊·法米列蒂(Jay Famiglietti)警告说:"全球地下水位正在下降。而我们的水供应不是无限的。"

与此同时,建在古老河床上的墨西哥城,其部分地区正以每年9英寸的速度下沉。城市利用地下含水层,其效果就像是用吸管喝奶昔,导致曾经平坦的街道现在像小轮车赛道一样起伏。该城市用水的40%依靠外地输入。城市水资源系统主任拉蒙·阿基尔·迪亚兹(Ramón Aguirre Díaz)认为"应责怪强降雨,它不仅给城市带来更多的洪涝,也导致干旱更频繁,持续时间更长。"

加利福尼亚也发生了类似的事情。2011至2016年,该州遭受了1,200年来最严重的旱灾。它的主要含水层以每年1,600万英亩英尺的速度减少,约有1,900个源泉干涸。但在2017年头三个月,降雨比平时增加了228%。科学家认为,原因出在气候变化。该州北部奥罗维尔湖(Lake Oroville)在短短两个月的时间里,蓄水量从41%增加到101%,造成大坝被淹没,当地18.8万人被疏散。

但是即使像加利福尼亚这样以壮观的降雨结束干旱,地下含水层也不会迅速完成补水。法米列蒂说,根据加利福尼亚的平均降雨量,地下含水层需要四年才能补满。即使到那个时候,加州仍然会缺水,因为供水根本无法满足需求。

除了淡水供应很快将出现短缺,这还意味着什么?

一些假设认为,全球范围的水资源短缺将导致战争。包括华盛顿智库大西洋委员会(Atlantic Council)高级研究员彼得·恩格尔克(Peter Engelke)在内的多位专家认为叙利亚目前的战争就是一个例子。"2007年至2010年,叙利亚经历了有史以来最严重的干旱,大部分的农村社区被毁,成百上千的农村人口离开故土进入城市,并成为边缘群体,"他说。

一个名为2030水资源集团(2030 Water Resources Group)的多部门水资源团体的执行董事安德斯·博恩泰尔(Anders Berntell),还暗示了缺水与博科圣地(Boko Haram)和青年党(Al-Shabaab)的关系。年轻人意识到,由于自然资源的缺乏,土地和水资源退化,他们失去了生存机会,没有未来。这让他们很容易成为这些组织的目标。"他们较容易变成激进分子。

这些都预示着暗淡的前景——但一些国家给出了令人印象深刻解决方案,可供世界其他地区借鉴。

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Image caption 在自然灾害过后,可用淡水的供应变得尤为重要,图为2008年孟加拉国在经历过气旋锡德(Sidr)之后的景象(图片来源:Getty Images)

举例而言,澳大利亚之所以度过了1997年至2009年的"千年干旱",是因为当时迅速实施了商业用水和居民用水减半的措施。

"澳大利亚是黄金标准,"世界银行水业务部门的全球首席经济学家理查德·达米阿那(Richard Damania)说到,他曾在阿德莱德大学(University of Adelaide)任职。他认为关键是水的定价,并且使它们成为可交易的商品。

"假设我有水,但只能种小麦。而你种植葡萄或一些比小麦价值更高的东西,却没有水,"他补充道,"那样的话,我可以把水卖给你,而不是灌溉我的低价值作物。正是通过这样的方法,澳大利亚有幸躲过了'千年干旱'。"

另一个"黄金标准"是以色列,该国将供水视作国家安全问题。

以色列回收污水,包括生活污水。特拉维夫附近的Shafdan污水处理厂,每年提供了1.4亿立方米的水用于土地灌溉。以色列农业用水超过40%来自回收的污水。废污泥也被送到厌氧处理厂。这些工厂以甲烷为燃料生产可再生能源。

"如果在沙漠腹地的以色列能做到,那就说明,只要有正确的技术、经济资源和政治决心,大家都可以做到",2030水资源集团执行董事安德斯·博恩泰尔说。

还有更让人大开眼界的事情?以色列的水处理系统回收86%进入下水道的水,而位居第二的西班牙仅能收回19%。

以色列也是海水淡化领域的全球领导者——将海水转化为饮用水。该国一半以上的饮用水来自海水淡化。

这是否意味着世界能通过海水淡化的方式解决淡水资源危机?可能性不大。达米阿那说:"这种技术平均成本高出五到七倍,而且能源消耗巨大,而且还必须处理盐。如果看看科威特和迪拜沿海地区的航拍图像(那些高度依赖海水淡化的地区),你会看到这一做法导致海洋生态系统遭受破坏。不论是考虑经济成本,还是生态成本,这一方案只能是富裕国家的尖端解决方案。"

可口可乐公司称在大约30个沿海工厂进行海水淡化,但是该公司全球水资源管理部高级总监格雷格·考奇(Greg Koch)说:"我觉得对公司和世界上大多数地方来说,海水淡化并不是一种解决方案。它的投资成本比淡水处理的成本要高。"该公司采用的一个策略是"通过管道"把盐卤从沿岸输送到海洋深处。

一个更简单、便宜的解决方案是收集雨水。这个方法很古老,但它的时代可能已经来临。在土耳其的伊斯坦布尔,凯撒·查士丁尼(Caesar Justinian)(公元527 - 565年)建造的地下水宫殿(Basilica Cistern)可容纳8万立方米雨水。1,500多年过去了,许多城市现在正在模仿它。

墨尔本最大的雨水收集装置可储存四百万升经过初步处理的水;印度的喀拉拉邦(Kerala)、百慕大群岛(Bermuda)和美国维尔京群岛(US Virgin Islands)当局都要求所有新建筑物必须具备雨水收集功能;新加坡30%的用水来自雨水收集。

即使是英国曼彻斯特,这个平均每个月有12天下雨的地方,也正在努力收集雨水。

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Image caption 玻利维亚的水处理厂依赖冰川融水和雨水,这都会受到气候变化的威胁(图片来源:Getty Images)

2014年建成的曼彻斯特城市大学伯利校区(Birley Campus)有大约6,500名学生和工作人员,他们打算通过雨水收集,废水循环利用,在地下砂岩含水层钻孔等方式,彻底实现水的自给自足。

雨水收集在建筑物下面2万升的蓄水池中,用于洗澡和冲厕所。曼彻斯特城市大学财产部主任助理约翰·辛德利(John Hindley)解释:"这是为了资源的可持续利用。去年十月的暴风雨带来了洪涝,学校很多大楼被淹,这不再是偶然事件了,所以我们建设了可持续资源利用系统,不仅是在用水方面,还能够降低雨水流失速度,收集雨水,并减小雨水对排水系统的压力。这些系统对大学和城市中的商业都非常重要。"伯利校区的水费账单比其他地区低了60%。

由于成本压力,相比政府,企业对高效用水有更大的动力。安德斯·博恩泰尔认为:"许多跨国公司理解水资源的挑战,付诸行动,并走在政府前面。"考奇承认可口可乐公司"存在既得利益。我们刚刚在柬埔寨的金边开办了一家耗资1亿美元的工厂,并在孟加拉国开办了一家投资6,000万美元的工厂——我们希望这些工厂可以在数十年的时间里为临近市场提供服务,所以我们必须行动。"可口可乐公司还在共用地下含水层的农场安装最新的灌溉技术,不论对方是否为直接供应商。"

"在世界大多数地方,农业灌溉技术的效率相当低,"恩格尔克说,"高效的灌溉技术确实存在。发热的电能来源(核、煤、天然气)需要大量的冷却用水,而可再生能源——如太阳能、风能——却不需要水。这些都需要政策的鼓励和投资。"

"如果我们想要成为高效用水的社会,是有现成的方法的。"恩格尔克总结道,"要么增加每一滴水的利用率,要么彻底改变密集型用水的模式。"

无论我们提出何种高效节水模式,我们都必须尽快确定一种。

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