地球上的淡水是否會有用完的一天?

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當你打開一罐飲料時,不妨想想裏面的水是從哪裏來的。比如印度的可口可樂含有經過處理的雨水,而馬爾代夫的飲料中可能含有被處理過的海水。這些水之所以來源各異是因為全球正面臨的淡水危機。

既然地球表面70%是水,而且容量保持不變(13.86億立方公里),水資源怎麼可能發生短缺?實際上,97.5%的地表水是不適合人類飲用的海水。隨著人口增加,氣候變暖,人類所擁有的淡水資源正面臨巨大的壓力。

全球水需求預計從2000年至2050年將增長55%。農業用水佔全球淡水資源使用量的70%,而糧食產量到2035年將增加69%,才能養活日益增長的人口。另一方面,用於冷卻電站的能源用水也將增加20%以上。換言之,不久的將來會出現一次又一次的淡水大危機。

更嚴重的是,目前,美國航空航天局(NASA)牽頭的一項研究顯示,世界上許多淡水資源的消耗速度比補充的速度要快。

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Image caption 地球上的冰川和冰蓋鎖定了超過68%的淡水供應,但科學家發現由於氣候變化,它們正在快速融化(圖片來源:Getty Images)

全球37個主要含水層(充滿礫石和沙子的地下水庫)中,21個正在消退。這一現象遍及印度、中國、美國、法國。由於人口和灌溉需求,印度恆河流域水位每年降低6.31厘米。美國宇航局科學家傑伊·法米列蒂(Jay Famiglietti)警告說:"全球地下水位正在下降。而我們的水供應不是無限的。"

與此同時,建在古老河牀上的墨西哥城,其部分地區正以每年9英寸的速度下沉。城市利用地下含水層,其效果就像是用吸管喝奶昔,導致曾經平坦的街道現在像小輪車賽道一樣起伏。該城市用水的40%依靠外地輸入。城市水資源系統主任拉蒙·阿基爾·迪亞茲(Ramón Aguirre Díaz)認為"應責怪強降雨,它不僅給城市帶來更多的洪澇,也導致乾旱更頻繁,持續時間更長。"

加利福尼亞也發生了類似的事情。2011至2016年,該州遭受了1,200年來最嚴重的旱災。它的主要含水層以每年1,600萬英畝英尺的速度減少,約有1,900個源泉乾涸。但在2017年頭三個月,降雨比平時增加了228%。科學家認為,原因出在氣候變化。該州北部奧羅維爾湖(Lake Oroville)在短短兩個月的時間裏,蓄水量從41%增加到101%,造成大壩被淹沒,當地18.8萬人被疏散。

但是即使像加利福尼亞這樣以壯觀的降雨結束乾旱,地下含水層也不會迅速完成補水。法米列蒂說,根據加利福尼亞的平均降雨量,地下含水層需要四年才能補滿。即使到那個時候,加州仍然會缺水,因為供水根本無法滿足需求。

除了淡水供應很快將出現短缺,這還意味著什麼?

一些假設認為,全球範圍的水資源短缺將導致戰爭。包括華盛頓智庫大西洋委員會(Atlantic Council)高級研究員彼得·恩格爾克(Peter Engelke)在內的多位專家認為敘利亞目前的戰爭就是一個例子。"2007年至2010年,敘利亞經歷了有史以來最嚴重的乾旱,大部分的農村社區被毀,成百上千的農村人口離開故土進入城市,並成為邊緣群體,"他說。

一個名為2030水資源集團(2030 Water Resources Group)的多部門水資源團體的執行董事安德斯·博恩泰爾(Anders Berntell),還暗示了缺水與博科聖地(Boko Haram)和青年黨(Al-Shabaab)的關係。年輕人意識到,由於自然資源的缺乏,土地和水資源退化,他們失去了生存機會,沒有未來。這讓他們很容易成為這些組織的目標。"他們較容易變成激進分子。

這些都預示著暗淡的前景——但一些國家給出了令人印象深刻解決方案,可供世界其他地區借鑒。

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Image caption 在自然災害過後,可用淡水的供應變得尤為重要,圖為2008年孟加拉國在經歷過氣旋錫德(Sidr)之後的景象(圖片來源:Getty Images)

舉例而言,澳大利亞之所以度過了1997年至2009年的"千年乾旱",是因為當時迅速實施了商業用水和居民用水減半的措施。

"澳大利亞是黃金標凖,"世界銀行水業務部門的全球首席經濟學家理查德·達米阿那(Richard Damania)說到,他曾在阿德萊德大學(University of Adelaide)任職。他認為關鍵是水的定價,並且使它們成為可交易的商品。

"假設我有水,但只能種小麥。而你種植葡萄或一些比小麥價值更高的東西,卻沒有水,"他補充道,"那樣的話,我可以把水賣給你,而不是灌溉我的低價值作物。正是通過這樣的方法,澳大利亞有幸躲過了'千年乾旱'。"

另一個"黃金標凖"是以色列,該國將供水視作國家安全問題。

以色列回收污水,包括生活污水。特拉維夫附近的Shafdan污水處理廠,每年提供了1.4億立方米的水用於土地灌溉。以色列農業用水超過40%來自回收的污水。廢污泥也被送到厭氧處理廠。這些工廠以甲烷為燃料生產可再生能源。

"如果在沙漠腹地的以色列能做到,那就說明,只要有正確的技術、經濟資源和政治決心,大家都可以做到",2030水資源集團執行董事安德斯·博恩泰爾說。

還有更讓人大開眼界的事情?以色列的水處理系統回收86%進入下水道的水,而位居第二的西班牙僅能收回19%。

以色列也是海水淡化領域的全球領導者——將海水轉化為飲用水。該國一半以上的飲用水來自海水淡化。

這是否意味著世界能通過海水淡化的方式解決淡水資源危機?可能性不大。達米阿那說:"這種技術平均成本高出五到七倍,而且能源消耗巨大,而且還必須處理鹽。如果看看科威特和迪拜沿海地區的航拍圖像(那些高度依賴海水淡化的地區),你會看到這一做法導致海洋生態系統遭受破壞。不論是考慮經濟成本,還是生態成本,這一方案只能是富裕國家的尖端解決方案。"

可口可樂公司稱在大約30個沿海工廠進行海水淡化,但是該公司全球水資源管理部高級總監格雷格·考奇(Greg Koch)說:"我覺得對公司和世界上大多數地方來說,海水淡化並不是一種解決方案。它的投資成本比淡水處理的成本要高。"該公司採用的一個策略是"通過管道"把鹽鹵從沿岸輸送到海洋深處。

一個更簡單、便宜的解決方案是收集雨水。這個方法很古老,但它的時代可能已經來臨。在土耳其的伊斯坦布爾,凱撒·查士丁尼(Caesar Justinian)(公元527 - 565年)建造的地下水宮殿(Basilica Cistern)可容納8萬立方米雨水。1,500多年過去了,許多城市現在正在模仿它。

墨爾本最大的雨水收集裝置可儲存四百萬升經過初步處理的水;印度的喀拉拉邦(Kerala)、百慕大群島(Bermuda)和美國維爾京群島(US Virgin Islands)當局都要求所有新建築物必須具備雨水收集功能;新加坡30%的用水來自雨水收集。

即使是英國曼徹斯特,這個平均每個月有12天下雨的地方,也正在努力收集雨水。

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Image caption 玻利維亞的水處理廠依賴冰川融水和雨水,這都會受到氣候變化的威脅(圖片來源:Getty Images)

2014年建成的曼徹斯特城市大學伯利校區(Birley Campus)有大約6,500名學生和工作人員,他們打算通過雨水收集,廢水循環利用,在地下砂岩含水層鑽孔等方式,徹底實現水的自給自足。

雨水收集在建築物下面2萬升的蓄水池中,用於洗澡和衝廁所。曼徹斯特城市大學財產部主任助理約翰·辛德利(John Hindley)解釋:"這是為了資源的可持續利用。去年十月的暴風雨帶來了洪澇,學校很多大樓被淹,這不再是偶然事件了,所以我們建設了可持續資源利用系統,不僅是在用水方面,還能夠降低雨水流失速度,收集雨水,並減小雨水對排水系統的壓力。這些系統對大學和城市中的商業都非常重要。"伯利校區的水費賬單比其他地區低了60%。

由於成本壓力,相比政府,企業對高效用水有更大的動力。安德斯·博恩泰爾認為:"許多跨國公司理解水資源的挑戰,付諸行動,並走在政府前面。"考奇承認可口可樂公司"存在既得利益。我們剛剛在柬埔寨的金邊開辦了一家耗資1億美元的工廠,並在孟加拉國開辦了一家投資6,000萬美元的工廠——我們希望這些工廠可以在數十年的時間裏為臨近市場提供服務,所以我們必須行動。"可口可樂公司還在共用地下含水層的農場安裝最新的灌溉技術,不論對方是否為直接供應商。"

"在世界大多數地方,農業灌溉技術的效率相當低,"恩格爾克說,"高效的灌溉技術確實存在。發熱的電能來源(核、煤、天然氣)需要大量的冷卻用水,而可再生能源——如太陽能、風能——卻不需要水。這些都需要政策的鼓勵和投資。"

"如果我們想要成為高效用水的社會,是有現成的方法的。"恩格爾克總結道,"要麼增加每一滴水的利用率,要麼徹底改變密集型用水的模式。"

無論我們提出何種高效節水模式,我們都必須盡快確定一種。

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