以下是全球应对水资源短缺的8种方法

A splash in a pot of water.
Conventional water sources are not enough to meet growing freshwater demand in water-scarce areas.Image: Unsplash/da_sikka_x
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  • 地球上约有25%的人口面临饮用水、卫生设施、农业和经济发展用水短缺的问题。

  • 但据一本相关著作的作者称,我们尚未充分利用许多非常规水资源。

  • 他们表示,在微尺度收集雨水以及其他若干领域,我们还可以做得更多。

  • 他们还指出,水资源短缺是冲突和移民的成因之一,而水也可以成为国际合作的工具,助力实现可持续发展。

随着气候变化加剧以及全球人口增长,水资源短缺已成为人类发展与安全面临的首要威胁之一。

四分之一的地球人口面临饮用水、卫生设施、农业和经济发展用水短缺的问题。水资源短缺预计将在加剧中东和北非等地区持续加重,该地区拥有全球6%的人口,却仅占全球淡水资源的1%。

常规水源——依赖降雪、降雨和河流——不足以满足缺水地区日益增长的淡水需求。

所幸地球还有其他水源:含水层、雾气和冰山中蕴藏着数百万立方千米的水,此外,成千上万艘船舶的压载舱及其他地方也储存着大量水。

我们的著作《非常规水资源》基于最新信息,划分出八大类非常规水源。

这10位创新者正在保护世界淡水资源
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非常规水源

人工降雨与集雾器

大气中含有估计约为13,000立方千米的水蒸气。目前全球淡水年需求量约为4,600立方千米。

大气中的部分水蒸气可以通过人工降雨——即向云层播撒常用碘化银的微小颗粒,使其降雨或降雪——以及从雾和薄雾中收集水分来获取。

在适宜条件下,人工降雨可将降雨量提高最多15%。使用飞机和火箭将播撒材料直接输送至云层,产水效率最高。

集雾取水已在世界部分地区得到应用。智利、摩洛哥和南非的偏远社区使用垂直网状装置集雾取水已有100多年历史。适宜的地点通常是地势较高、暴露于风流中的开阔场所。

材料与当地经验的进步,帮助开发出高效集水的设计。在浓雾天气中,每平方米网面有时可收集超过20升水。每升水的平均成本可低于1美分。

海水淡化

海水淡化——即去除海水中的盐分——每天可提供超过1亿立方米的水,可满足全球约5%人口的需求。全球海水淡化产能的近一半(48%)位于中东和北非地区。

新进展海水淡化领域的新进展很可能使其成为全球成本最低的非常规供水资源。创新技术可将能源投入降低20%至35%。

海水淡化会产生大量浓盐水,这是一种令人担忧的污染物。但从浓盐水中提取盐分以生产具有商业价值的产品,有望抵消未来十年海水淡化的生产成本。

水资源再利用

先进的处理系统可将废水转化为饮用水。例如,经处理的废水可提供纳米比亚首都温得和克饮用水供应量的25%。

如今,高收入国家约70%的城市生活污水得到处理,而低收入国家仅为8%。全球低收入国家未经处理的城市生活污水年排放量估计仅为171立方千米。这是因为城市部门的人均用水量较低。撒哈拉以南非洲的人均废水年产生量最低(46立方米);北美的人均废水产生量几乎是其五倍。

民众与政策制定者对再利用废水的接受程度仍是一项挑战。

农业排水

灌溉通常产生两类排水:地表水和渗入地下的水。地表径流可以收集起来,再次用于粮食种植。排水的盐度较高,但耐盐作物和新品种可以应对这一挑战。

近海咸水地下水

世界各大陆沿岸的含水层中蕴藏着大量水资源(估计约为估计300,000至500,000立方千米)。这些含水层(即储存地下水的透水岩层)形成于数百万年前海平面远低于现在的时期。它们埋藏较浅,距离海岸不到100公里。

如今,新的海洋电磁勘探方法能够提供近海淡水的详细图像。水平钻探技术使将水抽送上岸成为可能。

迄今为止,尚无近海淡水资源得到开发。该技术仍较新,开发此类资源成本高昂,并且还需要与海水淡化技术相结合。

内陆咸水地下水

内陆深层含咸水或盐水的含水层估计蕴藏数百万立方千米的水。部分国家(如以色列和西班牙)已经在开采这些水源。虽然成本高昂,但可以通过回收提取的盐分等方式降低高昂成本。农民还可以通过转种高价值作物,从海水淡化技术中受益。

雨水微尺度收集

在干旱环境中,超过90%的雨水通常因蒸发和地表径流而流失。微集水区雨水收集是一种古老的做法,旨在从相对较小的集水区(通常为10至500平方米)截留并收集水分。该做法采用多种技术,从屋顶和蓄水池收集,到农田及景观系统,包括等高脊、围堤、小型径流蓄水池和条带等。

将水物理性地输送至缺水地区

船舶运输了全球贸易货物的约90%,并且每年排放约100亿吨压载水(100亿立方米)。压载水是船舶在航行期间为保持稳定性和操控性而储存在船内的淡水或海水。

根据国际公约,所有总吨位400及以上的船舶必须配备船上处理装置,以对压载水进行海水淡化、去除入侵水生生物和有害化学物质,并使其可用于灌溉等其他经济活动。

这些水可以出售给干旱地区的港口城市。

另一种可以物理性输送至缺水地区的水源是冰。每年融化入海的超过10万座北极和南极冰山所含淡水超过全球的用水消费量。

一项财务可行性分析表明,若拖运的冰山足够大(至少1.25亿吨),将冰山拖运至南非开普敦在经济上具有吸引力。研究表明,用网、再用巨型袋包裹冰山,很可能可以防止其破裂并减缓融化。

日益加剧的水资源短缺是冲突的主要成因、社会动荡和移民的原因之一。水也被视为实现可持续发展的国际合作工具。充分利用每一种可行选择至关重要。

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