生态研究
发布时间:2015-02-20  阅读次数:2143

“水足迹”——水资源保护的新视角

导语

 

水是生命之源,是我们赖以生存的必需品。然而,地球上可供我们使用的水却很稀少。地球表面的淡水资源十分有限,仅占水资源总量的3%左右,而且其在空间上分布非常不均,只有2.5%的淡水资源能够供人类、动物和植物使用。就是这可怜的2.5%的淡水资源也由于浪费、污染等问题不能得到充分利用。目前,世界上至少有80个国家属于干旱或半干旱国家,约40%的世界人受到周期性干旱的影响。而我国的水资源匮乏程度更令人担忧,尤其是北方城市。其程度绝对超出你的想象,有个形象的说法:假如世界上每人拥有一杯水,中国人每人只能拥有这杯水的1/4,而北京人只能喝到这杯水的1/88。

 

 

面对如此严峻的形势,如何保护水资源成了全世界关注的焦点。要想保护水资源首先要让人们清楚了解消耗了多少水,这些水被用在了哪些地方。“水足迹”概念的提出与核算,就可以帮助解决这一问题。作为一个全新的水资源综合计算指标,它让更多人懂得了自己对地球水资源的“巨额”索取,也为缓解水资源危机找到了可行的路径。或许你还太了解水足迹,究竟什么是“水足迹”,核算“水足迹”对于国家、企业、个人有何好处,“水足迹”又是如何进行核算的,本期环翼将为您进行解答。


 

“水足迹”——放宽眼光看待水资源

 

“水足迹”这一概念最早是由荷兰学者阿尔杰恩·胡克斯特拉在2002年提出的,它是指一个国家、一个地区或一个人,在一定时间内消费的所有产品和服务所需要的水资源数量,形象地说,就是水在生产和消费过程中踏过的脚印。“水足迹”的核算考虑了直接用水与间接用水,具体包括三个部分的水:蓝水(产品供应链上的地表水和地下水)、绿水(储存在土壤中的雨水,如土壤水分)、灰水(稀释制程污水所需的水量)。

 

 

图为“水足迹”的具体构成

 

“水足迹”概念的提出拓宽了我们看待水资源消耗的眼光,一直以来人们所理解的水资源的消耗其实指的是直接消耗的实体水,如就个人及家庭而言,他们关注的是使用这些产品过程中实际消耗的水,即需要我们交水费的那部分水,却忽略了产品在生产、运输等过程所消耗的间接用水,即虚拟水。而水足迹则全面考虑了实体水和虚拟水的消耗情况。虚拟水的消耗量很惊人,如生产1公斤全麦面包将消耗1600L水、生产1公斤大米将消耗2500L水、生产1公斤牛肉会消耗15400L水。此外,水足迹是个多维的指标,不仅能帮助我们确定用水量,它还包含了用水的方位、所用水的类型和时间等信息。更加全面地表明了水资源的现实情况。

 

“水足迹”——踏出保护水资源的第一步

 

 

无论对国家、企业还是每个消费者而言,“水足迹”的核算都具有重要的意义,是正确采取水资源保护措施的重要前提,也是保护水资源的第一步。

 

从整个国家层面来看,“水足迹”包括用于农业、工业和家庭生活的河水、湖水、地下水,以及供作物生长的雨水,对其进行核算可定量反映人类活动对水资源系统产生的压力和程度,为国家水资源可持续规划与管理提供新的思路和研究方向。而政府管理机构也可利用水足迹数据结合区域水资源情况来进行产业结构调整,从而帮助缓解国家水资源短缺的形势。举例而言,当前国内统计的年用水量为6000亿吨,这只是“水足迹”中的蓝水部分,而实际每年的“水足迹”已近10000亿吨。说明如果采用传统的方法统计得到的用水量比实际的用水量要少了40%。也就是说国家低估了水资源的消耗情况。通过核算国家水足迹可以帮助政府更清楚地了解水资源消耗的实际情况,从而采取更加有效的方式进行水资源管理。

 

此外,“水足迹”对于企业来说也很重要,通过应用“水足迹”的概念,企业可将节水的关注点从生产区域扩展到整条产业链,从而找出产品节约水资源的关键环节,并通过选择更加节水的材料、改进生产的技术及工艺实现节约水资源的目的,这有助于企业践行社会责任,规避环境和社会风险,实现企业的可持续发展。

 

而对于每个消费者而言,“水足迹”概念可以指导我们改善生活方式节约水资源。“水足迹”让我们知道节约用水绝不仅仅是节约自来水的量,选择不同的衣服、食物等各种产品都会带来不同的水资源消耗。经计算,少吃一个苹果,可以节约70L水;少喝一杯茶,可节约35L水;少穿一件T恤衫,可节约2000L水。(更多产品“水足迹”情况见下图)如果我们能够像减肥的人计算卡路里的方式一样每天计算着如何减少我们个人的水足迹,那么我们将对水资源保护贡献巨大。(通过计算得知:一个白领一天的“水足迹”大概有10300L,一个月则是309t。如果我们通过改变产品的选择节约10%的用水量,那么一个月就可以为整个社会节约30多吨水!)

 

 

 

图为一些日常消费单位产品产生的“水足迹”情况

 

 

生命周期评价(LCA)——“水足迹”核算工具的最佳选择

 

“水足迹”概念的提出给我们带来了保护水资源的新视角和新方法,对水资源的管理和保护意义重大。那么,水足迹该如何进行核算呢?

 

当前最常用的“水足迹”核算方法是虚拟水方法,它通过将蓝水、绿水、灰水消耗量进行相加得到一个数值即为“水足迹”。然而,这种方法只是针对水资源消耗和污染情况进行了量化,不能直观地体现其相应的环境影响。而LCA方法作为一个综合考虑清单和环境影响的全面方法可以弥补虚拟水方法的缺陷,更加全面地定量化“水足迹”。

 

下面将以德国柏林工大的Markus Berger等人利用LCA开展的大众的三款汽车(Polo、Golf、Passat)“水足迹”核算为例,说明利用LCA如何对产品“水足迹”及其影响进行定量化的。

 

首先要确定LCA评价的目标,目标一般包括两个:确定这三款车生命周期内消耗的水量;确定消耗的这些水带来的影响。

 

然后,明确开展LCA的步骤,主要包括四个步骤:

第一步前期准备工作(包括系统边界的确定,清单的收集等)

第二步利用LCA软件即大众汽车LCI模型计算耗水量;

第三步确定耗水的地理差异;

第四步利用所选的环境影响评价方法进行影响评价。

注:该研究的的系统边界包含了汽车的生产阶段(材料的提取、材料生产、零部件的生产、即整车的组装)、使用阶段(原油的生产、柴油的生产)、报废阶段(汽车拆解、材料回收等)等全生命周期阶段,在使用阶段未考虑汽车的清洗。

 

经过上述四个步骤后,即可得到清单分析和影响评价结果。下图为清单分析结果,可以看到Polo、Golf、Passat的“水足迹”分别为51700L、62400L、82900L。对三款车“水足迹”来源进行分析可知:

超过90%源于汽车的生产阶段;生产过程中钢铁和聚合物等材料是主要的“水足迹”来源(占比大于60%);此外,特殊金属尤其是包含在催化剂中的也是重要的“水足迹”贡献者(占比大于20%)。

 

 

考虑了地理因素的耗水清单分析结果表明(见下图),汽车从原材料的提取到生产整个过程消耗了40多个国家的水,其中只有10%发生在汽车的生产地。

 

 

下图为三款汽车影响评价结果,可以看出Passat车消耗的水带来的各类环境环境影响都是最大的。而从整体上来看,Polo车耗水带来的环境影响比Golf小。

 

 

因此,在汽车的设计阶段进行材料选择时要考虑不同材料背后的“水足迹”,在满足设计需求的情况下尽量选择“水足迹”最小的材料,从而降低汽车的生命周期“水足迹”。这一研究无疑为工业产品“水足迹”及其环境影响定量化起到了示范作用,通过对评价结果进行分析,可以找到产品水资源消耗和环境影响的源头和发生地,从而为节约水资源,降低环境影响提供定量化的支持。

 

结语

 

我们的环境和生存空间正在面临着空前的挑战,我们的水资源以及环境影响压力也前所未有的高居不下。如何从生产,消费各个环节了解我们的“水足迹”,从而采取科学,有效的措施降低水资源消耗以及环境影响,是摆在每一个有良知和责任的企业以及消费者面前的刻不容缓的工作。鉴于篇幅,这里我们就不展开讨论水足迹的话题和有关的理论知识,环翼及合作伙伴在开展“水足迹”本土化方法研究和应用上积累了一些经验,可以协助广大企业通过利用LCA为工具核算,“水足迹”的大小,寻找解决方案,为缓解当前中国乃至全世界水资源消耗及环境影响贡献力量,在不久的将来,我们将通过“指尖上的绿洲”完善水足迹评估平台,为大家服务。敬请期待和关注。

 

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