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“非常规水源”,潜在水供应或可助全球四分之一人口

2022-05-31 10:23来源: 科技日报编辑:遥城
  淡水缺了 “非常规水源”来补
  潜在水供应或可助全球四分之一人口
  今日视点
  世界面临着越来越多复杂交错的挑战。就影响而言,水缺乏是全球前五大风险之一,其影响将远远超出社会经济挑战,影响到人们的生计和福祉。
  由于淡水资源和人口密度在世界各地分布不均,一些地区和国家已经缺水。日益严重的缺水问题被认为是冲突、社会动荡和移徙的一个主要原因,同时,水越来越被视为实现可持续发展的国际合作工具。随着有限水资源的压力不断增加,需要可持续地利用和评估缺水地区的每一种可用选择。
  5月26日,联合国大学水、环境与健康研究所(UNU-INWEH)、联合国大学材料通量和资源综合管理研究所以及联合国粮食及农业组织联合出版新书——《非常规水源》,呼吁各国利用地球上丰富的“非常规水源”——例如在地下深处或冰山中发现的水资源,帮助全球面临饮用水、卫生设施、农业和经济发展用水短缺的四分之一的人口。
  “利用非常规水源的潜力可以使数十亿人受益。”该书主编、UNU-INWEH副所长曼佐尔·卡迪尔说,“这些资源对于在干旱地区建立未来至关重要。”
  该书确定了六大类非常规水源,它们的获取方式各有不同:通过播云和集雾器从空气中收集水;在近海和陆上开采淡水和微咸地下水;再利用水;微量收集原本会蒸发的雨水;充分利用船舶压载舱水,或拖曳冰山将水以物理方式移动到缺水区域;海水淡化等。
  同时,卡迪尔强调,实施利用这些资源的国家行动计划首先需要对环境权衡进行评估,以及全面的成本分析和创新的融资机制。
  海陆空全方位收集水源
  作者指出,大气中估计有1.3万立方千米的水蒸气,这类水源可通过播云或增雨、雾收集等方式从空气和地面上收集。
  在适当的条件下,播云可以将降雨量增加多达15%。研究表明,增雨可以在合理的成本效益比下发挥作用。越来越多的国家计划实施增雨以应对水资源短缺和其他社会需求。
  智利、摩洛哥和南非的偏远地区100多年来一直使用垂直网收集雾气,每个大陆都有雾气收集点。在浓雾天,每平方米网孔可收集超过20升的饮用水。以每平方米不到250美元的总成本持续超过十年,每平方米可生产约7.5万升水,每升成本仅为33美分。
  此外,作者还指出,还可开采海上和陆上深层地下水。可再生地下水的体积可能高达500万立方千米,但其中大部分往往是微咸的。
  世界各地大陆架浅水层的含水层中有大量的水(估计为30万—50万立方千米)。这些含水层离海面不到100公里,是数百万年前海平面低时形成的。现在,新的海洋电磁勘探方法提供了近海淡水的详细图像。这些图像与水平钻井技术相结合,可以生产出经济上可观的淡水量,并可泵送至海岸,至少能持续30年。
  含有咸水或微咸水的深层地下含水层也可为世界提供数百万立方千米的水。以色列和西班牙已经在用由微咸水生产的淡化水灌溉高价值作物。
  物理化学方式结合开发水源
  气候变化加速了极地地区大块冰(冰山)的破裂以及随后冰山的“漂洋过海”。作者指出,每年有超过10万座北极和南极冰山融化到海洋中,其中的淡水比世界消耗的还要多。
  作者表示,利用冰山生产淡水并不是一个新想法,但人们还未曾尝试长距离的冰山拖曳,因为在拖曳过程中存在水体积的显著损失和冰层的潜在破裂。然而,一项将冰山拖到南非开普敦的财务可行性分析表明,如果被拖曳的冰山足够大,即1.25亿吨,这在经济上是一个有吸引力的选择。然而,还存在将冰山水变成饮用水以及对环境带来影响的其他挑战。
  作者还将船舶确定为潜在资源,因为它们每年排放约100亿吨压载水。
  此外,作者强调,海水淡化和废水再利用可作为其他重要选择。海水淡化每天贡献超1亿立方米的水,供养了世界上大约5%的人口。尽管如今海水淡化是能源密集型的,但纳米颗粒增强膜和正向渗透等创新技术正在将能源输入减少20%—35%。
  就废水再利用而言,许多国家处理过的废水越来越多地用于补给提供饮用水的地下蓄水层。经过处理的废水提供了纳米比亚温得和克25%的饮用水供应,满足了新加坡40%的需求。圣地亚哥、加利福尼亚和其他美国城市同样通过这种方式获得部分饮用水,而以色列和其他地方则使用经过处理的废水来满足其近四分之一的农业用水需求。