中美兩國均面臨著(zhù)水資源、能源、糧食三者之間的沖突
2014-04-18 18:56:42
admin
325
據東方財富網(wǎng)2014年1月7日訊 日漸稀缺的淡水資源、變化不定的糧食供給和日益旺盛的能源需求，這三者的相互沖突正擾亂著(zhù)世界經(jīng)濟格局、政府運作以及環(huán)境健康。
水資源、糧食、能源三者之間的關(guān)系非常復雜。與食物和能源不同，我們無(wú)法輕而易舉地創(chuàng )造淡水資源。同時(shí)，糧食生產(chǎn)需要水和能源，水和能源又日漸相互依賴(lài)。這是因為，幾乎任何一種形式的能源生產(chǎn)都需要水，其中煤炭是需水*多的——從供應鏈上游的煤炭開(kāi)采和洗滌，到下游的發(fā)電廠(chǎng)冷卻和煤灰控制。如果控制不好，煤炭發(fā)電廠(chǎng)的排放物不僅會(huì )污染空氣、導致酸雨，還會(huì )破壞水生態(tài)系統。相反，水資源利用的每個(gè)步驟都需要能源，為抽水、運水、水處理和水循環(huán)設備提供動(dòng)力。
雖然能源與水資源之間關(guān)系密切，但是大多數國家都無(wú)法協(xié)調兩種資源的政策管理以及數據采集。結果，水資源和能源的發(fā)展瓶頸頻現。
美國伍德羅威爾遜國際學(xué)者中心的中國環(huán)境論壇和密歇根州的藍圈組織合作，力圖理解中美兩國各自土地上水資源和能源密不可分、錯綜復雜的關(guān)系。中美是世界上*大的能源生產(chǎn)國和消費國，而且，兩國的“資源足跡”和“能源足跡”都在不斷增長(cháng)。
水在能源生產(chǎn)中的價(jià)值
在水資源－能源－糧食三者的關(guān)系鏈條中，*核心的是水資源。
中國的淡水資源儲量位列世界第五，但人均淡水資源只有世界平均水平的四分之一。中國的農業(yè)用水、能源用水、城市和工業(yè)用水都在急劇增加，加上干旱氣候的影響，中國的水資源儲量正不斷下降。中國水利部2013年3月發(fā)布的報告顯示，過(guò)去60年間，全國有23000條河流已經(jīng)干涸。
中國的能源生產(chǎn)和糧食生產(chǎn)高度依賴(lài)水資源。但是，中國大部分水資源分布在多雨的南方地區，而煤炭和谷物生產(chǎn)地集中在干旱的北方。例如，內蒙古占全國煤炭產(chǎn)量的26%，水資源只占全國的1.6%。這種地理空間上的錯配，是中國水資源短缺的核心問(wèn)題之一。中國20%的水資源用于煤炭發(fā)電，另外65%用于農業(yè)。
在美國，核電站和燃煤電廠(chǎng)的取水量超過(guò)全美40%的淡水資源。2007年，在喬治亞州、阿拉巴馬州、佛羅里達州的嚴重干旱，幾乎導致20座核電站和煤電站停止運營(yíng)。
中國城市的霧霾日益加重，天然氣、頁(yè)巖氣和合成天然氣的開(kāi)發(fā)日漸緊迫。2013年9月，中國政府發(fā)布《大氣污染防治行動(dòng)計劃》，呼吁增加煤制合成天然氣的使用。合成天然氣可能會(huì )減少空氣污染，但是其生產(chǎn)過(guò)程卻要消耗大量的水資源。
為減少中國對煤炭的嚴重依賴(lài)，頁(yè)巖氣被寄予厚望。中國擁有全球可開(kāi)采頁(yè)巖氣儲量的19%。但是，四川盆地和新疆塔里木盆地的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)卻可能?chē)乐仄茐漠數氐乃Y源。對于頁(yè)巖氣水壓致裂法的整體趨勢，桑迪亞國家實(shí)驗室的文森特·蒂德韋爾表示，打一口頁(yè)巖氣井大概需要2百萬(wàn)至5百萬(wàn)加侖水，而每一區塊里大概都會(huì )有上千口井。在美國，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)導致的水污染引人擔憂(yōu)。例如，在特拉華州的河谷盆地，當地居民對飲用水安全和土地退化的擔憂(yōu)直接導致當地的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)項目擱置。美國聯(lián)邦和州政府已經(jīng)開(kāi)始立法監管頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)對水資源的破壞問(wèn)題。同樣，中國在大規模開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣之前，也亟需制定類(lèi)似的法律法規。
水資源利用中的能源投入
中國對水生產(chǎn)過(guò)程中的能源利用研究較少，而中央近幾年落實(shí)的南水北調工程以及海水淡化工程卻恰恰是以電取水的*好例證。
據我們了解，中國并未公布南水北調工程中有關(guān)抽水、水處理和運輸水等能源消耗的統計數據。但是，僅僅承擔該工程東線(xiàn)的水處理負荷就需要建造426個(gè)污水處理廠(chǎng)，占東線(xiàn)工程50億美元投資額的44%。這突出說(shuō)明了污水處理過(guò)程中的能源消耗問(wèn)題。污水處理的電費開(kāi)支也成為中國地方政府財政支出的重要方面。
與一些中東國家類(lèi)似，海水淡化是中國走出水資源困境的另一個(gè)關(guān)鍵戰略。*近，中國在海水淡化方面也投入了大量資金，并計劃在2015年前將海水淡化能力提升三倍。但中國是否有足夠的電力支持海水淡化將是一個(gè)巨大的問(wèn)號。
在美國，13%的能源消耗是用于水的轉移、處理和淡化。加利福尼亞州的水系統用電*多，消耗了加州19%的電力，其中的用電大戶(hù)是加利福尼亞州水利工程。這一綿延200公里的調水工程每年將74億立方米的水從北方運輸至南方，以供應洛杉磯的城市用水，并且在雨量很少時(shí)保證農業(yè)用水。這是世界上規模*大的運水工程，消耗了整個(gè)州2%-3%的電力資源。有意思的是，在加州，海水淡化可能比調水更便宜。
太平洋研究所的海瑟·庫利認為，雖然大量能源被利用在水資源運輸上，但在家庭、工業(yè)和商業(yè)中，80%-90%的能源是用在對水的加熱、抽取和處理上。她解釋?zhuān)蜷_(kāi)一個(gè)水龍頭五分鐘消耗的能源，相當于一個(gè)60瓦燈泡亮14個(gè)小時(shí)。所以，需求側管理可以讓美國各州在減少水資源的能源投入中事半功倍。以成本效益分析來(lái)對比水資源節約以及調水、海水淡化的基礎建設投資可以成為中美兩國學(xué)者未來(lái)合作的重要方向。
糧食生產(chǎn)過(guò)程中的能源和水資源投入
中國需要在2030年前增加30%的糧食產(chǎn)量，才能保證全國人民的溫飽。為此，中國需要使用更多的能源抽取地下水或地表水，以滿(mǎn)足農業(yè)灌溉。目前，中國是世界上灌溉用水第二大消費國，位列印度之后、美國之前。農業(yè)用水占全國總用水量的62%.
由于工業(yè)化和城鎮化的快速發(fā)展，中國農業(yè)的用水比例由1949年的87%下降到2009年的62%。農民依靠地下水維持農業(yè)灌溉，1950年以來(lái)，中國地下水資源開(kāi)采激增。從1978年到2003年，中國地下水井數量翻倍。在河北中部和南部平原地區的地下水不合理開(kāi)采已導致地下水位平均下降7.4米。隨著(zhù)地下水資源日益匱乏，農民需要消耗更多的能源，才能從更深的含水層中取水。
理順水資源、能源、糧食的關(guān)系
將水資源、能源、糧食三者統籌結合，似乎給中國未來(lái)的發(fā)展蒙上一層陰影。但只要提高水資源利用效率，大力提倡節約能源，這種聯(lián)系也意味著(zhù)發(fā)展機會(huì )。我們建議，有兩個(gè)問(wèn)題需要優(yōu)先解決：
加強對水資源和能源的需求側管理。在水資源和能源的供應端，中國投入了大量的資金和技術(shù)。但加強資源需求側的管理，強調節約，減少消費，將會(huì )事半功倍。大力宣傳能源節約理念，提高公眾在這方面的認知度，將是非常有效的管理方式。中國政府應制定相應的節約標準和行動(dòng)準則，激勵節水節能。
在美國，加利福尼亞州對住宅、工業(yè)和商業(yè)等領(lǐng)域的洗浴噴頭、馬桶和其他電器等規定了*大水流量；用滾筒洗衣機替代波輪洗衣機，也能節約大量生活用水。
實(shí)施水資源與能源的綜合管理。從2006年開(kāi)始，美國能源部的圣地亞國家實(shí)驗室建立了一個(gè)研究聯(lián)盟，以研究并起草全國性的水資源—能源路線(xiàn)圖。能源部提出，未來(lái)能源領(lǐng)域的政策、規定和投資都需考慮水資源因素。德克薩斯電力持續委員會(huì )（ERCOT）管理著(zhù)2300萬(wàn)德州人的供電，他們把負責能源生產(chǎn)和水資源管理的有關(guān)部門(mén)和企業(yè)召集起來(lái)，通過(guò)統籌該州西部地區1200個(gè)分水嶺，共同研究決定在何處建設新的發(fā)電站。中國政策制定者也應考慮類(lèi)似的跨部門(mén)合作。
隨著(zhù)城鎮化的發(fā)展，城市人口相應增加，對水、能源和糧食的需求與日俱增。實(shí)施正確的政策，為城市基礎設施和水資源—能源的綜合管理打下牢固基礎將至關(guān)重要。雖然挑戰巨大，但是中國政府可以借鑒美國在水資源—能源綜合發(fā)展中的經(jīng)驗和教訓，要勇于承擔風(fēng)險，進(jìn)行技術(shù)革新，制定新政策，以適應迅速變化的國情。