Сохранение воды включает в себя всю политику, стратегии и действия, направленные на устойчивое управление природными ресурсами пресной воды , защиту гидросферы и удовлетворение текущих и будущих потребностей человека (таким образом избегая нехватки воды ). Численность населения, размер домохозяйства, рост и благосостояние – все это влияет на то, сколько воды используется. Такие факторы, как изменение климата , увеличили нагрузку на природные водные ресурсы , особенно в промышленности и сельскохозяйственном орошении . [1] Многие страны уже с большим успехом реализовали политику, направленную на сохранение водных ресурсов. [2] Ключевыми видами деятельности по сохранению воды являются следующие: любое полезное сокращение потерь воды , использования и растраты ресурсов, [3] предотвращение любого ущерба качеству воды ; и совершенствование методов управления водными ресурсами , которые сокращают или повышают полезное использование воды. [4] [5] Существуют технологические решения для домашнего, коммерческого и сельскохозяйственного применения. Программы водосбережения, связанные с социальными решениями, обычно инициируются на местном уровне либо муниципальными предприятиями водоснабжения , либо региональными властями.
Цели водосбережения включают в себя:
Основными мероприятиями по экономии воды являются:
Одной из стратегий сохранения водных ресурсов является сбор дождевой воды . [8] Копание прудов, озер, каналов, расширение резервуара для воды и установка в домах каналов для сбора дождевой воды и систем фильтрации — это разные методы сбора дождевой воды. Многие люди во многих странах держат чистые емкости, чтобы их можно было кипятить и пить, что полезно для снабжения водой нуждающихся. [8] Собранную и отфильтрованную дождевую воду можно использовать для туалетов, домашнего садоводства, орошения газонов и мелкого сельского хозяйства . [8]
Еще одна стратегия сохранения водных ресурсов — защита ресурсов подземных вод . При выпадении осадков часть проникает в почву и уходит под землю. [9] Вода в этой зоне насыщения называется грунтовыми водами. [9] Загрязнение подземных вод приводит к тому, что запасы подземных вод невозможно использовать в качестве ресурса пресной питьевой воды, а естественное восстановление загрязненных подземных вод может занять годы. [10] Некоторые примеры потенциальных источников загрязнения подземных вод включают резервуары для хранения, септические системы, неконтролируемые опасные отходы , свалки , атмосферные загрязнители , химикаты и дорожные соли . [10] Загрязнение подземных вод уменьшает пополнение имеющихся запасов пресной воды, поэтому принятие профилактических мер по защите ресурсов подземных вод от загрязнения является важным аспектом сохранения воды. [8]
Дополнительной стратегией сохранения воды является применение устойчивых методов использования ресурсов подземных вод. [8] Подземные воды текут под действием силы тяжести и в конечном итоге сбрасываются в ручьи. [9] Чрезмерная откачка грунтовых вод приводит к снижению уровня грунтовых вод и, если продолжать, может истощить ресурс. [8] Грунтовые и поверхностные воды взаимосвязаны, и чрезмерное использование подземных вод может сократить, а в крайних случаях и вовсе сократить водоснабжение озер, рек и ручьев. [10] В прибрежных регионах чрезмерная откачка грунтовых вод может увеличить проникновение соленой воды , что приводит к загрязнению запасов грунтовых вод. [10] Рациональное использование подземных вод имеет важное значение для сохранения водных ресурсов.
Фундаментальным компонентом стратегии сохранения водных ресурсов является информационно-просветительская деятельность в рамках различных водных программ. [11] Развитие коммуникации, которая обучает землепользователей, политиков, фермеров и широкую общественность, является еще одной важной стратегией, используемой в сохранении воды. [11] Распространение научных знаний о том, как работают водные системы, является важным аспектом при создании плана управления для сохранения этой системы и часто используется для обеспечения правильного плана управления, который будет реализован. [11]
Охрана воды чрезвычайно важна для сохранения среды обитания диких животных. В регионах с умеренным климатом существует множество организмов, на которых влияет нехватка воды. [12] Кроме того, многие пресноводные организмы все чаще ощущают воздействие загрязнения воды, поскольку оно разрушает экосистему. [12]
« Всемирный день воды » отмечается 22 марта. [13]
Программы водосбережения, связанные с социальными решениями, обычно инициируются на местном уровне либо муниципальными предприятиями водоснабжения , либо региональными властями. Общие стратегии включают кампании по информированию общественности, [14] многоуровневые тарифы на воду (взимание постепенно более высоких цен по мере увеличения потребления воды) или ограничения на использование воды на открытом воздухе, например, для полива газонов и мойки автомобилей. [15] В городах с засушливым климатом часто требуется или поощряется установка ксерискейпинга или естественного ландшафтного дизайна в новых домах, чтобы сократить потребление воды на открытом воздухе. [16] Большая часть городского использования воды на открытом воздухе в Калифорнии приходится на жилые помещения, [17] что иллюстрирует причину охвата домохозяйств, а также предприятий.
Одной из фундаментальных целей сохранения природы является всеобщий учет воды . Распространенность счетчиков воды в жилых домах значительно варьируется во всем мире. Недавние исследования показали, что счетчики воды используются менее чем в 30% домохозяйств Великобритании. [18] Хотя индивидуальные счетчики воды часто считаются непрактичными в домах с частными колодцами или в многоквартирных домах, по оценкам Агентства по охране окружающей среды США , одни только счетчики воды могут снизить потребление на 20–40 процентов. [19] Помимо повышения осведомленности потребителей об использовании ими воды, измерения также являются важным способом выявления и локализации утечек воды . Учет воды может принести пользу обществу, предоставив финансовый стимул избегать расточительного использования воды. [20]
Некоторые исследователи полагают, что усилия по сохранению воды должны быть направлены в первую очередь на фермеров, учитывая тот факт, что на орошение сельскохозяйственных культур приходится 70% мирового потребления пресной воды. [21] Сельскохозяйственный сектор большинства стран важен как с экономической, так и с политической точки зрения, и субсидии на воду являются обычным явлением. Сторонники сохранения природы призвали отменить все субсидии, чтобы заставить фермеров выращивать более водосберегающие культуры и применять менее расточительные методы орошения. [22]
Новая технология предлагает потребителям несколько новых возможностей: такие функции, как полный и половинный смыв при использовании туалета, призваны улучшить потребление воды и количество отходов. Также можно использовать/«загрязнять» воду поэтапно (оставляя использование в туалетах со смывом в последнюю очередь), тем самым позволяя больше использовать воду для различных задач в рамках одного и того же цикла (прежде чем ее потребуется снова очистить, что также может быть выполнено на месте). Земные корабли часто используют такую установку.
Также доступны современные душевые насадки , которые помогают сократить потери воды: старые душевые насадки расходуют 5–10 галлонов в минуту, а новые доступные приспособления расходуют 2,5 галлона в минуту и обеспечивают равное покрытие воды. [23] Другой метод заключается в прямой переработке воды из душа с помощью полузакрытой системы с насосом и фильтром. Подобная установка (называемая « душем с рециркуляцией воды ») также использовалась в доме VIRTUE LINQ. Помимо переработки воды, он также повторно использует тепло воды (которое в противном случае было бы потеряно). [24] [25]
Вопреки распространенному мнению, что наиболее эффективным способом экономии воды является ограничение потребления воды (например, более короткое время принятия душа), [26] эксперты полагают, что наиболее эффективным способом является замена туалетов и модернизация стиральных машин; как показали два исследования регистрации конечного использования домохозяйствами в США. [27] [28]
Водосберегающая технология для дома включает в себя:
Умные счетчики воды также являются многообещающей технологией для сокращения потребления воды в домашних хозяйствах. Исследование, проведенное в Валенсии, Испания, показывает потенциал, который дает интеллектуальная обратная связь по расходу воды, основанная на счетчиках, для экономии воды в домашних хозяйствах. Результаты показали, что домохозяйства, оснащенные интеллектуальными счетчиками воды, увеличили экономию воды. Эта технология работает, чтобы показать людям, сколько воды они используют в своем доме, предложить способы сокращения потребления воды и стимулировать экономию воды с помощью физического вознаграждения. [29]
Многие водосберегающие устройства (например, унитазы с низким уровнем смыва), которые полезны в домашних условиях, также могут быть полезны для экономии воды в бизнесе. Другие водосберегающие технологии для бизнеса включают в себя:
Важно рассмотреть возможность внесения водосберегающих изменений в промышленное и коммерческое использование. Было обнаружено, что страны с высоким уровнем дохода используют примерно 59% своей воды для промышленного использования, а страны с низким уровнем дохода используют 8% для промышленного использования. [30] Одним из больших изменений, которые могут реализовать промышленные и коммерческие компании, является улучшение оценки и обслуживания систем водоснабжения. [31] Добавить водосберегающие приложения легко, но правильное их обслуживание и проверка приведут к долгосрочным изменениям. Можно создать план экономии воды, включив в него различные цели и ориентиры как для сотрудников, так и для компании. [31] Еще одно изменение, которое могут внести промышленные и коммерческие компании, — это регулярная проверка водопотребляющих систем на наличие утечек или проблем. [31] Таким образом, это гарантирует, что вода не будет теряться без необходимости, и не будет лишних денег, потраченных на счета за коммунальные услуги. Третье изменение, которое могут реализовать промышленные и коммерческие компании, — это установка датчика дождя . Этот датчик должен быть в состоянии обнаружить выпадение осадков и остановить программу, которая обычно орошает землю. После окончания дождя датчик должен снова включить программу и возобновить обычный цикл полива. [32]
Вода является неотъемлемой частью орошения. Растения всегда потребляют много грунтовой воды, поэтому грунтовые воды необходимо пополнять. Для орошения сельскохозяйственных культур оптимальная эффективность использования воды означает минимизацию потерь из-за испарения , стока или подземного дренажа при одновременном увеличении производительности. [33] Испарительный поддон в сочетании с конкретными поправочными коэффициентами для сельскохозяйственных культур можно использовать для определения количества воды, необходимого для удовлетворения потребностей растений. Паводковое орошение , самый старый и наиболее распространенный тип, часто распределяется очень неравномерно, поскольку части поля могут получать избыток воды, чтобы доставить достаточное количество воды в другие части. Верхнее орошение с использованием разбрызгивателей с центральным или боковым перемещением может обеспечить гораздо более равномерную и контролируемую схему распределения. Капельное орошение — самый дорогой и наименее используемый тип, но он дает возможность доставлять воду к корням растений с минимальными потерями. Однако капельное орошение становится все более доступным, особенно для домашних садоводов, а также в свете роста тарифов на воду. Использование методов капельного орошения позволяет сэкономить до 30 000 галлонов воды в год при замене ирригационных систем, распыляющих во всех направлениях. [34] Существуют также дешевые и эффективные методы, подобные капельному орошению, такие как использование шлангов для замачивания, которые можно даже погружать в питательную среду для устранения испарения.
Поскольку изменение ирригационных систем может оказаться дорогостоящим мероприятием, усилия по сохранению часто концентрируются на максимизации эффективности существующей системы. Это может включать в себя рыхление уплотненной почвы, создание бороздчатых дамб для предотвращения стока, а также использование датчиков влажности почвы и осадков для оптимизации графиков орошения. [19] Обычно значительное повышение эффективности возможно за счет измерения и более эффективного управления существующей ирригационной системой. В отчете ЮНЕП по зеленой экономике за 2011 год отмечается, что «улучшение органического вещества почвы за счет использования зеленых удобрений, мульчирования и переработки растительных остатков и навоза увеличивает водоудерживающую способность почв и их способность поглощать воду во время проливных дождей». , [35] что является способом оптимизации использования осадков и орошения в засушливые периоды сезона.
Как показывает опыт Китая, пластиковая мульча также может способствовать экономии воды в сельскохозяйственных практиках. «Мульча» на самом деле представляет собой тонкий лист пластика, который кладут на почву. В пластике есть отверстия, через которые могут прорастать растения. Некоторые исследования показали, что пластиковая мульча сохраняет воду за счет уменьшения испарения влаги из почвы, однако не было проведено достаточно прикладных исследований, чтобы определить общую экономию воды, которую может обеспечить эта практика. [36]
Нехватка воды становится все более сложной проблемой. Более 40% населения мира проживает в регионе, где спрос на воду превышает ее предложение. Дисбаланс между спросом и предложением, а также сохраняющиеся проблемы, такие как изменение климата и рост населения , сделали повторное использование воды необходимым методом ее сохранения. [37] Существует множество методов, используемых при очистке сточных вод , чтобы гарантировать их безопасность для орошения продовольственных культур и/или питьевой воды.
Опреснение морской воды требует больше энергии, чем опреснение пресной воды. Несмотря на это, в ответ на нехватку воды во всем мире было построено множество заводов по опреснению морской воды. Это делает необходимым оценить воздействие опреснения морской воды и найти пути улучшения технологии опреснения. Текущие исследования включают использование экспериментов для определения наиболее эффективных и наименее энергоемких методов опреснения. [38] [39] [40]
Песочная фильтрация – еще один метод очистки воды. Недавние исследования показывают, что песчаная фильтрация нуждается в дальнейшем совершенствовании, но она приближается к оптимизации по эффективности удаления болезнетворных микроорганизмов из воды. [41] [42] Песочная фильтрация очень эффективна при удалении простейших и бактерий, но плохо удаляет вирусы. [43] Крупномасштабные установки для фильтрации песка также требуют больших площадей для их размещения.
Удаление патогенов из оборотной воды имеет первостепенное значение, поскольку сточные воды всегда содержат патогены, способные заразить человека. Уровни патогенных вирусов необходимо снизить до определенного уровня, чтобы оборотная вода не представляла угрозы для населения. Необходимы дальнейшие исследования для определения более точных методов оценки уровня патогенных вирусов в очищенных сточных водах. [44]
Бесполезная трата воды – это обратная сторона водосбережения, и в быту это означает вызов или разрешение сброса воды без какой-либо практической цели. Неэффективное использование воды также считается расточительным. По оценкам Агентства по охране окружающей среды , утечки воды в домашних условиях в США могут привести к потере около 900 миллиардов галлонов (3,4 миллиарда кубических метров) воды ежегодно по всей стране. [45] Как правило, агентства по управлению водными ресурсами неохотно или не желают давать конкретное определение относительно расплывчатому понятию водных отходов . [46]
Однако определение водных отходов часто дается в местных постановлениях о чрезвычайных ситуациях, связанных с засухой. Один из примеров относится к любым действиям или бездействиям, умышленным или небрежным, которые «вызывают или позволяют воде течь, сбрасываться, течь или стекать в любой желоб, санитарную канализацию, водоток, общественную или частную ливневую канализацию или в любую прилегающую собственности из любого крана, шланга, крана, трубы, разбрызгивателя, пруда, бассейна, водотока, фонтана или форсунки». [47] В этом примере Кодекс города также уточняет, что «в случае стирки «слив», «слив» или «слив» означает, что количество воды, превышающее количество, необходимое для стирки, намокания или очистки грязных или пыльный объект, такой как автомобиль, тротуар или парковка, выбрасывается в мусор.
Водоканалы (и другие источники средств массовой информации) часто предоставляют списки расточительной практики водопользования и запреты на расточительное использование воды. Примеры включают коммунальные услуги в Сан-Антонио, штат Техас. [48] Лас-Вегас, Невада, [49] Компания California Water Service в Калифорнии, [50] и город Сан-Диего, Калифорния. [51] Город Пало-Альто в Калифорнии вводит постоянные ограничения на использование воды в отношении расточительных практик, таких как утечки, стоки, орошение во время и сразу после дождя, а также использование питьевой воды, когда доступна непитьевая вода. [52] Аналогичные ограничения действуют в штате Виктория, Австралия. [53] Временные запреты на водопользование (также известные как «запреты на использование шлангов») применяются в Англии, Шотландии, Уэльсе и Северной Ирландии. [54]
Строго говоря, вода, сбрасываемая в канализацию или непосредственно в окружающую среду, не тратится впустую и не теряется. Он остается в пределах гидрологического цикла и возвращается на поверхность суши и поверхностные водоемы в виде осадков. Однако во многих случаях источник воды находится на значительном расстоянии от точки возврата и может находиться в другом водосборе. Разделение точки забора и точки возврата может представлять собой значительное ухудшение состояния окружающей среды в водотоке и прибрежной полосе. Что является «растраченным впустую», так это запасы воды, которая была собрана, сохранена, транспортирована и обработана в соответствии со стандартами питьевого качества. Эффективное использование воды экономит расходы на водоснабжение и оставляет больше пресной воды в озерах, реках и водоносных горизонтах для других пользователей, а также для поддержки экосистем. Например, мы не должны относиться к туалету как к мусорному ведру. Если мы смываем в нем окурки или салфетки, мы тратим литры воды впустую. Потому что процесс переработки воды не может быть осуществлен. [55]
Концепция, тесно связанная с расточительством воды, — это «эффективность водопользования». Использование воды считается неэффективным , если ту же цель ее использования можно достичь с меньшими затратами воды. Техническая эффективность возникает из инженерной практики, где она обычно используется для описания соотношения результатов и затрат и полезна при сравнении различных продуктов и процессов. [56] Например, одна насадка для душа будет считаться более эффективной, чем другая, если она может достигать одной и той же цели (т. е. принятия душа) за счет использования меньшего количества воды или других затрат (например, более низкого давления воды). Концепция технической эффективности бесполезна при принятии решений об инвестировании денег (или ресурсов) в меры по сохранению воды, если затраты и результаты не измеряются в стоимостном выражении. Это выражение эффективности называется экономической эффективностью и включено в концепцию водосбережения.
Первые шаги включали введение счетчиков воды, чтобы дать пользователям финансовый стимул экономить воду.
