Водный след показывает степень использования воды по отношению к потреблению людьми. [1] Водный след отдельного человека, сообщества или бизнеса определяется как общий объем пресной воды, используемой для производства товаров и услуг, потребляемых отдельным человеком или сообществом или производимых бизнесом. Использование воды измеряется в объеме потребляемой ( испаряемой ) и/или загрязняемой воды за единицу времени. Водный след можно рассчитать для любой четко определенной группы потребителей (например, отдельного человека, семьи, деревни, города, провинции, штата или страны) или производителей (например, государственной организации, частного предприятия или сектора экономики), для отдельного процесса (например, выращивания риса) или для любого продукта или услуги . [2]
Традиционно водопользование рассматривалось с точки зрения производства, путем количественной оценки следующих трех столбцов водопользования: забор воды в сельскохозяйственном , промышленном и бытовом секторе. Хотя это и дает ценные данные, это ограниченный способ взглянуть на водопользование в глобализованном мире, в котором продукты не всегда потребляются в стране их происхождения. Международная торговля сельскохозяйственной и промышленной продукцией фактически создает глобальный поток виртуальной воды или воплощенной воды (сродни концепции воплощенной энергии ). [1]
В 2002 году была введена концепция водного следа, чтобы иметь основанный на потреблении показатель водопользования, который мог бы предоставить полезную информацию в дополнение к традиционным показателям водопользования, основанным на производственном секторе. Она аналогична концепции экологического следа , введенной в 1990-х годах. Водный след является географически явным показателем, показывающим не только объемы водопользования и загрязнения, но и местоположения. [3] Глобальная проблема водного следа подчеркивает важность справедливого и устойчивого управления ресурсами. Из-за растущего дефицита воды, изменения климата и экологических проблем переход к справедливому воздействию водопользования имеет решающее значение. Концепция водного следа предлагает подробные сведения для адекватного и справедливого управления водными ресурсами. Она выступает за сбалансированный и устойчивый подход к водопользованию, направленный на решение глобальных проблем. Этот подход необходим для ответственного и справедливого использования водных ресурсов во всем мире. Таким образом, он дает представление о том, как экономические решения и процессы влияют на доступность адекватных водных ресурсов и другие экологические реалии по всему миру (и наоборот).
Существует много различных аспектов водного следа, и, следовательно, различные определения и меры для их описания. Синий водный след относится к использованию грунтовых или поверхностных вод, зеленый водный след относится к дождевой воде, а серый водный след относится к количеству воды, необходимому для разбавления загрязняющих веществ. [4]
Голубой водный след относится к объему воды, которая была получена из поверхностных или грунтовых водных ресурсов (озера, реки, водно-болотные угодья и водоносные горизонты ) и либо испарилась (например, при орошении сельскохозяйственных культур), либо была включена в продукт или взята из одного водоема и возвращена в другой, или возвращена в другое время. Орошаемое земледелие, промышленность и бытовое водопользование могут иметь голубой водный след. [5]
Зеленый водный след относится к количеству воды из осадков , которая после хранения в корневой зоне почвы (зеленая вода) либо теряется в результате эвапотранспирации , либо усваивается растениями. Это особенно актуально для сельскохозяйственной, садоводческой и лесной продукции. [5]
След серой воды относится к объему воды, необходимому для разбавления загрязняющих веществ (промышленные сбросы, просачивание из хвостохранилищ при добыче полезных ископаемых, неочищенные городские сточные воды или неточечные источники загрязнения , такие как сельскохозяйственные стоки или городские стоки ) до такой степени, чтобы качество воды соответствовало согласованным стандартам качества воды. [5] Он рассчитывается как:
где L — нагрузка загрязняющего вещества (как поток массы ), c max — максимально допустимая концентрация, а c nat — естественная концентрация загрязняющего вещества в принимающем водоеме (оба значения выражены в массе/объеме). [6]
Водный след процесса выражается как объемный расход воды. Водный след продукта — это весь след (сумма) процессов в его полной цепочке поставок, деленный на количество единиц продукта. Для потребителей, предприятий и географических зон водный след указывается как объем воды за единицу времени, в частности: [6]
Концепция водного следа была придумана в 2002 году Арьеном Хукстра , профессором по управлению водными ресурсами в Университете Твенте , Нидерланды , а также соучредителем и научным руководителем Сети водного следа, во время работы в Институте водного образования ЮНЕСКО-ИГЕ , как метрика для измерения количества потребляемой и загрязняемой воды для производства товаров и услуг по всей их цепочке поставок. [7] [8] [9] Водный след является одним из семейства показателей экологического следа , которое также включает углеродный след и земельный след . Концепция водного следа также связана с идеей виртуальной торговли водой, представленной в начале 1990-х годов профессором Джоном Алланом ( лауреат Стокгольмской водной премии 2008 года ). Наиболее подробными публикациями о том, как оценивать водный след, являются доклад ЮНЕСКО-ИГЕ 2004 года о водном следе стран [10] , книга 2008 года «Глобализация водных ресурсов » [11] и руководство 2011 года «Руководство по оценке водного следа: установление мирового стандарта» [12] . Сотрудничество между ведущими мировыми институтами в этой области привело к созданию в 2008 году Сети по оценке водного следа.
Water Footprint Network — это международное обучающее сообщество ( некоммерческий фонд в соответствии с голландским законодательством ), которое служит платформой для обмена знаниями, инструментами и инновациями между правительствами, предприятиями и сообществами, обеспокоенными растущим дефицитом воды и повышением уровня ее загрязнения , а также их влиянием на людей и природу. В сеть входят около 100 партнеров из всех секторов — производителей, инвесторов, поставщиков и регулирующих органов, а также неправительственных организаций и ученых . Она описывает свою миссию следующим образом:
Предоставлять научно обоснованные , практические решения и стратегические идеи, которые позволят компаниям, правительствам, отдельным лицам и мелким производителям преобразовать способ использования и распределения пресной воды в пределах возможностей Земли. [7]
В феврале 2011 года Сеть по водному следу, в рамках глобальных совместных усилий экологических организаций, компаний, научно-исследовательских институтов и ООН, запустила Глобальный стандарт водного следа . В июле 2014 года Международная организация по стандартизации выпустила стандарт ISO 14046:2014, Экологический менеджмент — Водный след — Принципы, требования и руководящие принципы , чтобы предоставить практические рекомендации практикам из разных сфер, таким как крупные компании, государственные органы, неправительственные организации, академические и исследовательские группы, а также малые и средние предприятия, для проведения оценки водного следа. Стандарт ISO основан на принципах оценки жизненного цикла (LCA) и может применяться для различных видов оценки продуктов и компаний. [13]
Оценка жизненного цикла (ОЖЦ) — это систематический, поэтапный подход к оценке экологических аспектов и потенциальных воздействий, связанных с продуктом, процессом или услугой. «Жизненный цикл» относится к основным видам деятельности, связанным с жизненным циклом продукта, от его производства, использования и обслуживания до его окончательной утилизации, а также включая приобретение сырья, необходимого для производства продукта. [14] Таким образом, был разработан метод оценки воздействия потребления пресной воды на окружающую среду. Он специально рассматривает ущерб трем областям защиты: здоровье человека, качество экосистемы и ресурсы. Рассмотрение потребления воды имеет решающее значение, когда речь идет о водоемких продуктах (например, сельскохозяйственных товарах), которые, следовательно, должны пройти оценку жизненного цикла. [15] Кроме того, региональные оценки в равной степени необходимы, поскольку воздействие водопользования зависит от его местоположения. Короче говоря, ОЖЦ важна, поскольку она определяет воздействие водопользования в определенных продуктах, потребителях, компаниях, странах и т. д., что может помочь сократить количество используемой воды. [16]
Инициативу Water Positive можно определить как концепцию, в которой субъект, например компания, сообщество или отдельное лицо, выходит за рамки простого сохранения воды и активно вносит вклад в устойчивое управление и восстановление водных ресурсов. Коммерческое или жилое строительство считается водоположительным, если оно производит больше воды, чем потребляет. Это подразумевает внедрение практик и технологий, которые сокращают потребление воды, улучшают ее качество и повышают доступность воды. Целью водоположительного подхода является оказание положительного влияния на водную экосистему и обеспечение того, чтобы больше воды сохранялось и восстанавливалось, чем использовалось или истощалось. [17] [18] [19] [20]
.svg/1280px-Total_Renewable_Water_Resources_Per_Capita_(2020).svg.png)
В глобальном масштабе около 4 процентов осадков, выпадающих на сушу каждый год (около 117 000 км 3 (28 000 кубических миль)), [21] используется в неорошаемом сельском хозяйстве, а около половины подвергается испарению и транспирации в лесах и других естественных или квазиестественных ландшафтах. [22] Оставшаяся часть, которая идет на пополнение грунтовых вод и поверхностный сток , иногда называется «общим фактическим возобновляемым ресурсом пресной воды». Его величина в 2012 году оценивалась в 52 579 км 3 (12 614 кубических миль)/год. [23] Она представляет собой воду, которая может быть использована либо в потоке, либо после забора из поверхностных и грунтовых источников. Из этого остатка около 3918 км 3 (940 куб. миль) было изъято в 2007 году, из которых 2722 км 3 (653 куб. миль), или 69 процентов, были использованы в сельском хозяйстве, а 734 км 3 (176 куб. миль), или 19 процентов, - в других отраслях промышленности. [24] Большая часть сельскохозяйственного использования забираемой воды приходится на орошение , которое использует около 5,1 процента от общего объема фактически возобновляемых ресурсов пресной воды . [23] Мировое водопользование быстро росло в течение последних ста лет. [25] [26]
Водный след продукта — это общий объем пресной воды, использованной для производства продукта, суммированный по различным этапам производственной цепочки. Водный след продукта относится не только к общему объему использованной воды; он также относится к тому, где и когда вода используется. [27] Сеть водных следов ведет глобальную базу данных по водному следу продуктов: WaterStat. [28] Почти более 70% мировых запасов воды используется в сельскохозяйственном секторе. [29] [ необходимо разъяснение ]
Водные следы, связанные с различными диетами, сильно различаются, и большая часть изменений, как правило, связана с уровнями потребления мяса. [30] В следующей таблице приведены примеры предполагаемых мировых средних водных следов популярных сельскохозяйственных продуктов. [31] [32] [33]
(Более подробную информацию о водных следах продуктов см. в галерее продуктов сети Water Footprint Network, архив 30.07.2020 на Wayback Machine )
Водный след бизнеса, «корпоративный водный след», определяется как общий объем пресной воды, которая используется прямо или косвенно для ведения и поддержки бизнеса. Это общий объем использования воды, связанный с использованием результатов бизнеса. Водный след бизнеса состоит из воды, используемой для производства/обработки или для поддержки деятельности, и косвенного использования воды в цепочке поставок производителя.
Carbon Trust утверждает, что более надежный подход для предприятий заключается в том, чтобы выйти за рамки простого измерения объема и оценить весь спектр воздействия на воду со всех участков. В ходе его работы с ведущей мировой фармацевтической компанией GlaxoSmithKline (GSK) были проанализированы четыре ключевые категории: доступность воды, качество воды, воздействие на здоровье и лицензия на деятельность (включая репутационные и нормативные риски), чтобы позволить GSK количественно измерить и достоверно сократить свое воздействие на воду из года в год. [34]
Компания Coca-Cola управляет более чем тысячей производственных предприятий примерно в 200 странах. Производство ее напитка использует много воды. Критики говорят, что ее водный след был большим. Coca-Cola начала обращать внимание на свою устойчивость воды . [35] Теперь она поставила перед собой цели по сокращению своего водного следа, такие как очистка используемой воды, чтобы она возвращалась в окружающую среду в чистом виде. Еще одна цель — найти устойчивые источники сырья, которое она использует в своих напитках, например, сахарный тростник , апельсины и кукуруза . Уменьшая свой водный след, компания может сократить расходы, улучшить окружающую среду и принести пользу сообществам, в которых она работает. [36]
Водный след отдельного человека относится к сумме его прямого и косвенного использования пресной воды. Прямое использование воды — это вода, используемая дома, в то время как косвенное использование воды относится к общему объему пресной воды, которая используется для производства потребляемых товаров и услуг.
Средний мировой водный след человека составляет 1385 м 3 в год. Жители некоторых стран имеют водный след, как показано в таблице:
Водный след страны — это количество воды, используемой для производства товаров и услуг, потребляемых жителями этой страны. Анализ водного следа стран иллюстрирует глобальные масштабы потребления воды и загрязнения, показывая, что несколько стран в значительной степени зависят от иностранных водных ресурсов и что (модели потребления) во многих странах значительно и по-разному влияют на то, как и сколько воды потребляется и загрязняется в других местах на Земле. Международная водная зависимость существенна и, вероятно, будет увеличиваться с продолжающейся либерализацией мировой торговли . Самая большая доля (76%) виртуальных водных потоков между странами связана с международной торговлей сельскохозяйственными культурами и полученными из них продуктами. Торговля продуктами животного происхождения и промышленными товарами внесла по 12% в глобальные виртуальные водные потоки. Четыре основных прямых фактора, определяющих водный след страны, — это: объем потребления (связанный с валовым национальным доходом ); модель потребления (например, высокое или низкое потребление мяса ); климат (условия роста); и сельскохозяйственная практика (эффективность использования воды). [1]
Оценка общего водопользования в связи с потреблением может быть выполнена с обоих концов цепочки поставок . [41] Водный след производства оценивает, сколько воды из местных источников используется или загрязняется для предоставления товаров и услуг, производимых в этой стране. Водный след потребления страны рассматривает количество воды, используемой или загрязняемой (на местном уровне или в случае импортируемых товаров в других странах) в связи со всеми товарами и услугами, потребляемыми жителями этой страны. Водный след производства и потребления также можно оценить для любой административной единицы, такой как город, провинция, речной бассейн или весь мир. [1]
Абсолютный водный след — это общая сумма водных следов всех людей. Водный след страны на душу населения (водный след этой страны, деленный на количество ее жителей) можно использовать для сравнения ее водного следа с водными следами других стран.
Глобальный водный след в период 1996–2005 гг. составил 9,087 Гм 3 /год (миллиардов кубических метров в год, или 9,087.000.000.000.000 литров в год), из которых 74% были зелеными, 11% синими, 15% серыми. Это средний объем на душу населения в 1,385 Гм 3 /год или 3,800 литров на человека в день. [42] В среднем 92% из этого приходится на потребляемую сельскохозяйственную продукцию, 4,4% на потребляемую промышленную продукцию и 3,6% на бытовое использование воды. Глобальный водный след, связанный с производством товаров на экспорт, составляет 1,762 Гм 3 /год. [43]
В абсолютном выражении Индия является страной с самым большим водным следом в мире, в общей сложности 987 Гм 3 /год. В относительном выражении (т.е. с учетом численности населения) у жителей США самый большой водный след, с 2480 м 3 /год на душу населения, за ними следуют жители южноевропейских стран, таких как Греция, Италия и Испания (2300–2400 м 3 /год на душу населения). Высокий водный след можно также найти в Малайзии и Таиланде. Напротив, у китайцев относительно низкий водный след на душу населения, в среднем 700 м 3 /год. [1] (Эти цифры также относятся к периоду 1996-2005 гг.)
Внутренний водный след — это количество воды, используемой из внутренних водных ресурсов; внешний водный след — это количество воды, используемой в других странах для производства товаров и услуг, импортируемых и потребляемых жителями страны. При оценке водного следа страны крайне важно учитывать международные потоки виртуальной воды (также называемой воплощенной водой , т.е. воды, используемой или загрязненной в связи со всеми сельскохозяйственными и промышленными товарами), покидающей страну и входящей в нее. Принимая использование внутренних водных ресурсов в качестве отправной точки для расчета водного следа страны, следует вычесть виртуальные потоки воды, покидающие страну, и добавить виртуальные потоки воды, входящие в страну. [1]
Внешняя часть водного следа страны сильно различается от страны к стране. Некоторые африканские страны, такие как Судан, Мали, Нигерия, Эфиопия, Малави и Чад, практически не имеют внешнего водного следа, просто потому что у них мало импорта. С другой стороны, некоторые европейские страны, например, Италия, Германия, Великобритания и Нидерланды, имеют внешний водный след, который составляет 50–80% от их общего водного следа. Сельскохозяйственные продукты, которые в среднем вносят наибольший вклад во внешний водный след стран, это: говядина, соя, пшеница, какао, рис, хлопок и кукуруза. [1]
Десять крупнейших стран-экспортеров виртуальной воды, на долю которых в совокупности приходится более половины мирового экспорта виртуальной воды, включают США (314 Гм3 / год), Китай (143 Гм3 / год), Индия (125 Гм3 / год), Бразилию (112 Гм3 / год), Аргентину (98 Гм3 / год), Канаду (91 Гм3 / год), Австралию (89 Гм3 / год), Индонезию (72 Гм3 / год), Францию (65 Гм3 / год) и Германию (64 Гм3 / год). [43]
Десять крупнейших стран-импортеров виртуальной воды: США (234 Гм3 / год), Япония (127 Гм3 / год), Германия (125 Гм3 / год), Китай (121 Гм3 / год), Италия (101 Гм3 / год), Мексика (92 Гм3 / год), Франция (78 Гм3 / год), Великобритания (77 Гм3 / год) и Нидерланды (71 Гм3 / год). [43]
Каждый гражданин ЕС потребляет в среднем 4815 литров воды в день; 44% используется в производстве электроэнергии, в первую очередь для охлаждения тепловых электростанций или атомных электростанций. Годовое потребление воды в производстве электроэнергии в ЕС 27 в 2011 году составило в млрд м 3 : для газа 0,53, угля 1,54 и атомной энергии 2,44. Ветроэнергетика позволила избежать использования 387 миллионов кубических метров (мн м 3 ) воды в 2012 году, избежав затрат в размере €743 млн. [44] [45]
На юге Индии штат Тамил Наду является одним из основных производителей сельскохозяйственной продукции в Индии и в значительной степени зависит от грунтовых вод для орошения. За десять лет, с 2002 по 2012 год, Gravity Recovery and Climate Experiment подсчитал, что уровень грунтовых вод снизился на 1,4 м в год, что «почти на 8% больше, чем годовой темп пополнения». [29]
Хотя использование воды в сельском хозяйстве включает предоставление важных наземных экологических ценностей (как обсуждалось в разделе «Водный след продуктов» выше), и много «зеленой воды» используется для поддержания лесов и диких земель, есть также прямое экологическое использование (например, поверхностных вод), которое может быть распределено правительствами. Например, в Калифорнии , где проблемы водопользования иногда бывают серьезными из-за засухи, около 48 процентов «целевого водопользования» в средний водный год идет на окружающую среду (несколько больше, чем на сельское хозяйство). [46] Такое экологическое водопользование используется для поддержания течения ручьев, поддержания водных и прибрежных местообитаний, поддержания влажности водно-болотных угодий и т. д.
По словам Денниса Вичелнса из Международного института управления водными ресурсами : «Хотя одной из целей анализа виртуальной воды является описание возможностей для улучшения водной безопасности , почти не упоминается потенциальное воздействие предписаний, вытекающих из этого анализа, на фермерские хозяйства в промышленно развитых или развивающихся странах. Важно более тщательно рассмотреть внутренние недостатки перспектив виртуальной воды и водного следа, особенно при поиске рекомендаций относительно политических решений». [47]
Применение и интерпретация водных следов иногда могут использоваться для продвижения промышленной деятельности, которая приводит к поверхностной критике определенных продуктов. Например, 140 литров, необходимых для производства одной чашки кофе [2], могут не нанести вреда водным ресурсам, если его выращивание происходит в основном во влажных районах, но могут быть разрушительными в более засушливых регионах. Другие факторы, такие как гидрология, климат, геология, топография, население и демография, также должны быть приняты во внимание. Тем не менее, высокие расчеты водного следа действительно предполагают, что экологическая обеспокоенность может быть уместной.
Многие из критических замечаний, включая приведенные выше, сравнивают описание водного следа водной системы с генерируемыми воздействиями, которые касаются ее производительности. Такое сравнение между описательными и производительными факторами и показателями в корне ошибочно. [48]
Использование термина «след» также может сбить с толку людей, знакомых с понятием « углеродный след» , поскольку концепция водного следа включает суммы количеств воды без обязательной оценки связанных с этим воздействий. Это контрастирует с углеродным следом, где выбросы углерода не просто суммируются, а нормализуются по выбросам CO2 , которые в глобальном масштабе идентичны, чтобы учесть вред окружающей среде. Разница обусловлена несколько более сложной природой воды; хотя она участвует в глобальном гидрологическом цикле, она выражается в условиях как местных, так и региональных через различные формы, такие как речные бассейны, водоразделы, вплоть до грунтовых вод (как часть более крупных систем водоносных горизонтов ). Кроме того, рассматривая определение самого следа и сравнивая экологический след , углеродный след и водный след, мы понимаем, что эти три термина действительно являются законными. [48]
Устойчивое водопользование включает в себя строгую оценку всех источников чистой воды для установления текущих и будущих показателей использования, воздействия этого использования как ниже по течению, так и в более широкой области, где вода может использоваться, и воздействия загрязненных водных потоков на окружающую среду и экономическое благосостояние области. Это также включает в себя реализацию социальной политики , такой как ценообразование на воду , чтобы управлять спросом на воду. [49] В некоторых местностях вода может также иметь духовное значение, и использование такой воды может потребовать учета таких интересов. Например, маори верят, что вода является источником и основой всей жизни, и имеют много духовных ассоциаций с водой и местами, связанными с водой. [50] В национальном и глобальном масштабе устойчивость воды требует стратегического и долгосрочного планирования для обеспечения выявления соответствующих источников чистой воды, а также понимания и принятия экологических и экономических последствий такого выбора. [51] Повторное использование и утилизация воды также являются частью устойчивости, включая воздействие ниже по течению как на поверхностные, так и на грунтовые воды . [36]
Учет водного следа значительно продвинулся в последние годы, однако анализ водного следа также нуждается в оценке устойчивости в качестве последнего этапа. [12] Одним из достижений является использование устойчивой эффективности и справедливости («Эффективность в справедливости»), которые представляют собой комплексный подход к оценке устойчивого использования воды. [48] [52]
Несколько стран оценивают секторальное распределение использования воды, забираемой из поверхностных и подземных источников. Например, в Канаде в 2005 году было использовано 42 млрд м 3 забранной воды, из которых около 38 млрд м 3 были пресной водой. Распределение этого использования по секторам было следующим: производство термоэлектроэнергии 66,2%, производство 13,6%, жилой сектор 9,0%, сельское хозяйство 4,7%, коммерческий и институциональный 2,7%, системы очистки и распределения воды 2,3%, горнодобывающая промышленность 1,1% и добыча нефти и газа 0,5%. 38 млрд м 3 пресной воды, забранной в том году, можно сравнить с годовым объемом пресной воды в стране (оцененным как речной сток) в 3472 млрд м 3 . [53] Секторальное распределение во многих отношениях отличается в США, где на сельское хозяйство приходится около 39% забора пресной воды, производство термоэлектроэнергии 38%, промышленность 4%, жилой сектор 1% и горнодобывающая промышленность (включая нефть и газ) 1%. [54]
В сельскохозяйственном секторе забор воды осуществляется для орошения и животноводства. В то время как все орошение в США (включая потери при транспортировке оросительной воды) оценивается примерно в 38 процентов забора пресной воды в США, [54] забор воды для орошения, используемый для производства кормов для скота и фуража, оценивается примерно в 9 процентов, [55] а другое забор пресной воды для животноводческого сектора (для питья, промывки объектов и т. д.) оценивается примерно в 0,7 процента. [54] Поскольку сельское хозяйство является основным потребителем забора воды, изменения в величине и эффективности его водопользования важны. В США с 1980 года (когда забор воды в сельском хозяйстве достиг пика) по 2010 год наблюдалось 23-процентное сокращение использования забора воды в сельском хозяйстве, [54] в то время как сельскохозяйственное производство в США увеличилось на 49 процентов за этот период. [56]
В США данные о применении оросительной воды собираются в пятилетнем обследовании орошения ферм и ранчо, проводимом в рамках переписи сельского хозяйства. Такие данные указывают на большие различия в использовании оросительной воды в различных сельскохозяйственных секторах. Например, около 14 процентов земель под кукурузу и 11 процентов земель под сою в США орошаются, по сравнению с 66 процентами земель под овощи, 79 процентами земель под сады и 97 процентами земель под рис. [57] [58]
