中美两国均面临着水资源、能源、粮食三者之间的冲突
2014-04-18 18:56:42
admin
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据东方财富网2014年1月7日讯 日渐稀缺的淡水资源、变化不定的粮食供给和日益旺盛的能源需求，这三者的相互冲突正扰乱着世界经济格局、政府运作以及环境健康。
水资源、粮食、能源三者之间的关系非常复杂。与食物和能源不同，我们无法轻而易举地创造淡水资源。同时，粮食生产需要水和能源，水和能源又日渐相互依赖。这是因为，几乎任何一种形式的能源生产都需要水，其中煤炭是需水*多的——从供应链上游的煤炭开采和洗涤，到下游的发电厂冷却和煤灰控制。如果控制不好，煤炭发电厂的排放物不仅会污染空气、导致酸雨，还会破坏水生态系统。相反，水资源利用的每个步骤都需要能源，为抽水、运水、水处理和水循环设备提供动力。
虽然能源与水资源之间关系密切，但是大多数国家都无法协调两种资源的政策管理以及数据采集。结果，水资源和能源的发展瓶颈频现。
美国伍德罗威尔逊国际学者中心的中国环境论坛和密歇根州的蓝圈组织合作，力图理解中美两国各自土地上水资源和能源密不可分、错综复杂的关系。中美是世界上*大的能源生产国和消费国，而且，两国的“资源足迹”和“能源足迹”都在不断增长。
水在能源生产中的价值
在水资源－能源－粮食三者的关系链条中，*核心的是水资源。
中国的淡水资源储量位列世界第五，但人均淡水资源只有世界平均水平的四分之一。中国的农业用水、能源用水、城市和工业用水都在急剧增加，加上干旱气候的影响，中国的水资源储量正不断下降。中国水利部2013年3月发布的报告显示，过去60年间，全国有23000条河流已经干涸。
中国的能源生产和粮食生产高度依赖水资源。但是，中国大部分水资源分布在多雨的南方地区，而煤炭和谷物生产地集中在干旱的北方。例如，内蒙古占全国煤炭产量的26%，水资源只占全国的1.6%。这种地理空间上的错配，是中国水资源短缺的核心问题之一。中国20%的水资源用于煤炭发电，另外65%用于农业。
在美国，核电站和燃煤电厂的取水量超过全美40%的淡水资源。2007年，在乔治亚州、阿拉巴马州、佛罗里达州的严重干旱，几乎导致20座核电站和煤电站停止运营。
中国城市的雾霾日益加重，天然气、页岩气和合成天然气的开发日渐紧迫。2013年9月，中国政府发布《大气污染防治行动计划》，呼吁增加煤制合成天然气的使用。合成天然气可能会减少空气污染，但是其生产过程却要消耗大量的水资源。
为减少中国对煤炭的严重依赖，页岩气被寄予厚望。中国拥有全球可开采页岩气储量的19%。但是，四川盆地和新疆塔里木盆地的页岩气开发却可能严重破坏当地的水资源。对于页岩气水压致裂法的整体趋势，桑迪亚国家实验室的文森特·蒂德韦尔表示，打一口页岩气井大概需要2百万至5百万加仑水，而每一区块里大概都会有上千口井。在美国，页岩气开发导致的水污染引人担忧。例如，在特拉华州的河谷盆地，当地居民对饮用水安全和土地退化的担忧直接导致当地的页岩气开发项目搁置。美国联邦和州政府已经开始立法监管页岩气开发对水资源的破坏问题。同样，中国在大规模开发页岩气之前，也亟需制定类似的法律法规。
水资源利用中的能源投入
中国对水生产过程中的能源利用研究较少，而中央近几年落实的南水北调工程以及海水淡化工程却恰恰是以电取水的*好例证。
据我们了解，中国并未公布南水北调工程中有关抽水、水处理和运输水等能源消耗的统计数据。但是，仅仅承担该工程东线的水处理负荷就需要建造426个污水处理厂，占东线工程50亿美元投资额的44%。这突出说明了污水处理过程中的能源消耗问题。污水处理的电费开支也成为中国地方政府财政支出的重要方面。
与一些中东国家类似，海水淡化是中国走出水资源困境的另一个关键战略。*近，中国在海水淡化方面也投入了大量资金，并计划在2015年前将海水淡化能力提升三倍。但中国是否有足够的电力支持海水淡化将是一个巨大的问号。
在美国，13%的能源消耗是用于水的转移、处理和淡化。加利福尼亚州的水系统用电*多，消耗了加州19%的电力，其中的用电大户是加利福尼亚州水利工程。这一绵延200公里的调水工程每年将74亿立方米的水从北方运输至南方，以供应洛杉矶的城市用水，并且在雨量很少时保证农业用水。这是世界上规模*大的运水工程，消耗了整个州2%-3%的电力资源。有意思的是，在加州，海水淡化可能比调水更便宜。
太平洋研究所的海瑟·库利认为，虽然大量能源被利用在水资源运输上，但在家庭、工业和商业中，80%-90%的能源是用在对水的加热、抽取和处理上。她解释，打开一个水龙头五分钟消耗的能源，相当于一个60瓦灯泡亮14个小时。所以，需求侧管理可以让美国各州在减少水资源的能源投入中事半功倍。以成本效益分析来对比水资源节约以及调水、海水淡化的基础建设投资可以成为中美两国学者未来合作的重要方向。
粮食生产过程中的能源和水资源投入
中国需要在2030年前增加30%的粮食产量，才能保证全国人民的温饱。为此，中国需要使用更多的能源抽取地下水或地表水，以满足农业灌溉。目前，中国是世界上灌溉用水第二大消费国，位列印度之后、美国之前。农业用水占全国总用水量的62%.
由于工业化和城镇化的快速发展，中国农业的用水比例由1949年的87%下降到2009年的62%。农民依靠地下水维持农业灌溉，1950年以来，中国地下水资源开采激增。从1978年到2003年，中国地下水井数量翻倍。在河北中部和南部平原地区的地下水不合理开采已导致地下水位平均下降7.4米。随着地下水资源日益匮乏，农民需要消耗更多的能源，才能从更深的含水层中取水。
理顺水资源、能源、粮食的关系
将水资源、能源、粮食三者统筹结合，似乎给中国未来的发展蒙上一层阴影。但只要提高水资源利用效率，大力提倡节约能源，这种联系也意味着发展机会。我们建议，有两个问题需要优先解决：
加强对水资源和能源的需求侧管理。在水资源和能源的供应端，中国投入了大量的资金和技术。但加强资源需求侧的管理，强调节约，减少消费，将会事半功倍。大力宣传能源节约理念，提高公众在这方面的认知度，将是非常有效的管理方式。中国政府应制定相应的节约标准和行动准则，激励节水节能。
在美国，加利福尼亚州对住宅、工业和商业等领域的洗浴喷头、马桶和其他电器等规定了*大水流量；用滚筒洗衣机替代波轮洗衣机，也能节约大量生活用水。
实施水资源与能源的综合管理。从2006年开始，美国能源部的圣地亚国家实验室建立了一个研究联盟，以研究并起草全国性的水资源—能源路线图。能源部提出，未来能源领域的政策、规定和投资都需考虑水资源因素。德克萨斯电力持续委员会（ERCOT）管理着2300万德州人的供电，他们把负责能源生产和水资源管理的有关部门和企业召集起来，通过统筹该州西部地区1200个分水岭，共同研究决定在何处建设新的发电站。中国政策制定者也应考虑类似的跨部门合作。
随着城镇化的发展，城市人口相应增加，对水、能源和粮食的需求与日俱增。实施正确的政策，为城市基础设施和水资源—能源的综合管理打下牢固基础将至关重要。虽然挑战巨大，但是中国政府可以借鉴美国在水资源—能源综合发展中的经验和教训，要勇于承担风险，进行技术革新，制定新政策，以适应迅速变化的国情。