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温室效应对水务行业的影响初探及对策

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温室效应,又称“花房效应”,是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,故名温室效应。自工业革命以来,人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加,大气的温室效应也随之增强,其引发了一系列问题已引起了世界各国的关注。


水是自然界中最活跃和最重要的一种物质。水安全一般指防洪安全、供水安全和水生态环境安全。全球气候变暖将可能加快全球的水文循环,导致蒸散发和降雨等要素在强度和空间分布等方面的变化。可能产生的重要影响包括:一是水资源量和时空分布的变化;二是极端灾害性天气发生的量级和频次可能加强,导致一些地区洪水频繁,另外一些地区出现大范围长时间的高温干旱;三是随着全球气候的变暖,冰川积雪融化,引起海平面上升,对沿海水利工程和社会经济产生不利影响;四是气候变化带来的次生水生态环境问题等等。由于我国特殊的地理位置、气候条件和经济社会发展的阶段性特征,我国的水安全问题已经十分严峻,在未来气候变暖背景下,这一问题将更加突出。


我国水资源总量为28415亿立方米,人均水资源量2185立方米,不足世界人均的1/4,加上水资源时空分布十分不均,生活和生产用水方式不合理,水资源短缺已成为制约我国社会经济发展的全局性问题。一是饮水不安全的现象普遍存在,二是城市缺水现象严重,三是缺水导致农业旱灾范围广、损失大。


综合以上一些信息,可以发现,在温室效益还比较强的情况下,供水行业将面临比较大的压力。温室效应对于供水行业的影响,我认为主要有这样几个方面。

 

一、水量在空间和时间上的进一步不均衡对水量的影响比较大。


从河南到山西,今年我国北方省份接替南方,接连因暴雨灾害登上热搜,为什么今年北方的雨水这么多?根据相关数据显示,今年北京在汛期出现降雨72次,相比往年降水量增加了九成。就日降雨量来说,今年九月河南、河北、陕西等八个省市的79个国家气象站的日降水量都突破了往年九月降水量的极值。国庆期间,辽宁等多地出现了历史同期最大降雨量,而在“7·20河南特大降雨”事件中,河南日降水量以及降雨强度都突破了历史极值。


那么,为什么今年华北地区的雨季会出现降雨量激增的情况?是什么导致了暴雨层出不穷的雨季?一个词是导致了雨季出现的原因,那就是副热带高压。


副热带高压,是一个气象学名词,主要指的是分布与南北纬30°左右的,一股位置不确定的温暖气团,它与影响气候的热带气旋有关。本次影响北方地区雨季的副热带高压位置偏西北向,并且主体强且稳定,因此不断地将来自太平洋的水汽向北方地区输送,再加上华北地区出现的华北冷涡等活动的加持,导致华北地区出现短时的强降雨现象。


为什么副热带高压为什么会强而且稳定,我个人认为与温室效应有直接的关系。温室效应造成海洋的蒸发量不断增加,所以才会有不断的太平洋的水汽输送。由于地球的整体温度稳定升高,也就造成了副热带高压的温度一直有热量来源,所以就会比较稳定。


今年年初,联合国政府间气候变化专门委员会就已经发出一份气候报告,报告中指出,全球变暖将加剧全球气候变化,加速水循环,将带来更多的极端暴雨天气。


温室效应在一段时期之内还会存在,在我国降水情况会具体表现为降水量北移,而南方的降水量也会在时间上不均匀。水量较大时无法充分利用,而水量较少时保障供水就会遇到比较大的困难。所以,从现在开始,就应该做一些技术上的准备,以免造成较困难枯水期供水保障能力不足。

 

二、温室效益造成的水质问题应该引起重视。


温室效应对淡水生态系统的影响是一个复杂的过程。温室效应导致全球气温升高,进而引起降水量,蒸发量,温度,气压,风,土坡温度,水中含氧量,生物活动等都会发生变化。淡水水体的平均温度升高,从而冬季的冰冻期缩短,夏季的最高水温上升。温度是水环境的一个极为重要的指标。一方面温度直接影响着有机物的代谢强度,另一方面温度又影响着食物的丰度和水体中物理,化学因素的动态,间接支配生物的生活和生存。


当水温普遍提高,可以预见的生态后果是一些固氮蓝藻将更加容易在浮游植物中占优势,从而加速水体的天然富营养化。蓝藻又名蓝绿藻(blue—green algae),是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a,但不含叶绿体、能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物。


蓝藻会释放多种生物毒素,一些神经毒素会直接破坏和损伤组织,在动物或人体内累积从而致突变、致畸和致癌。1996年,巴西经市政水处理厂处理后的水库水配水至透析中心使用,因未发现藻毒素污染,导致血透析水污染,造成严重后果。2007年,贡湖取水口附近出现大规模蓝藻暴发和湖泛,湖水变臭进而造成供水危机。


适时适量的投放微生物剂可以有效的杀死蓝藻菌体,从而阻止蓝藻生长,一般而言,使用微生物剂的作用主要是对蓝藻进行预防,因此要赶在蓝藻生长期前进行投放。


可以预见,随着水温的升高,一些以前不严重的水质问题将会变得比较突出。所以,从现在开始,就要从理论上和技术上做一些储备,以免届时措手不及。


三、碳中和对于供水成本的影响。


碳中和(carbon neutrality),节能减排术语,是指企业、团体或个人测算在一定时间内,直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放,实现二氧化碳的“零排放”。而碳达峰则指的是碳排放进入平台期后,进入平稳下降阶段。简单地说,也就是让二氧化碳排放量“收支相抵”。


2020年9月22日,中国政府在第七十五届联合国大会上提出:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”


2021年3月5日,2021年国务院政府工作报告中指出,扎实做好碳达峰、碳中和各项工作,制定2030年前碳排放达峰行动方案,优化产业结构和能源结构。


碳达峰(peak carbon dioxide emissions)与碳中和一起,简称“双碳”。


污水处理是水务行业的主要板块,我国城市污水处理厂数量及处理率逐年增加。虽然与能源、工业、建筑、交通等部门相比,污水处理行业产生的温室气体排放比重较小,但其单位产值能耗高,属于能源密集型行业,且排放的主要为甲烷、氧化亚氮等非二氧化碳温室气体,其增温效应分别是二氧化碳的21倍和298倍。


从全球来看,污水处理行业的能耗占比约为1%-3%,且呈逐年上升趋势,属于能源密集型的高耗能行业。以美国为例,截至2019年底,全美16583座污水处理厂年电耗占社会总能耗的3%以上。


据资料介绍,许多国家制定了污水处理行业碳中和技术路线图,将污水处理作为碳减排的重点领域,深入挖掘污水处理行业的碳减排潜力。如美国水环境研究基金明确提出2030年所有污水处理厂实现碳中和运行的目标,日本指出到本世纪末完全实现污水处理能源自给自足,新加坡提出从“棕色水厂”到“绿色水厂”的时间表与路线图。可见,污水处理行业已成为发达国家减少碳排放、实现绿色低碳转型的重要抓手。


发达国家还探索形成了污水处理行业的低碳技术解决方案。欧洲国家重视低碳处理新工艺研发,英国伦敦市贝辛斯托克污水处理厂引入先进的热水解和厌氧消化技术,对污泥处理设施进行了升级改造,改造后不仅能为整座污水处理厂供电,还可将50%的额外剩余电力输出到社区。美国和日本通过高效机电装备和高级控制对策节能降耗,同时加大污水污泥蕴含能源的开发回收力度,美国希博伊根污水处理厂制定能源零消耗计划和相应的行动措施,在2013年基本实现了碳中和目标。


此外,发达国家还通过征收污水处理费,引导用户调整用水行为。针对生活污水,多数发达国家的居民污水费主要依据供水量来确定;针对工业污水,考虑到不同企业的工业污水量和特点差别较大,工业污水费则根据污染量和污染浓度来确定。


在可以预见的未来,温室效应对水务行业的影响还会比较大。水务行业要实现碳中和的目标,首先是全行业应该在思想上极度重视,第二要全力争取政府部门的支持,要想办法从政府获得一部分改造的资金,第三也要从政府获得一定的优惠政策,争取在水费收缴的同时合理提高碳中和部分的费用收缴,为技术改造积累部分资金,从而降低整体成本。


总结


“绿水青山就是金山银山”是时任浙江省委书记习近平于2005年8月在浙江湖州安吉考察时提出的科学论断。


随着整个社会的飞速发展,经济效益与环境问题之间的冲突也会变得比较尖锐。怎样处理好经济发展和保护环境的问题,习近平总书记已经提出了高瞻远瞩的顶层设计。具体到每一个行业,就要求每一个行业的从业者结合自身行业的特点,发挥主观能动性,积极想办法,早布局,多积累技术手段,反复进行科学实验,争取做到经济发展和保护环境双丰收。


温室效应是一个世界级难题,要解决这个问题,要全人类的合作与共同努力。对于水务行业来说,温室效应对我们既是压力,也是动力,更存在着巨大的机会。只要我们不断努力,整个水务行业也有可能得到一次整体上的巨大升级,为国家和人民做出更大的贡献。“绿水青山和金山银山”也完全能够在我们水务人的手中同时创造出来。水务行业的前景是无比辉煌的,辉煌的前景正激励着我们供水人不断拼搏,奋力前行。

(本报资料室)