为什么你的衣橱可能正在耗尽别人的水资源

虚拟水和负责任的消费主义

说起购物,不管是在东方还是在西方,11月似乎都是最合适的。即将到来的年底给了零售商们恰当的理由进行大促销。类似于中国的“双十一”(11月11日),以及西方国家的“黑色星期五”之类的购物节,常常是这一狂欢的最高潮。然而,由于水几乎是生产任何产品必须的物质,这样疯狂的消费主义意味着怎样的水资源消耗?我们的日常生活为什么与全球水安全和可持续发展息息相关?Roger Falconer 院士,YICODE 和河海大学讲席教授,和我们分享了他的观点。 

什么是虚拟水和水足迹?为什么虚拟水的交易与全球水资源的压力息息相关?

在正式说到这两个概念之前,我想先回顾一下,稍微说一些背景,然后再解释为什么虚拟水和水足迹这两个概念十分重要。我大约是在2005年开始对这个概念产生兴趣,当时越来越多的国家开始关注这个话题,各种报告也越来越多。当时我应邀参加了(英国)皇家工程院一个工作委员会关于全球水安全的报告的撰写。在这个过程中,我学习了很多,同时也在后续究中收获了很多,并且就这个话题作了很多报告。在自然界的水循环中,水从山上的云中,以降雨的方式落到地上,然后汇成河流,这就是我们说的“蓝色水”。水分被土壤吸收,就成为了“绿色水”,然后还可能转化为“灰色水”(污水)。在一个典型的汇水区(流域),从流域高处到海岸,如果我们假设陆域上的降水是100%,平均来说大约只有36%的水会回到海洋。那么剩下的水哪儿去了?被我们从河里抽取出来了。这些水可能会作为生活用水,例如用来洗澡、洗碗、洗衣服等等。如果你从你们国家的河流中抽取这些水,这些水是属于你们的水,你们使用并且负责处理后送回水资源的循环过程中去。然而,我们抽取的水资源更多的是用于生产产品的,这有可能是纸张、汽车或者农作物,比如棉花。所以,当你们国家X,比方说中国,用了大量的水资源生产农作物,例如棉花,然后制成衣服,再销售到英国。我之所以用棉花作为例子,是因为英国不生产棉花。这个过程中,你们是在用自己的水资源生产棉花。所以当我在英国买一件棉质的衬衫,假如这件衬衫是在中国生产的,那么所有用于生产这件衬衫的水资源其实都是中国的。这些水资源叫作虚拟水,就是我通过购买你们生产的产品消耗的你们的水资源。

所以我们说一个国家的水足迹,是由两个部分组成的。我们首先要考虑内部水足迹,拿英国来说,这就是英国内部的用水量,用于英国内部的消耗,例如喂养动物,然后作为(英国的)食品。然后是外部水足迹,这就是英国消耗的别的国家的水,比如新西兰。英国的很多羊肉产自新西兰,这就是虚拟水,也就是外部的水足迹。同样,如果我们从英国出口商品到中国,我们就是使用英国的水制造供给中国的商品。所以一个国家的水足迹,等于这个国家的内部耗水,这是我们自己的水,加上进口的虚拟水,比如我们通过棉花进口消耗的中国的、印度的或者埃及的水,减去我们在英国生产商品出口别国时消耗的水

然后我们就来说说这其中的问题。首先,地球上水的总量是很大的,大约有14亿立方千米,然而这其中大量的咸水对我们来说是没有作用的,既不能用于生活用水,也不能用于农业和食品生产。剩余我们能够利用的淡水只有3,500万立方千米,但是这其中绝大多数以冰川的形式存在,我们也无法直接使用

我们还需要考虑水-粮食-能源之间的纽带关系,举个例子来说,我们需要用水来生产粮食,需要粮食为人类供应能量;需要用水来运送能源,用能源来运送水。在水、粮食、能源之间的这种纽带关系是十分重要的,只要其中有一个发生改变,就会对其它产生连锁作用。但这里有一个问题,就是我们往往只关注我们国家内部的这种纽带关系,比如在英国,大家往往只会关注英国是不是有足够的能源和水来满足我们的需求,或者我们能不能进口足够的粮食来满足我们的需求?这是一个大问题。

另外还有一些额外的压力存在,我们必须纳入考虑。我们要讨论虚拟水和水资源安全的问题,未来还需要越多地结合两个话题。第一个是气候变化。目前,我们预计到本世纪末,全球气温预计将上升3到4度。因此,IPPC还有许多国家,包括中国,正在竭尽所能减少人类对化石能源的依赖,从而将本世纪末气温上升的幅度缓解至1到2度之内。这不是一个容易的事情,而且即使我们做到了,全球面对的水资源紧张的压力依然很大,包括英国在内。另一个问题就是人口增长,尽管人们很少讨论这个,但是我们不能忽视。我们还是以英国作为例子,大约70年前我出生时,英国的人口只有五千万左右,而现在已经到了六千六百万。全球的人口总量也在增长,目前地球的总人口大约是75亿,而本世纪末这个数字预计会涨到110亿——这意味着我们必须至少额外生产50%的粮食,而生产这些粮食意味着我们需要更多的水、更多的能源。

此外,还有一个压力来自巨大的人口变迁。我们看到,全球越来越多的国家,包括中国,越来越多的人口从农村来到城市,因为那里有更多的就业机会。所以我们的城市变得越来越大,有了越来越多的超级城市。世界上大多数的超级城市都位于河口或者海岸带的位置,例如泰晤士河口。在中国,上海也是一个很好的例子。人们变得越来越富有,中国就是一个好例子。我第一次到中国是1984年,在之后的40年里也经常去。我看到了中国人拥有财富的巨大变化,人们的饮食习惯也变了很多。我们再看看这些食品的水足迹,一公斤牛肉需要耗费15,000升水,而一公斤小麦可能只需要1,300升水。这里还需要注意,目前70%的淡水资源用于农业。所以如果我们在未来面临更紧张的用水局面,那么我们怎么才能生产更多的粮食呢?因此我们必须考虑,怎样让农业变得更加高效。

说到这里,我想岔开话题一下。我们的这个世界,在诸如航空等领域投入了巨大的资金,像飞机发动机等等,所以越来越多的人开始飞来飞去,当然,这是在COVID疫情爆发之前。我们在这些领域的投入是惊人的。我们再看汽车行业或者F1赛车。我这一辈子,见证了汽车行业的巨大发展和变化。然而,如果我们回过头来看农业,今天我们的食品生产方式依然没有什么长足进步,单位耗水的粮食产出并没有比我出生时高出多少。我觉得这是因为大家,例如大学里最聪明的学生,并没有把农业看作多么有意思的事业。他们可能会觉得制造罗尔斯·罗伊斯或者通用电器的下一代高性能航空发动机会是更吸引他们的事业,并不觉得提高农业效率、提升单位耗水的农业产出很有意思。所以我们需要改变这一点,这对于我们讨论虚拟水来说是十分重要的。

英国是一个发达国家,但是我们的目光还需要注意到世界上的其它很多地方,大量的人口还由于水资源不足挣扎在各种健康问题之中。我们在讨论虚拟水的时候也不能不注意到这一点。我们来看一些例子。地球上还有12亿人口没有安全的饮用水来源,每天都有两百万孩子因为腹泻而死亡(腹泻的主要原因是饮水不洁)。在我们国家,很多人觉得这简直不可思议,并且媒体也很少报道这个问题。我们反过来看看COVID疫情,我不知道现在全球具体的死亡人数,美国目前因为COVID死亡的人数大约是25万。但是COVID这个话题在英国的电视上,过去9个月以来没日没夜地占据主要位置,毫不夸张地说可能占据了1/3的幅面。但是COVID造成的死亡人数远远少于同期死于简单疾病的儿童数量,主要是在非洲国家,例如腹泻。这是很好治疗的疾病,并不像COVID一样是一种新的病毒,但是我们的世界目前却正忙着发明COVID的疫苗。由于没有最基础的供水和卫生,发展中国家的妇女平均需要步行六公里去取水,供她们的孩子还有家人使用。

因此联合国设立了可持续发展目标Sustainable Development Goals),以支撑我们说的水-粮食-能源纽带关系。我们可以看到其中的第6个目标——为所有人提供水和环境卫生,这是和虚拟水、水足迹直接相关的。这可以说是一个很大的挑战,我个人觉得即使没有发生COVID-19疫情,想要在2030年实现这些目标可能不太现实。在诸如非洲等的地区,实现可负担和安全的饮用水这一目标,可能至少还需要额外的10年时间。即使在我自己的国家,很多河流的水质依然还是比较严峻的问题。为了提升用水效率、保障水安全,我们需要思考的问题还有很多,比如我们如何降低英国的虚拟水消耗,使得其它国家有更多的水资源可以使用,例如埃及、印度等;如何净化水质,确保“灰色水“能够得到处理以后再排放回自然系统,确保这些国家有更多水资源可用于可持续发展的目的。我们需要保护和修复水生态系统,需要扩充国际合作,这也是为什么我很珍惜和中国的很多联系,因为我们可以从中国学到很多,也可以供中国学习很多。另外,我们还需要提高水和卫生管理方面的公众参与度。

以英国为例,大家不要介意我老是说英国,这不影响我们说明问题,因为背后的原理是一样的。我们的人均耗水量很大,比如我这样的普通英国人,每天的耗水量一般是在150升左右。这些水只是我在日常生活中使用的,例如洗澡、洗衣服、做饭等等。但是当我们计算总的水足迹,还要把家里的所有的商品包括进来,包括汽车等等,这个数字就会上升到每天4.5立方米,也就是4,500升。从这里可以看出,我的生活用水在这其中只占很小的一个部分,尽管大家都在尽量减少,比如在刷牙时关上水龙头等。在这一点上,英国做的是很糟的,我们总的水足迹很高,包括消耗的虚拟水。因此,对于向英国供应进口商品的国家,我们对他们的水资源安全的担负很大的责任。

我们再来说说水足迹,也就是说我们生产商品总共需要消耗多少水。例如,如果我喝一杯咖啡,生产咖啡豆、制作这杯咖啡总共需要消耗的水是150升。所以当我从商店里买一杯咖啡,实际上等于消耗了150升水。如果这些咖啡是在巴西生产的,那么这150升水中的大部分都是巴西的水。我们再看看棉衬衫,这些往往产自印度、埃及、乌兹别克斯坦等国家,那么我们就会对这些国家产生很大的影响。在英国,种植作物需要使用杀虫剂等,受到污染的水会在回到自然界之前进行处理,当然可能不一定能做到百分之百。但我可以在英国用相对便宜的价格买一件衬衫,一件棉的衬衫,产自印度、埃及或者其它什么国家,问题是在那里生产衬衫的过程中,污染的水并不一定能得到处理。这些污水于是直接进入河中,影响下游用水的人们。  

我们消耗的每一样商品都有相应的水足迹。因此,在全球水资源面临越来越大的压力之下,我们应该如何降低我们的水足迹? 

如何才能降低我们的水足迹?按照我的观点,这离不开我们的文化。在英国,电视上一男一女两个新闻主播,男主持可能穿着一件灰色的西装、一件白色的衬衫,戴着蓝色的领带。他周一可以这么穿,周二、周三、周四、周五甚至都可以继续这么穿,当然可能需要换衬衫,但在英国没有人会批评他太无聊了,因为他每天都穿一样的衣服。就像美国前总统奥巴马,虽然每周至少两到三次登上英国的媒体,每次他都穿着一套黑色西服。相反的是,如果我们回过头去看女主播,她每天却需要穿着不一样的裙子,这些裙子很可能就是棉的,那么就会产自其它国家,生产的过程就可能会污染下游的水资源。过去40年,根据我对中国的了解,由于西方习俗的影响,中国的文化也在慢慢发生变化。我问我自己,我是不是应该为我买的棉衬衫多付点钱?我太太是不是应该为她买的裙子多付钱?这样这些多付的钱可以用于处理生产衣服时污染的水,然后再排放出去。我觉得这很重要,因为这才能保证足够良好的水质。

如果我们要实现联合国可持续发展目标6,那么这将是很重要的一点。为什么男士每天穿一样的衣服,几乎当作制服来穿,却可以维持良好的职业形象,女士却要每天换不一样的衣服呢?英国每个人都穿着棉含量很高的衣服,这个国家的六百六十万人口对世界上其它很多国家的水安全影响很大。婚礼又是另一个很好的作为例子的场合。我可以穿着同一身西服参加我的每个孩子的婚礼,没有人会觉得有问题,人们(最多)只会说:“Roger,跟上次一样的西服呢。”但参加婚礼的亲戚朋友却会期待看到,我太太每次穿不一样的裙子,那些往往是价值很贵的礼服。

我觉得这种现象其实是根植于西方文化之中的。在我们国家,我们从来不会看到重要的女性人物,比如皇室成员,每天穿同样的衣服。当我1984年第一次来到中国时,所有的男士穿的都一样,所有的女士也穿的一样,她们也都不化妆。所以对于水安全和水管理,我觉得一个国家能够采取的最有用的措施,就是鼓励人们不要换衣服换得那么频繁。我们国家过去100年发生的文化习俗的变化,也是中国在过去30到40年发生的,我见证了这些巨大的变化。例如,当你今天穿过中国最繁华的街道,彷佛会觉得是走在英国的牛津街(伦敦首要的购物街,位于伦敦西区),每个女士的穿着都不一样。我不是说这样做是错的,但是我们要意识到,这些习俗上的变化,可能会对别的国家的水资源安全影响很大。

根据您的观点,世界的可继续发展和我们的文化以及社会习俗紧密相连。 那么您觉得公众在降低水足迹方面可以发挥什么样的作用?科学家应该怎样去促成文化和社会习俗的改变,实现更好的水资源管理?

我先从科学的角度来说说这些问题吧。从科学的层面出发,让我先从农业说起。我们已经知道,我们使用的水资源大部分用于农业。我说的农业是指广义上的农业,包括种植作物、饲养动物等等。当前,英国的作物种植方式,我们以生菜为例,或者白菜或任何我们吃的绿色蔬菜,都是在直接在地里种植,需要占据很大的空间。水落到这些地里,很快渗透进土壤,然后进入地下水,其中只有很少的一部分实际是用于作物生长的。

现在一些国家,特别是美国,开始使用他们说的“垂直种植”,也叫水培,生产作物。通过垂直种植作物,我们不需要再占用大量的土地。垂直种植作物的房间,有点像一个巨大的温室或者工厂,但对于卫生的要求却跟手术室差不多。看起来甚至有点像治疗COVID病人的医院病房一样,进去时需要全副武装,从而避免污染里面的无菌环境。因为是无菌环境,作物培养可以不依靠化学杀虫剂。根据我看到的数据,这种种植方法的耗水量,只有普通方法的1%,而效率是后者的350倍。房间中的湿度、温度等条件都是严格控制的,所以可以提供给作物最完美的生长环境。因此,从科学的层面,农业领域的技术正在发生很大的进步。

而在另一方面,我觉得十分有作用的就是要教育公众,我们从事科学的专业人员有责任去这么做。所以,当我需要对着专业的听众做一个报告时,比如IAHR的成员,我会很高兴地去讨论一些很技术的话题,例如如何用模型预测粪便细菌(污染水质)的分布。但是,我同样很高兴可以和普通的听众讨论和交流,因为我的观点可以影响他们的行为,从而改变这个星球。我们举个例子,英国卖的咖啡产自世界各地,我就不一一列举了。这些咖啡可能甚至由近乎由奴工劳力制造,那是极其低廉的劳动力。他们的报酬几乎无法让他们在自己的国家生存。媒体曝光了这些情况,一些大的公司从这些国家购买咖啡再进口到英国,公众于是都被震惊了,因为他们花了大价钱去购买咖啡产品,但是那些国家的采摘咖啡豆的工人却几乎没有得到什么报酬,近乎奴工劳力 。由此我们有了一个自发的运动,我们不会去买那些咖啡,除非那些商店会挂出招牌,承诺他们卖的咖啡是来自公平的贸易,也就是说他们得保证,当他们采购了咖啡时,那些采摘咖啡豆的工人得到了公平的报酬。由此我们可以看到,当我们告知了公众实情,公众就会自发地给这些公司以压力。同样的,当我买一件衬衫,我会想知道,这件衬衫的价钱里是不是有一部分会用于那个国家的水处理,用于处理生产过程中污染的水资源,然后再排放出去。我会情愿支付多一点钱给那些可以让我相信他们在这么做的商家,承诺他们在制造衬衫后对污水进行了必要的处理。 我相信,有了这些公众的压力,这些公司会主动在排污之前进行必要的处理。

如果有两家相邻的店供我选择,其中有一家对我说,他们卖的咖啡是公平交易而来,出产国采集咖啡豆的工人们可以得到合适的报酬,那么我肯定会选这家,而不是另一家不能保证的。相应的,如果一家服装店可以向我保证,给他们生产衬衫的厂家在生产结束后进行了污水处理,而不是直接排放,那么我愿意付多一点钱,而不是去另一家店买,因为另一家店不能保证。这些做法就会形成公众压力。我相信,我们越多地教育公众从全球的角度去思考水安全问题,告诉他们我们在英国买的咖啡可能会对别的国家水安全产生的影响,我们就会对这些公司形成更大的压力,这样才能确保我们能够给予咖啡出产国工人足够的关注和保护。

我觉得,如果我们在中国也能充分地教育公众,中国可以在这方面向世界树立一个很好的榜样,在这一个领域发挥带头作用。我们要记住,我们如果购买了外国进口的商品,一定要确保制造这些商品产生的污水得到了充分处理。作为中国工程院的外籍院士,我会非常愿意向这方面的讨论作出贡献。

您提到很多由于水资源供应以及水足迹方面的性别不平等,因此也会对虚拟水的流动产生影响。我们在宏观的水资源安全和可持续发展中,应该如何作出弥补?

当我们提到性别问题时,我觉得这是一个很好的吸引女性进入工程领域的机会。在英国,很多人正在尝试让女性更多地进入到工程领域,从而提升我们的生产力。总体来说,女性和男性一样,也很擅长数学。她们在工程领域作出贡献的可能和男性是一样的。我们以F1赛车为例,尽管我对其中的技术细节并不懂,但我常看F1赛车比赛。我可以想象得到,很多年轻人会这么想,“我很想参与F1赛车的空气动力学研究,改进F1赛车的性能”。我想法拉利应该很乐意雇佣这些有前途的年轻人,帮助他们改进法拉利赛车的性能,好在明年可以和梅赛德斯一决高下。这对男性来说,一般具有难以抗拒的吸引力。年轻的、有雄心的男学生通常会很想进入这样的行业,帮助法拉利改进赛车性能,并且觉得很有成就感。但是这真的很有价值吗?我并不这么认为。问题是,我们怎么才能劝说这些学生,我们不要在改进法拉利赛车的性能上耗费这么多的精力?怎么才能说服他们,让他们把宝贵智力投入到改进农业效率上来,从而改善我们的农业系统?这难道不是更有价值吗?当然,仅这样的说法,对女学生来说可能也不会很有吸引力。

每年非洲有两百万儿童因腹泻死亡,而腹泻并不是什么疑难杂症。西方世界中,几乎没有人会因为腹泻而死亡。当我还在卡迪夫大学教学时,如果我对班里的女学生说,要是你们把你们出色的学术技能投入到农业中去,提升单位耗水量的农业产出,从而利用有限的水资源生产出更多的粮食,你们可以解决很多国家粮食短缺和贫困问题,就可以拯救成百上千的生命;要是你们把你们出色的智力投入到开发更好的水动力学模型、生物化学模型、生态模型等等,就可以在污水排放进入河流之前,更好地提升水质,就可以拯救成千上万的下游生命,下游河里游泳的孩子们就可以在更加干净的水中嬉戏;我们这样说时,才能吸引更多的女性进入工程领域,利用这些宝贵的智力提升从云端到河口的水质。这样一来,农业似乎就突然变成另一个特别有吸引力的领域,因为最终我们得到的是从源头到河口更好的水质、更安全的公共卫生、拯救大量的生命。这样,即使让那些雄心勃勃的男生继续去改进F1赛车的性能,你们可以挽救的生命可能会比这个世界上任何一个医生一辈子救治的生命还多。

所以,当我们谈起性别问题,我觉得隐藏在农业背后的拯救生命的潜能,对女性来是十分有吸引力的。当我还在卡迪夫大学教学时,我带领的水环境工程团队中,通常女性人数会比男性多,因为她们对生态模拟、减少河流中的粪便细菌污染很感兴趣,而且有时候会想出很多很简单但是特别有效的方法。比如,减少河流中面源污染物的最有效方法,可以是简单地在河边立起篱笆,这样牛羊就不能进入河里排泄,就不会给下游很远处游泳的儿童造成危害。

所以我认为,我们在农业领域还有很多可以做,使之成为更加有吸引力的行业,进而着手应对性别不平等的问题。我们可以通过强调水质问题、强调改进水安全,让解决这一领域挑战的变得更有吸引力。如果我们设立的项目,题目中带有更多“水质”、“生态系统”、“生态系统功能”这样的关键词,很多女性会主动联系我们,说“我愿意加入,一起完成这个项目”。所以我相信,在工程领域,着手应对性别不平等问题的方式可以通过强调水安全问题进行完善。

全球COVID-19疫情肆虐造成经济下行,各国纷纷出台相关政策刺激经济恢复,一些机构因此呼吁我们要实现“绿色复苏”。那么,我们应该如何将当下的危机转化为契机,促进全球可持续发展的推进? 

我认为新冠病毒是一种可怕的病毒。从英国的新闻上我们可以看到,一些年轻人在感染后很快能够痊愈,但很多有着长期问题的老年人感染后死亡。英国已经再次进入封锁状态,所以我和妻子一个月都不能离开家,除了去超市提取食物等等。今年年初,3-4月份的时候,我们已经度过了大约三个月的封锁期。几乎所有的公共场所都关闭了,包括所有的酒吧、商店、餐馆。现在他们不得不再次歇业,直到12月2日或者更久以后才有可能恢复营业。

疫情带来了什么?我认为它让包括英国在内的各国暂停下来思考,让人们也更多的开始质疑消费主义。我有必要每三年换掉这个那个,比如汽车吗?我有必要再多买一件衣服、衬衫或西装吗?我认为人们正在回归基础的需求,认为也许我们应该更多地考虑自然、减少浪费。人们开始呼吁,我们要关注绿色复苏,把目光投向太阳能、风能和潮汐能等领域。我曾经花了大概10年时间,在英国呼吁建设塞文河(英国最长的河,发源于威尔士,其中下游河道是威尔士和英格兰的分界线,河口注入布里斯托湾)大坝项目,这个重大项目建议在塞文河口建设一个大型拦河坝,通过潮汐能发电,可满足英国10%的用电需求。20年前,这个项目几乎没有可能启动,因为人们对项目的环境影响十分担忧。但如今面对疫情,很多人在重新考虑这个项目,当然也依然十分关注如何最小化项目对环境的影响。所以我真的认为,疫情是全世界共同面临的一个重大挑战,但是它同时也是我们的一个机遇。如果我们要从疫情上找到积极的一面,尽管这确实很困难,但我认为,它使人们更多地开始考虑虚拟水之类的东西。

飞行是另一个例子。人们现在开始说,好吧,在疫情结束后,我会再三考虑再确定购买机票,因为我真的需要坐飞机吗?

疫情带来的另一产业的兴盛,那就是线上会议。在疫情到来之前,我经常要去伦敦,平均至少每周一次。大概就是2月份,在我和你们一月份见面之后,我刚回来不久,英国的疫情就开始了。在那之前,我每周都得去伦敦,至少一次。我家距离伦敦大约300多公里,我需要早起坐火车从我家到利兹,再换乘别的火车去伦敦。到了伦敦,主持两场会议,再坐火车回家。我过去常对人们说,为什么我们大冬天的早上五点半就得爬起来,再挤火车到伦敦,然后晚上九点才到家?为什么我们不能召开线上会议呢?他们会说“不,不,不,线上会议不管用,你得来伦敦”。我自己内心嘀咕,我们在线上开会同样高效,为什么还非得大冬天的一大早出门去伦敦?疫情爆发以后,我们不用再一大早赶火车去伦敦开会。火车现在几乎已经空了,尽管我相信疫情结束以后客流会恢复,但我不认为事情会回到以前的样子。所以像我这样的原本每周都要去伦敦,从10:30到16:00开会,晚上9点才能到家的人,现在可以在网上主持会议。所以我认为,这是新冠疫情带来的另一个积极的变化:我们的碳足迹因此降低了,增加了我们对“绿色复苏”的贡献。当然,我不是说疫情是好的,但它让我们不得不反思未来,反思我们应该如何携手应对全球的可持续问题、如何保障全球的水安全。

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