水污染与水质管理 | One Earth 2月刊论文精选
地球科学
Earth science
水清若空 遥将海通
在撰写本月的社论时，有关干旱的报道充斥着头条新闻。在全球经历了一年的极端天气和前所未有的干旱灾难之后，东非地区的人口遭受了新一轮水资源不安全的后果 – 那里的降雨量低于正常水平，正威胁着饥荒。然而，尽管全球对水资源获取危机的认识不断提高，一种更为隐匿的挑战却在不断蔓延：日益严重的水污染。
世界各地的淡水系统，无论是地表还是地下，其质量都严重退化。气候变化、栖息地破碎化和资源开采的确令退化的趋势有增无减，但我们每天每分每秒制造的废物才是导致水污染的主要元凶。随着人口的增长和消费率的飙升，我们的浪费也在增加。全球80%的废水（工业废水和生活废水）在返回生态系统之前未经处理，据估计，每天有200万吨污水、农业废水和工业化学品排入世界各地的水体。污染源各不相同，但农业径流造成的扩散污染往往占主导地位。即使在管理措施良好、环境法规严格的国家，过量的营养物质（导致富营养化）和农药浓度超过建议的水平，也会限制全球水道的泛滥。来自家庭的未经处理的废水提供了额外的营养物质和有机物，并伴随着来自食品和饮料、纺织、印刷和制造业的工业化合物，包括重金属、溶剂和化学染料。这些来源理论上更容易监管，但却事与愿违。而随着新兴化工产品的推陈出新，一组新兴污染物出现了：药品、工业化学品和微塑料。
无处不在的污染浪潮所产生的有害影响是多方面的，但有些影响更为突出，最为明显的是对环境和人类健康与福祉的影响。据估计，生物多样性损失的三分之一可归因于各种污染类型，腹泻、霍乱、痢疾和伤寒等水传播疾病每年夺走160万人的生命。在联合国“生态系统恢复十年”的旗帜下，恢复退化淡水栖息地的努力继续取得进展，但如果不加以解决，农业的持续扩张和化肥的使用可能会破坏进展。同样，正如Lina Taing在本期中所讨论的，全球水、环境卫生和卫生（WASH）项目正在加快步伐，尽管在过去半个世纪里投资总额达4000亿美元，但由于过多专注于技术解决方案的努力，如集中排水系统，基本上未能扭转与水污染相关的疾病。而对新出现的污染物的影响，仍然知之甚少。
一个常被忽视，但十分重要的问题是，除了与人类和环境健康相关的可持续发展目标（SDG）外，水质差可能对所有SDG产生连锁影响。在污染水源较为普遍的欠发达国家，妇女和儿童往往被迫进行漫长而危险的旅程，以获得清洁的水，这对平等、生计和教育产生了影响。虽然农业是污染的主要来源，但也可能造成伤亡：3600万公顷的土地被污水灌溉，对农民和消费者都构成了严重风险。河流、湖泊和地下水对经济增长的各个方面都至关重要，并在众多就业部门直接为数亿人的生计做出贡献。正如联合国水资源组织（UN-Water）主席、国际农业发展基金主席Gilbert F Houngbo在本月的问答中所概述的那样，水影响着每一项可持续发展目标。
如果缺乏有保障的优质水供应，就不可能实现一个稳定、公平和可持续的社会，然而，尽管上述趋势令人担忧，但更令人担忧的是我们对相关知识的缺乏。据估计，在过去30年中，非洲、亚洲和拉丁美洲几乎所有河流的水污染都在恶化，但由于缺乏数据，无法准确估计全球淡水污染。正如本月的初级读物中详细讨论的那样，在缺乏监控的情况下，可能很难确定管理活动和政策的有效性。在全球范围内，环境水质和水资源很少受到监测，有时甚至根本不受监测。在进行监测的地方，往往缺乏基于证据的管理决策所需的空间或时间数据。财政限制往往会限制监测的有效性，特别是在最需要监测的低收入国家。水资源的跨界性质带来了进一步的复杂性，需要机构间合作。可持续发展目标指标6.3.2旨在通过每年确定五个成本低廉且易于测量的水质特征来简化难题。然而，自2017年推出以来，其普及率仍然处于低位，特别是在低收入国家。
当然，我们已经取得了一些进展。由于联合国水机制，现在有一个单一的平台来统一多个机构的监测工作。可持续发展目标6的综合监测倡议支持各国监测其水资源状况，包括水质。但归根结底，有效水监测的责任在于各个国家，而且仍然存在巨大的数据缺口。研究可以发挥重要作用。可由当地社区操作的具有更高精确度、精确度、连接性和具有弹性的水监测设备有助于填补剩余差距，尤其考虑到当地情况的适用性。然而，水质挑战需要的不仅仅是技术修复。对清洁水资源在多大程度上支持社会经济发展、健康和整体福祉的认识、理解和考量，对于激励改进所需的投资至关重要。如果我们无法控制水质，改善水资源可得性将显得毫无意义。
One Earth 2月刊已于2月18日上线
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我们特意为大家精选了发表在 One Earth 2022年2月刊的11篇文章，供大家详细了解。
声音：从废水到资源
80%的废水未经处理或未被重复使用，加剧了水质挑战，尤其是在脆弱社区。这个声音问道：我们如何改善废水管理，将废水转化为资源？
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评论文章：安全饮水、卫生和个人卫生是白日梦吗？
“水就是生命”这句格言强调了水对人类健康的重要性。不幸的是，每年有160万人死于不安全的水、卫生和个人卫生（WASH）。我们迫切需要通过加快保护公共卫生和水资源的行动，制定和加强预防与清洗有关的死亡的保障措施。
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评论文章：持续退化：全球水质挑战和需要采取的行动
自20世纪90年代以来，全球范围内的水资源退化已经恶化，预计还会进一步升级，导致对人类健康和环境的威胁和负面影响增加。全球水质挑战需要紧急关注，并采取一致的知情行动，以避免在不久的将来出现全球水资源困境。
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科普读物：水质监测在环境水可持续利用中的作用
领域专家非常清楚地看到，人类活动正在深刻地改变淡水生态系统的健康和功能，使其脱离自然状态。水生生态系统正在遭受生物多样性的丧失，并日益成为人为污染的汇和管道。由于我们在大规模充分监测环境水质的能力、能力和意愿方面存在重大缺陷，因此这种情况的详细程度和影响尚不清楚。为了扭转这一趋势，并了解我们将周围水体恢复到更可持续基线的能力，我们需要做出社会承诺，加强对全球淡水的监测。在这本初级读物中，我们将讨论协调水监测项目的现状、差距和未来需求。如果没有持续的定期监测、干预和管理，水生生态系统和环境的健康，以及我们自身的健康、繁荣和福祉，将受到永久和不可逆转的损害。
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问与答：低资源社区水处理的数据驱动方法：对话Andrea Johnson
美国慈善机构“绿色赋权”（Green Empowerment）的执行董事安德里亚·约翰逊（Andrea Johnson）与世界各地的农村社区和合作伙伴合作，她最近与One Earth谈论了拉丁美洲的水处理挑战，以及他们赢得RELX环境挑战的氯管理系统。
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问与答：促进人人享有清洁水的未来：对话Gilbert F. Houngbo
联合国水资源组织（UN-Water）主席、国际农业发展基金（IFAD）主席吉尔伯特·F·霍恩博（Gilbert F.Houngbo）最近在One Earth上谈到了为所有人确保水质以实现可持续未来所面临的挑战和机遇。
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前瞻文章：确定2030年和2050年的可持续发展目标空间
随着可持续发展目标（SDG）的确立，世界各国同意为所有人创造一个繁荣、社会包容和环境可持续的未来。然而，这一雄心壮志暴露了基于科学的见解中的一个关键差距，即如何同时实现17项可持续发展目标。定量的目标寻求情景研究有助于探索所需的系统转换。这需要明确定义“目标空间”用于监测可持续发展目标实施情况的169个目标和232个指标不能用于此；它们太多、太宽泛、没有结构，有时也没有定量的表述。在这里，我们提出了一套简化的基于科学的指标和相关的目标值，这些指标和目标值是可量化和可操作的，以使情景分析具有意义、相关性，并且足够简单，能够透明和可传播。这36个目标基于可持续发展目标、现有多边协议、文献和专家评估。它们将2050年作为一个长期参考点。这个目标空间可以指导研究人员开发新的可持续发展途径。
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前瞻文章：为跨学科团队将合作性自治扩展到自然科学领域
气候变化和2019冠状病毒疾病等需要解决的问题需要真正的跨学科方法来实现有效的合作。有几种研究方法可以识别复杂问题的组成部分和相互作用；然而，合作的自我民族志提供了一种经验方法来收集和分析导致变革的自我反思。在这里，我们展示了一个合作性自我民族志的案例研究，作为一种工具，通过建设性地揭示和解决深刻的、往往看不见的学科分歧，在一群自然科学家和社会科学家之间转变研究实践。我们问，“自然科学家和社会科学家如何才能真正接受、尊重和分享彼此的方法，来研究需要解决的邪恶问题？”这项研究表明，思想开放、忠诚的合作者可以成功地弥合学科分歧，他们准备承认自己在研究中带来的学术偏见，并以此作为优势平台。
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综述文章：二氧化碳捕获和利用的巴黎兼容性限制
巴黎协定的温度目标要求全球二氧化碳排放量到2030年减半，到2050年达到净零排放。二氧化碳捕获和利用（CCU）技术被认为有望实现温度目标。本文基于生命周期排放和技术成熟度标准，研究了使用大气、生物或化石CO2的CCU技术是否与巴黎兼容。我们系统地收集并协调了这两个标准的CCU技术信息，发现技术准备水平（TRL）为6或更高的CCU可以在2030年在建筑材料、强化石油开采、园艺业和一些化学品方面与巴黎兼容。在2050年，考虑到所有TRL，我们表明，只有永久储存二氧化碳或仅使用零排放能源生产的产品才能与巴黎兼容。我们的研究结果表明，研究和政策应侧重于加速发展可能实现（接近）零净排放的CCU技术，避免CCU技术在净减排有限的情况下锁定。
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原创研究：实现碳中和使中国实现工业用水目标
全球最大的二氧化碳排放国中国正式承诺2060实现碳中和，重点是工业部门的脱碳。由于严重缺水，到2030年，中国还对工业用水实行严格限制。因此，工业在应对该国气候和水资源挑战方面发挥着至关重要的作用。然而，随着排放量的减少，工业用水是会减少还是会增加，目前尚不清楚。通过数值模型和企业级用水数据的结合，我们发现，实现碳中和可以潜在地减少工业用水的四分之一，并满足严格的工业用水目标。然而，在省级层面，31个省份中有9个将在碳中和的未来努力满足用水目标，除非政策制定者部署更协调的气候水战略。
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视觉地球：揭示生态：径流绿化
佛罗里达州High Springs的圣达菲河（Santa Fe River）的一幅提花织锦被分解成图画，突出了粘糊糊的、绿色的、海藻表面的水，以及越来越多的磷和氮进入我们曾经蔚蓝的河流、湖泊、泉和海洋的问题。揭示生态：径流绿是Bethany Taylor绘制的一幅令人惊叹的壁画，他用一根线创造了空灵的绘画装置，展示了我们日益严重的水污染问题的惊人真相。与世界上许多其他地方一样，佛罗里达州的水每年都会受到污水、杀虫剂、肥料和肥料处理不当造成的污染产生的有毒径流的威胁。这些不受控制的工业和农业做法所产生的有毒藻类实际上正在阻塞我们的水道，造成对人类和野生动物都有害的生态死区。
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One Earth
Volume 5 Issue 2
Feb 18, 2022
关于One Earth
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