水资源是无限循环的，为什么我们还要节约用水？| 石头科普
从小到大，我们都会被教导节约用水，若是没有随手关水龙头，迎接你的将会是一顿腥风血雨。可是长大了突然有人告诉你，水是无限的——因为水会循环，被我们用掉的水通过各种方式又会回到我们的杯子里，这是一种可再生资源，即使是淡水也是取之不尽用之不竭的。真的是这样吗？难不成这又是科学家们编织的一个谎言？
首先我们得知道水的储存方式。地球上绝大部分水是咸水，淡水占比只有不到3%，这其中冰盖和冰川用水又占了大多数。能够人类直接使用的部分中，地下水占了多数，而地下水中大部分为深层地下水，这么一算，人类能够直接利用的部分好像是少的可怜。不过要是算总量，那依旧是一个非常大的量，量级在百万亿吨级。
水体 | 体积（km3×106） | 占总数的百分比 |
海洋 | 1370 | 97.25 |
冰盖和冰川 | 29 | 2.05 |
地下水 | 9.5 | 0.68 |
湖泊 | 0.125 | 0.01 |
土壤水含量 | 0.065 | 0.005 |
大气层 | 0.013 | 0.001 |
地球表面的水量（PhysicalGeography.net）
中国年用水量在6000亿吨左右[1]，如此推广全球每年用水则不过几万亿吨，人类似乎不用节约用水还能撑上百年？不过，这些水中仅有一小部分能够被人类利用，这个量约为1万亿吨[2]，即使加上这些水资源中被循环的部分，仍然不用乐观。科学界采用基准水压力来描述一个地区用水压力，计算方式为总取水量与可再生水供应之比，数值越高则压力越大，中国北方大部都处于极高的用水压力中。可见，问题不是水循环导致水取之不尽用之不竭，而是即使加上水循环我们也处于极高的用水压力下。
中国基准水压力（钟丽锦等，2016）
不同的水体的水循环中的速度也不一样。大气中的停留时间比较短，平均9天就可以循环一次，大多数河流3个月到6个月循环一次，湖泊时间则主要集中于50年到100年的时间段，而浅层地下水需要百年以前的时间。这些水体是人类用水的主要来源，不过他们正在遭受不同程度的威胁。
地下水：沉降的城市
地下水是城市的主要用水来源之一。然而，地下水的补充是一个缓慢的过程，过度汲取地下水必然导致地表失去支撑而发生沉降。上海自1921年发现沉降到1965年累积沉降了2.63米，天津市从1959—1982年间最大累计沉降量为2.15米。两座城市在减少地下水开采量之后沉降便得到了有效控制[3]。这两座城市通过其他方式获取水源来填补减少地下水造成的亏空。但在西北一些城市，地下水几乎成为了唯一的来源，受此影响，西安钟楼因此下沉了近 400 毫米，矗立千年的唐代建筑大雁塔甚至倾斜了上千毫米[4]。
西安历史文化名片钟楼一直面临着沉降的风险
除此之外，地下水污染也是一个严峻的问题，土壤中的污染物质随着降水被携带至含水层，但我们不知道这些水被污染的具体情况。对地下水的勘探、保护以及可持续利用将成为未来人类用水的一个核心内容[5]。因此，2022年的“世界水日”的主题也定为“珍惜地下水，珍视隐藏的资源”。我国纪念2022年“世界水日”的“中国水周”活动主题则为“推进地下水超采综合治理 复苏河湖生态环境”。
河流与湖泊：取水与污染的困局
如果说地下水因为过于隐秘而难以探查的话，地表径流则没有这样的问题。他们是城市用水的另一主要来源，与人类的关系更为密切，当然，受人类社会发展的影响更为严重。
随着经济社会的发展，我国江河湖泊普遍遭受污染，七大水系无一幸免，而湖泊则普遍富营养化。这种情况在上世纪末本世纪初情况最为严重。七大水系中，淮河、黄河、海河质量相对较差，其中以淮河为最。在淮河流域，盱眙地区曾连续百天呈劣五类，蚌埠甚至出现了“守着淮河喝矿泉水”喝矿泉水的现象，到了2014年，劣五类水质仍占二成河长[6]。在湖泊污染中，滇池的污染首当其冲，作为我国污染防治史上最早启动的治理工程之一，滇池水质目前仍然属于轻度污染与中度富营养化，另一治理难题巢湖则为轻度污染与轻度富营养化[7]。
2015年6月巢湖水藻（安徽网）
河流与湖泊一方面是取水来源，另一方面又是排污主要目的地，社会发展都会促使二者的发展，而二者的需求又相互矛盾。处理这一矛盾目前较为有效的方法便是进行严格的污水处理与水源保护。近年来，在全国几轮环保大督查的严格力度下，一些较为严重水污染问题得到处理，全国水质量有所提升，如何保持这样良好的局面，仍然需要我们很大的努力。
2020全国地表水总体水质状况（2020中国环境公报）
大气：气候变化的威胁
大气是水循环所有水体中更替速度最快的一种，也是最不稳定的一种。亚洲季风区对于这种不稳定的降水深有体会。2021年7月河南的强降水与10月山西的强降水均远远超过历史同期，到了冬天，华南地区又因为缺少降水引发了缺水危机。根据联合国《2020全球水发展公报》，多数地区可用水量的季节变化都比较大，大气降水是这一变化的主要影响因素。
可用水量的季节变化（2020世界水发展公报）
更糟糕的是，气候变化将会加剧这种变化，而且会改变地区间的水分布。气候变化对于降水的影响是科学界极为关注的一个话题，降水极端性随着气候变暖而增强目前基本已经成为科学界的共识。在细节上，研究人员更是发现在天气尺度到月、季节内和年际等各个时间尺度上，降水变率均随全球增温而增强，也是全方位的增强[8]。在全球气候变化的背景下，大多数地区都要面临降水变率增加的局面。干旱与洪涝并存，这将会是多数人要面对的未来。
降水变异性与平均降水量的变化，蓝色与绿色为更多变化（张文霞等，2020）
显然，淡水资源看起来无穷无尽，但可供人类直接使用的水资源是极为紧张的。过去的100年，全球水资源使用量增长了6倍，目前，全球用水量仍在以每年1%的速度增加[9]。摆在我们面前的是越来越大的水缺口以及越来越严重的水危机。
因此，今天我们要思考的不是是否要节约用水，而是如何更好的节约用水。即使身处水资源富裕的地区，也应该树立起节水的意识；除此之外，为了我们未来的健康，我们还应该保护这些珍贵的水资源使其免受污染。保护水资源，就是在为我们的未来保驾护航。
参考文献
[1] 2020年度《中国水资源公报》[J].水资源开发与管理,2021(08):2.
[2] 全球水资源现状[EB/OL].[2017-02-03].http://www.waterfoundation.cn/news/information/212.html.
[3] 中国地质环境信息网.地质灾害--地面沉降[EB/OL]. [2015-05-20].http://www.xian.cgs.gov.cn/kpzs/dxzs/201608/t20160813_358786.html.
[4] 张晓松、韩洁.地下水超采导致西安千年大雁塔倾斜[EB/OL]. [2006-10-11]https://www.cgs.gov.cn/ddztt/ddyw/djgj/mtgz/201603/t20160309_290892.html
[5] UNWATER.GROUNDWATER – MAKING THE INVISIBLE VISIBLE[EB/OL].https://www.worldwaterday.org/learn.
[6] 新华社.淮河流域水污染形势仍严峻 劣五类水质河长占二成[EB/OL]. [2014-10-27]http://www.gov.cn/xinwen/2014-10/27/content_2770893.htm.
[7] 国家环境保护总局.2020中国环境状态公报[R].2020.
[8] Zhang W, Furtado K, Wu P, et al. Increasing precipitation variability on daily-to-multiyear time scales in a warmer world[J]. Science advances, 2021, 7(31): eabf8021.
[9] UNESCO.2020联合国水发展报告[R].2020.
石头
DR.STONE
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科普
撰稿：行思
美编：刘俞伶
DR.STONE · 致力于地球和空间科学科普
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