Водяной след

Водяной след показывает степень использования воды в отношении потребления людьми.Водяной след личности, сообщества или бизнеса определяется как общий объем пресной воды, используемой для производства товаров и услуг, потребляемых отдельным лицом или сообществом или производимых предприятием. Использование воды измеряется в объеме воды, потребляемой (испаряемой) и / или загрязненной в единицу времени. Потенциал воды может быть рассчитан для любой четко определенной группы потребителей (например, отдельного лица, семьи, деревни, города, провинции, штата или нации) или производителей (например, общественная организация, частное предприятие или сектор экономики) для единый процесс (например, выращивание риса) или для любого продукта или услуги.

Традиционно с точки зрения производства использовалось водопользование путем количественного определения следующих трех столбцов водопользования: водозабора во внутреннем, сельскохозяйственном и промышленном секторах. Хотя это дает ценные данные, это ограниченный способ взглянуть на использование воды в глобализованном мире, в котором продукты не всегда потребляются в стране их происхождения. Международная торговля сельскохозяйственной и промышленной продукцией фактически создает глобальный поток виртуальной воды или воплощенной воды (аналогичной понятию воплощенной энергии).

В 2002 году была введена концепция водного следа, чтобы иметь индикатор потребления воды, основанный на потреблении, который мог бы предоставить полезную информацию в дополнение к традиционным показателям водопользования, основанным на производственном секторе. Это аналогично концепции экологического следа, введенной в 1990-х годах. Отвод воды – это географически явный показатель, который не только показывает объемы использования воды и загрязнения, но также и местоположения. Таким образом, он дает понять, как экономический выбор и процессы влияют на наличие адекватных водных ресурсов и других экологических реалий по всему миру (и наоборот).

Наличие воды
В глобальном масштабе около 4 процентов осадков, падающих на землю каждый год (около 117 000 км 3 (28 000 кубических миль)), используется в дождевом земледелии, а около половины подвергается испарению и транспирации в лесах и других природных или квазиестественных ландшафтах , Оставшаяся часть, которая идет на пополнение подземных вод и поверхностный сток, иногда называют «совокупными фактическими возобновляемыми пресноводными ресурсами». Его величина в 2012 году оценивалась в 52 579 км 3 (12 614 кубических миль) в год. Он представляет собой воду, которая может использоваться как в потоке, так и после выхода из поверхностных и подземных источников. Из этого остатка в 2007 году было изъято около 3918 км 3 (940 кубометров), из которых 2722 км 3 (653 кубометров), или 69%, были использованы сельским хозяйством, а 734 км 3 (176 кубометров) или 19 процентов, другой отраслью. Большая часть сельскохозяйственного использования отобранной воды предназначена для орошения, которая использует около 5,1 процента от общего объема реальных возобновляемых ресурсов пресной воды. За последние сто лет мировое водопользование быстро растет.

Определение и меры

Голубая вода
Голубой водный след – это объем воды, которая поступает из поверхностных или грунтовых вод (озера, реки, водно-болотные угодья и водоносные горизонты) и либо испаряется (например, при орошении сельскохозяйственных культур), либо включается в продукт, либо берется из одного водоема и вернулся в другой, или вернулся в другое время. Орошаемое земледелие, промышленное и бытовое водопользование могут иметь синий след.

Площадь зеленой воды
Площадь зеленой воды – это количество воды от осадков, которое после хранения в корневой зоне почвы (зеленая вода) либо теряется при эвапотранспирации, либо заложено растениями.Это особенно актуально для сельскохозяйственной, садоводческой и лесной продукции.

Серая вода
Серая вода – это объем воды, необходимый для разбавления загрязняющих веществ (промышленные сбросы, просачивание из хвостохранилищ при добыче полезных ископаемых, необработанные муниципальные сточные воды или неточечные источники загрязнения, такие как сельскохозяйственный сток или городской сток) до такой степени, чтобы качество воды соответствует согласованным стандартам качества воды. Он рассчитывается как:


где L – загрязняющая нагрузка (как массовый поток), cmax максимально допустимая концентрация и cnat естественная концентрация загрязняющего вещества в принимающем водоеме (оба выражены в массе / объеме).

Расчет для разных участников
Водяной след процесса выражается как объемный расход воды. Продукт представляет собой весь след (сумму) процессов в его полной цепочке поставок, деленный на количество единиц продукции. Для потребителей, предприятий и географического района водный след указывается как объем воды за раз, в частности:

То, что потребитель является суммой следа всех потребляемых продуктов.
Это сообщество или нация является суммой для всех ее членов, соответственно. жители.
Дело в бизнесе – это след всех произведенных товаров.
Географически очерченная область является следствием всех процессов, предпринимаемых в этой области. Виртуальным водным балансом области является чистый импорт виртуальной воды Vi, net, определяемый как разница валового импорта Vi виртуальной воды от ее валового экспорта Ve. Водный след национального потребления WFarea, nat является результатом этого как суммы водного следа национального района и его виртуального водного баланса.

история
Концепция водного следа была придумана в 2002 году Ардженом Хоекстра, профессором по управлению водными ресурсами в Университете Твенте, Нидерланды, а также соучредителем и научным руководителем Сети по водным следам при работе в Институте ЮНЕСКО-ИГЕ по воде Образование, как показатель для измерения количества потребляемой и загрязненной воды для производства товаров и услуг по всей цепочке поставок. Водяной след – это один из показателей экологического следа, который также включает углеродный след и площадь поверхности земли. Концепция водного следа еще больше связана с идеей виртуальной торговли водными ресурсами, введенной в начале 1990-х годов профессором Джоном Алланом (лауреат премии Стокгольмской премии воды в Стокгольме). Наиболее сложными публикациями о том, как оценивать следы воды, является отчет 2004 года о водном следе наций от ЮНЕСКО-ИГЕ, книга 2008 года «Глобализация воды» и руководство 2011 года. Руководство по оценке воздействия на воду: определение глобального стандарта.Сотрудничество между ведущими мировыми институтами на местах привело к созданию в 2008 году Сети по водным следам.

Сеть слежения за водой (WFN)
Сеть слежения за водой – это международное учебное сообщество (некоммерческая организация по законодательству Нидерландов), которое служит платформой для обмена знаниями, инструментами и нововведениями между правительствами, предприятиями и сообществами, которые обеспокоены растущим дефицитом воды и увеличением уровня загрязнения воды и их воздействия на людей и природу. Сеть состоит из около 100 партнеров из всех секторов – производителей, инвесторов, поставщиков и регуляторов, а также неправительственных организаций и научных кругов. Он описывает свою миссию следующим образом:

Предоставлять научно обоснованные, практические решения и стратегические идеи, позволяющие компаниям, правительствам, отдельным лицам и мелким производителям преобразовывать то, как мы используем и используем пресную воду в пределах земли.

Международный стандарт
В феврале 2011 года Сеть по водным следам в рамках глобальных совместных природоохранных организаций, компаний, научно-исследовательских учреждений и ООН запустила Глобальный стандарт по водным следам. В июле 2014 года Международная организация по стандартизации выпустила ИСО 14046: 2014 «Экологический менеджмент – Принципы, принципы и руководящие принципы в отношении воды», чтобы обеспечить практическое руководство для практиков из разных слоев общества, таких как крупные компании, государственные органы, неправительственные организации, академических и исследовательских групп, а также малых и средних предприятий для проведения оценки качества воды. Стандарт ИСО основан на принципах оценки жизненного цикла (LCA) и может применяться для различных видов оценки продуктов и компаний.

Оценка жизненного цикла использования воды
Оценка жизненного цикла (ДМС) представляет собой систематический, поэтапный подход к оценке экологических аспектов и потенциальных воздействий, связанных с продуктом, процессом или обслуживанием. «Жизненный цикл» относится к основным видам деятельности, связанным с продолжительностью жизни продукта, от его производства, использования и технического обслуживания до его окончательного удаления, а также в том, что касается приобретения сырья, необходимого для производства продукта. Таким образом, был разработан метод оценки экологических последствий потребления пресной воды. В нем конкретно рассматривается ущерб, нанесенный трем областям защиты: здоровье человека, качество экосистем и ресурсы. Рассмотрение потребления воды имеет решающее значение в тех случаях, когда речь идет о водоемких продуктах (например, сельскохозяйственных товарах), которые должны пройти оценку жизненного цикла. Кроме того, региональные оценки одинаково необходимы, так как влияние использования воды зависит от ее местоположения.Короче говоря, LCA важна, так как она определяет влияние использования воды на определенные продукты, потребители, компании, страны и т. Д., Которые могут помочь уменьшить количество используемой воды.

Водяной след продукции
Водяной след продукта представляет собой общий объем пресной воды, используемой для производства продукта, который суммируется на разных этапах производственной цепочки.Водяной след продукта относится не только к общему объему используемой воды; это также относится к тому, где и когда используется вода. Сеть Water Footprint Network поддерживает глобальную базу данных о водном следе продуктов: WaterStat.

Водяные следы, связанные с различными диетами, сильно различаются, и большая часть изменений, как правило, связана с уровнями потребления мяса. В приведенной ниже таблице приводятся некоторые примеры оценочных глобальных средних водных следов некоторых сельскохозяйственных продуктов.

Продукт Средний средний уровень воды, л / кг
миндаль, обстрелянный 16194
говядина 15415
шоколад 17196
хлопковая линта 9114
салат 238
молоко 1021
оливковое масло 14430
помидоры свежие 214
помидоры, сушеные 4275
ванильные бобы 126505
белый хлеб 1608

Водный след компаний
Водяной след бизнеса, «корпоративный водный след», определяется как общий объем пресной воды, который прямо или косвенно используется для запуска и поддержки бизнеса.Общий объем водопользования связан с использованием результатов бизнеса. Водяной след бизнеса состоит из воды, используемой для производства / производства или для поддержки деятельности и косвенного использования воды в цепочке поставок производителя.

Carbon Trust утверждает, что более надежный подход заключается в том, чтобы предприятия выходили за рамки простого объемного измерения для оценки всего диапазона воздействия воды со всех сайтов. Его работа с ведущей мировой фармацевтической компанией GlaxoSmithKline (GSK) проанализировала четыре ключевые категории: доступность воды, качество воды, воздействие на здоровье и лицензию на эксплуатацию (включая репутационные и регуляторные риски), с тем чтобы GSK мог количественно измерить и достоверно сократить в годовом исчислении.

Компания Coca-Cola насчитывает около тысячи заводов в 200 странах. Приготовление напитка требует много воды. Критики говорят, что его водный след был большим. Coca-Cola начала изучать ее устойчивость к воде. В настоящее время он поставил перед собой цель сократить свой водный след, такой как обработка воды, которую он использует, чтобы она возвращалась в окружающую среду в чистом состоянии. Другая цель – найти устойчивые источники сырья, которое оно использует в своих напитках, таких как сахарный тростник, апельсины и кукуруза.Благодаря улучшению качества воды компания может сократить расходы, улучшить окружающую среду и принести пользу сообществам, в которых она работает.

Водяной след отдельных потребителей
Водяной след индивидуума относится к сумме их прямого и косвенного использования пресной воды. Прямое использование воды – это вода, используемая дома, в то время как косвенное использование воды относится к общему объему пресной воды, который используется для производства потребляемых товаров и услуг.

Средний глобальный водный след человека составляет 1385 м3 в год. Жители некоторых стран-примеров имеют водные следы, как показано в таблице:

народ ежегодный водный след
Китай 1,071 м 3
Финляндия 1,733 м 3
Индия 1,089 м 3
Великобритания 1,695 м 3
Соединенные Штаты 2,842 м 3

Водный след наций
Водяной след нации – это количество воды, используемой для производства товаров и услуг, потребляемых жителями этой страны. Анализ водного следа наций иллюстрирует глобальный аспект водопотребления и загрязнения, демонстрируя, что несколько стран в значительной степени полагаются на иностранные водные ресурсы и что (модели потребления) во многих странах значительно и по-разному влияют на то, как и сколько воды потребляется и загрязняется в других местах Земли. Международные водные зависимости существенны и, вероятно, будут расти с продолжающейся либерализацией мировой торговли. Наибольшая доля (76%) фактических потоков воды между странами связана с международной торговлей сельскохозяйственными культурами и сельскохозяйственными продуктами. Торговля продуктами животноводства и промышленной продукцией способствовала 12% к глобальным виртуальным потокам воды. Четыре основных прямых фактора, определяющих водный след страны: объем потребления (связанный с валовым национальным доходом); (например, высокий или низкий уровень потребления мяса); климат (условия роста); и сельскохозяйственная практика (эффективность использования воды).

Производство или потребление
Оценка общего использования воды в связи с потреблением может быть достигнута с обоих концов цепочки поставок. Объем производства воды оценивает, сколько воды из местных источников используется или загрязнено для обеспечения товаров и услуг, производимых в этой стране. Водяной след потребления страны рассматривает количество воды, используемой или загрязненной (локально, или в случае импортируемых товаров, в других странах) в связи со всеми товарами и услугами, которые потребляются жителями этой страны.Объем производства и потребления воды также может быть оценен для любой административной единицы, такой как город, провинция, речной бассейн или весь мир.

Абсолютный или душевный
Абсолютный водный след – общая сумма водных следов всех людей. Пограничный водный ландшафт страны (водный след страны, разделенный на количество жителей) может использоваться для сравнения его водного следа с количеством других стран.

Глобальный водный след в период 1996-2005 годов составлял 9.087 Гм3 / год (миллиард кубических метров в год, или 9.087.000.000.000.000 литров в год), из которых 74% были и зеленые, 11% голубые, 15% серые. Это средняя сумма на душу населения 1,385 Гм3 / год или 3,800 литров на человека в день. В среднем 92% из них приходится на долю потребляемой сельскохозяйственной продукции, 4,4% – на потребляемую промышленную продукцию, 3,6% – на водопотребление в домашних условиях. Глобальный водный след, связанный с производством товаров для экспорта, составляет 1,762 Gm3 / y.

В абсолютном выражении Индия является страной с самым большим водным пространством в мире, всего 987 Гм3 / год. В относительном выражении (т. Е. С учетом численности населения) население США имеет наибольший водный след, с 2480 м3 / год на душу населения, за которым следуют люди в южно-европейских странах, таких как Греция, Италия и Испания (2300-2400 м3 / год на душу населения). Высокие следы воды также можно найти в Малайзии и Таиланде. Напротив, китайский народ имеет относительно низкий уровень воды на душу населения, в среднем 700 м3 / год. (Эти цифры также относятся к периоду 1996-2005 годов)

Внутренний или внешний
Внутренний водный след – это количество воды, используемой из внутренних водных ресурсов; внешний водный след – это количество воды, используемой в других странах для производства товаров и услуг, импортируемых и потребляемых жителями страны. При оценке водного следа нации крайне важно учитывать международные потоки виртуальной воды (также называемой воплощенной водой, то есть используемой или загрязненной в связи со всеми сельскохозяйственными и промышленными товарами), уходящих и въезжающих в страну. При использовании внутренних водных ресурсов в качестве отправной точки для расчета водного следа на национальном уровне следует вычесть виртуальные потоки воды, которые выходят из страны, и добавлять виртуальные потоки воды, которые поступают в страну.

Внешняя часть водного следа нации сильно отличается от страны к стране. Некоторые африканские страны, такие как Судан, Мали, Нигерия, Эфиопия, Малави и Чад, практически не имеют внешнего водного следа, просто потому, что у них мало импорта. Некоторые европейские страны, с другой стороны, например, Италия, Германия, Великобритания и Нидерланды имеют внешние водные следы, которые составляют 50-80% от их общего объема воды. Сельскохозяйственные продукты, которые в среднем в наибольшей степени способствуют внешним водным следам наций, – это мясо говядины, соя, пшеница, какао, рис, хлопок и кукуруза.

В число 10 крупнейших виртуальных стран-экспортеров воды, на долю которых приходится более половины глобального виртуального экспорта воды, входят Соединенные Штаты (314 Gm3 / год), Китай (143 Gm3 / год), Индия (125 Gm3 / год), Бразилия (112 Gm3 / год), Аргентина (98 Gm3 / год), Канада (91 Gm3 / год), Австралия (89 Gm3 / год), Индонезия (72 Gm3 / год), Франция (65 Gm3 / year) и Германия (64 Гм3 / год).

В число 10 крупнейших виртуальных стран, импортирующих воду, входят США (234 Gm3 / year), Япония (127 Gm3 / год), Германия (125 Gm3 / год), Китай (121 Gm3 / год), Италия (101 Gm3 / year) , Мексика (92 Gm3 / year), Франция (78 Gm3 / год), Соединенное Королевство (77 Gm3 / год) и Нидерланды (71 Gm3 / год).

Европа
Каждый гражданин ЕС потребляет в среднем 4 815 литров воды в день; 44% используется в производстве электроэнергии, прежде всего для охлаждения тепловых станций или атомных электростанций. Годовой объем потребления энергии в ЕС 27 в 2011 году составил в млрд. М3: для газа 0,53, угля 1,54 и ядерного 2,44. В 2012 году энергия ветра не позволяла использовать 387 миллионов кубических метров (м³ м³) воды, избегая расходов в 743 миллиона евро.

Использование воды в окружающей среде
Хотя использование воды в сельском хозяйстве включает в себя предоставление важных наземных экологических ценностей (как описано в разделе «Водный след продукции» выше), и большая «зеленая вода» используется для сохранения лесов и диких земель, существует также непосредственное природопользование (например, поверхностные воды), которые могут быть выделены правительствами. Например, в Калифорнии, где проблемы с водопользованием иногда являются серьезными из-за засухи, около 48 процентов «выделенного водопользования» в среднем водном году относится к окружающей среде (несколько больше, чем к сельскому хозяйству). Такое использование воды в окружающей среде предназначено для поддержания потоков, поддерживающих водные и прибрежные места обитания, поддержания влажных вод и т. Д.

Критика водного следа и виртуальной воды
Недостаточное рассмотрение последствий предлагаемой политики водосбережения для фермерских хозяйств
По словам Денниса Викельнса из Международного института управления водными ресурсами: «Хотя одна из целей виртуального анализа воды заключается в описании возможностей для улучшения безопасности воды, почти нет упоминания о потенциальном воздействии рецептов, возникающих в результате этого анализа на фермерских хозяйствах в промышленно развитых или развивающимся странам. Необходимо более тщательно учитывать присущие изъяны в перспективах виртуальных вод и водных объектов, особенно при поиске руководящих указаний в отношении политических решений ».

Региональный дефицит воды следует принимать во внимание при интерпретации водного следа
Применение и интерпретация водных следов иногда могут использоваться для содействия промышленной деятельности, которые приводят к легкой критике определенных продуктов.Например, 140 литров, необходимых для производства кофе на одну чашку, могут не нанести вреда водным ресурсам, если их выращивание происходит главным образом во влажных районах, но может повредить в более засушливых районах. Следует также учитывать другие факторы, такие как гидрология, климат, геология, топография, население и демография. Тем не менее, расчеты с высокой производительностью воды указывают на то, что экологическая проблема может быть уместной.

Использование термина «след» может также путать людей, знакомых с понятием углеродного следа, поскольку концепция водного следа включает в себя суммы количества воды, не обязательно оценивая соответствующие воздействия. Это в отличие от углеродного следа, где выбросы углерода не просто сводятся, а нормализуются выбросами CO2, которые в глобальном масштабе идентичны, что объясняет экологический ущерб. Разница обусловлена ​​несколько более сложной природой воды; будучи вовлеченным в глобальный гидрологический цикл, он выражается в условиях как местных, так и региональных через различные формы, такие как речные бассейны, водоразделы, вплоть до грунтовых вод (как часть более крупных систем водоносных горизонтов).

Устойчивое водопользование
Устойчивое водопользование предполагает тщательную оценку всего источника чистой воды для установления текущих и будущих показателей использования, последствия использования как по течению, так и в более широкой области, где может использоваться вода, и влияние загрязненных водных потоков на окружающей среды и экономического благополучия области.Это также предполагает реализацию социальной политики, такой как ценообразование на воду, для управления потреблением воды. В некоторых населенных пунктах вода может также иметь духовную значимость, и использование такой воды может потребовать учета таких интересов. Например, маори считают, что вода является источником и основой всей жизни и имеет много духовных ассоциаций с водой и местами, связанными с водой. В национальном и глобальном масштабах устойчивость водных ресурсов требует стратегического и долгосрочного планирования для обеспечения определения надлежащих источников чистой воды и понимания и принятия экологических и экономических последствий такого выбора.Повторное использование и рекультивация воды также являются частью устойчивости, включая воздействие на нижнем течении как на поверхностные, так и на грунтовые воды.

Отраслевые распределения использования отобранной воды
Несколько стран оценивают секторальное распределение использования воды, изъятой из поверхностных и подземных источников. Например, в Канаде в 2005 году было использовано 42 млрд. М3 изъятой воды, из которых около 38 млрд. М3 были пресноводными.Распределение этого использования среди секторов было: производство термоэлектрической энергии 66,2%, производство 13,6%, жилые 9,0%, сельское хозяйство – 4,7%, коммерческие и институциональные 2,7%, системы водоподготовки и распределения 2,3%, добыча 1,1% и добыча нефти и газа 0,5 %. 38 миллиардов кубометров пресной воды, отобранных в этом году, можно сравнить с годовым доходом пресной воды в стране (с учетом потока) в размере 3 472 миллиардов кубометров. Отраслевое распределение во многих отношениях во многих отношениях в США, где на сельское хозяйство приходится около 39% изъятий пресной воды, производство тепловой энергии – 38%, промышленные 4%, жилые 1% и горнодобывающая промышленность (включая нефть и газ) – 1%.

В сельскохозяйственном секторе изъятое использование воды предназначено для орошения и для скота. В то время как все орошения в США (включая потерю в транспортировке оросительной воды) составляют около 38 процентов изъятого США пресноводного использования, оросительная вода, используемая для производства кормов для скота и фуража, оценивается примерно в 9 процентов, и других видов использования пресной воды для животноводства (для выпивки, промывки помещений и т. д.) оценивается примерно в 0,7 процента. Поскольку сельское хозяйство является основным пользователем отобранной воды, важны изменения в величине и эффективности использования воды. В США с 1980 года (когда пик потребления отобранной воды сельского хозяйства достиг максимума) до 2010 года произошло сокращение потребления сельхозпродукции на 23 процента, в то время как объем сельскохозяйственного производства в США за этот период увеличился на 49 процентов.

В США данные о применении ирригационных вод собираются в пятилетнем обследовании орошения фермы и ранчо, проводимом в рамках переписи сельского хозяйства. Такие данные свидетельствуют о значительных различиях в использовании оросительной воды в различных сельскохозяйственных секторах. Например, около 14 процентов земель кукурузы для зерна и 11 процентов земель сои в США орошаются, по сравнению с 66 процентами растительных земель, 79 процентов садовых земель и 97 процентов рисовых земель.