水资源保护

水体保护(Water conservation)包括可持续管理淡水自然资源,保护水圈以及满足当前和未来人类需求的所有政策,战略和活动。 人口,家庭规模,增长和富裕都会影响用水量。 气候变化等因素增加了对天然水资源的压力,特别是在制造业和农业灌溉方面。 许多美国城市已经实施了旨在节约用水的政策,取得了很大成功。

水资源保护工作的目标包括:

确保从生态系统中抽取淡水不超过其自然替代率的后代可用水。
作为抽水,输送和废水处理设施的节能消耗大量能源。 在世界上一些地区,超过15%的总用电量用于水管理。
在最大限度地减少人类用水量的生境保护有助于保护当地野生动物和迁徙水禽的淡水栖息地,同时保护水质。

水污染的原因
在地表水域
从空中飞机进入污染物
工业或交通事故中释放的污染物(例如油轮事故,事故或工厂的重大火灾)
农药
排放未经处理的污水
通过洗掉过度施肥的农田

在地下水中
私人家庭,工业和商业中非法存放的废物的水溶性或液体成分
下水道管道泄漏的废水
粪肥和粪肥过量施肥主要来自工厂化养殖
工业或商业企业中有意或无意释放的污染物(例如未检测到的线路泄漏,员工的疏忽行为,工业事故,早期也因缺乏对问题的认识)
矿物油,除冰盐和运输和运输残留物
来自农业的农药

策略
有利于水体保护(节约用水)的关键活动如下:

有益于减少水的流失,使用和浪费资源。
避免对水质造成任何损害。
改善水管理做法,减少使用或增加水的有益使用。
节水的一个策略是雨水收集。 挖掘池塘,湖泊,运河,扩建水库,以及在家中安装雨水捕集管道和过滤系统是收集雨水的不同方法。 收获和过滤的雨水可用于厕所,家庭园艺,草坪灌溉和小规模农业。

水资源保护的另一项战略是保护地下水资源。 当降水发生时,一些人会渗入土壤并进入地下。 这个饱和区的水被称为地下水。 地下水的污染导致地下水供应不能用作新鲜饮用水的资源,受污染的地下水的自然再生可能需要数年才能补充。 潜在地下水污染源的一些例子包括储罐,化粪池系统,不受控制的危险废物,垃圾填埋场,大气污染物,化学品和道路盐。 地下水的污染减少了可用淡水的补给,因此通过保护地下水资源免受污染采取预防措施是节约用水的一个重要方面。

另一项水资源保护战略是采用可持续的地下水资源利用方法。 地下水由于重力而流动并最终排入溪流中。 过量抽取地下水会导致地下水位下降,如果继续下去,就会耗尽资源。 地面和地表水相互连接,地下水的过度使用可以减少,并且在极端情况下,减少湖泊,河流和溪流的供水。 在沿海地区,过度抽水会增加海水入侵,导致地下水供应受到污染。 地下水的可持续利用对于水资源保护至关重要。

水资源保护战略的一个基本组成部分是沟通和教育对不同水资源计划的推广。 开发向土地管理者,决策者,农民和公众开展科学教育的沟通是水资源保护中使用的另一项重要战略。 在制定管理计划以保护该系统时,沟通水系统如何工作的科学是一个重要方面,并且通常用于确保将正确的管理计划付诸实施。

水污染的影响
今天,几乎不可能将近地表地下水用于饮用水,因为“饮用水条例”规定,除其他外,饮用水中可检测到不超过50毫克硝酸盐/升。 因此,更深的地下水资源被用于饮用水。

节水措施
进行水净化的目的是将人类使用水及其周围环境的影响降低到可容忍的程度。 在欧盟领域,水框架指令将实现良好的生态状况定义为水质和水保护的目标。 在国家一级,这项任务首先是水法。 但是在环境法领域的其他法律都有水保护的目标,在德国它主要是联邦排放控制法,工业设备,艺术现状的应用。 现有技术是欧盟在BREF中发布的“最佳可行技术”(BAT)的同义词,并具有“BAT结论”的约束力。

水污染控制措施可以是:

适应农业管理,例如通过侵蚀预防,粪便分析和施肥 – 以及最大限度减少杀虫剂,通过在玉米田上饲养红羊茅来减少养分积累
避免使用水或对环境有害的物质,避免水污染。
减少由于在收集地点保留而对水生环境和环境有害的物质的进入(例如在过滤,絮凝,生物废水处理,活性炭等操作期间)。
污水处理厂废水排放和处理措施。
适当的废物处理。
预防和控制事故和事故,例如妥善储存对水和环境有害的物质并保留灭火用水。
帮助清洁水域
观察湖泊/河流上的植物和动物保护区
保持银行和堤岸清洁
不要浪费水
如果可能的话使用雨水
使用环保洗涤剂和清洁剂
不要将油或脂肪倒入水中
监测水的状况和水的发展称为水监测。

地下水保护的一般目标
地下水是自然平衡的基本要素。 它是水循环的一部分,履行重要的生态功能。 地下水也是德国最重要的饮用水资源。 因此,地下水必须在很大程度上防止污染。 因此,对于地下水保护,有以下总目标:

应保护地下水免受杂质或其性质的其他不利变化,并保持其自然状态。
地下水管理必须与自然环境相协调。
地下水作为预防措施得到全面保护。
质量标准是其人类学基本上不受影响的性质。

社会解决方案
社会解决方案中涉及的节水计划通常由地方自来水公司或地方政府在地方一级启动。 常见的策略包括公共宣传活动,分层水费(随着用水量的增加逐渐收取更高的价格),或限制室外用水,如草坪浇水和洗车。 干燥气候的城市经常需要或鼓励在新房中安装xeriscaping或自然景观,以减少室外用水量。 加利福尼亚州的大多数城市户外用水都是住宅用水,说明了向家庭和企业推广的原因。

一个基本的保护目标是通用计量。 住宅用水计量的流行程度在世界范围内差异很大。 最近的研究估计,不到30%的英国家庭和约61%的加拿大城市家庭(截至2001年),供水量计量。 虽然在私人水井或多户住宅建筑中,个别水表经常被认为是不切实际的,但美国环境保护署估计,仅计量就可以减少20%至40%的消耗量。 除了提高消费者对用水的认识外,计量也是识别和定位漏水的重要方法。 水计量将有益于社会,从长远来看,事实证明,水计量提高了整个水系统的效率,并在未来几年帮助个人支付不必要的费用。 除非他们愿意支付额外的费用,否则人们将无法浪费水,这样水部门就能够监控公共,家庭和制造服务的用水量。

一些研究人员认为,鉴于作物灌溉占世界淡水使用量的70%,节水工作应主要针对农民。 大多数国家的农业部门在经济和政治上都很重要,水补贴很常见。 保护倡导者敦促取消所有补贴,迫使农民种植更节水的作物,并采用更少浪费的灌溉技术。[需要引证]

新技术为消费者提供了一些新选择,使用马桶时完全冲洗和半冲洗等功能试图改变用水量和浪费。 另外还有现代淋浴喷头,有助于减少浪费水:据说老式淋浴喷头每分钟使用5-10加仑,而据说新的固定装置每分钟使用2.5加仑并提供相同的水覆盖率。[需要引证]

家庭应用
家庭水厂网站包含有关家庭节水的有用信息。 与流行观点相反,节约用水的最有效方法是减少用水行为(例如,通过缩短淋浴),专家建议最有效的方法是更换厕所和改装洗衣机; 正如美国两项家庭最终用途伐木研究所证明的那样

家庭节水技术包括:

低流量淋浴喷头有时被称为节能淋浴喷头,因为它们也使用更少的能量
低冲水马桶和堆肥厕所。 这些在发达国家产生了巨大的影响,因为传统的西式厕所使用大量的水
Caroma创造的双冲式马桶包括两个按钮或手柄,可以冲洗不同水位。 双冲洗马桶比传统马桶减少67%的水
水龙头曝气器,可以将水流分解成细小液滴,以保持“润湿效果”,同时减少水的使用。 另一个好处是它们可以在洗手和洗碗时减少飞溅
在厕所使用海水或非净化水的地方进行原水冲洗
废水再利用或回收系统,允许:
重复使用灰水冲洗厕所或浇灌花园
通过在水处理厂净化回收废水。 另见废水 – 再利用
雨水收集
高效洗衣机
基于天气的灌溉控制器
花园软管喷嘴在不使用时关闭水,而不是让软管运转。
洗手盆中的低流量水龙头
游泳池盖可减少蒸发并可加热池水,以减少水,能源和化学成本。
自动水龙头是一种节水龙头,可以消除水龙头上的水分浪费。 它可以在不使用手的情况下自动使用水龙头。

商业应用
在家庭中使用的许多节水装置(例如低冲水马桶)也可用于商业节水。 其他节水技术包括:

无水小便器
无水洗车
红外线或脚踏式水龙头,可通过短时间用水冲洗厨房或浴室来节约用水
加压水室,可用于代替软管清洁人行道
X光胶片处理器再循环系统
冷却塔电导率控制器
节水蒸汽灭菌器,用于医院和医疗机构
雨水收集
水到热交换器。

农业应用
对于作物灌溉,最佳的水效率意味着最大限度地减少蒸发,径流或地下排水造成的损失,同时最大限度地提高产量。 蒸发盘与特定的作物校正因子相结合可用于确定满足工厂要求需要多少水。 洪水灌溉是最古老和最常见的类型,其分布通常非常不均匀,因为田地的某些部分可能会接收过量的水,以便向其他部分提供足够的水量。 使用中心枢轴或侧向移动式喷头的高架灌溉有可能实现更加平等和受控的分配模式。 滴灌是最昂贵和最少使用的类型,但能够以最小的损失将水输送到植物根部。 然而,滴灌越来越便宜,特别是对于家庭园丁和水费上涨。 在更换向各个方向喷洒的灌溉系统时,使用滴灌方法每年可节省多达30,000加仑的水。 还有类似于滴灌的廉价有效方法,例如使用浸泡软管,甚至可以浸没在生长介质中以消除蒸发。

由于改变灌溉系统可能是一项代价高昂的工作,因此保护工作往往集中于最大限度地提高现有系统的效率。 这可能包括凿削压实的土壤,创建沟槽堤防以防止径流,以及使用土壤湿度和降雨传感器来优化灌溉时间表。 通常通过测量和更有效地管理现有灌溉系统,可以大大提高效率。 2011年环境署绿色经济报告指出,“使用绿肥,覆盖和回收作物残茬和动物粪便改善了土壤有机质,增加了土壤的持水能力及其在暴雨期间吸水的能力”,这是在季节干旱期间优化降雨和灌溉利用的方法。

水再利用
缺水已成为一个越来越难以管理的问题。 世界上超过40%的人口居住在水资源需求超过供水的地区。 供需不平衡以及气候变化和指数人口增长等持续存在的问题使得水资源再利用成为节约用水的必要方法。 废水处理中使用了多种方法,以确保用于灌溉粮食作物和/或饮用水是安全的。

海水淡化需要比淡水淡化更多的能量。 尽管如此,为了应对世界各地的水资源短缺,已经建造了许多海水淡化厂。 这使得有必要评估海水淡化的影响并找到改善海水淡化技术的方法。 目前的研究涉及使用实验来确定最有效和能耗最低的海水淡化方法。

砂滤是另一种用于处理水的方法。 最近的研究表明,砂滤需要进一步改进,但它正在接近优化,其有效的方法是从水中去除病原体。 沙子过滤在去除原生动物和细菌方面非常有效,但在消除病毒方面很困难。 大型砂滤设施也需要较大的表面积来容纳它们。

从循环水中去除病原体是高度优先的,因为废水总是含有能够感染人类的​​病原体。 致病病毒的水平必须降低到一定水平,以使循环水不会对人类构成威胁。 需要进一步的研究来确定更准确的方法来评估处理过的废水中的致病病毒水平。

浪费水
浪费水(在美国也称为“水浪费”)是水资源保护的另一面,在家庭应用中,它意味着在没有任何实际目的的情况下导致或允许排水。 低效用水也被认为是浪费。 据美国环保署估计,美国家庭泄漏每年可在全国范围内浪费大约9000亿加仑(34亿立方米)的水。 一般来说,水管理机构不愿意或不愿意对有些模糊的水浪费概念给出具体的定义。 但是,水资源浪费的定义通常在当地的干旱紧急条例中给出。 一个例子是指任何“故意或疏忽”的行为或疏忽,“导致或允许水泄漏,排放,流动或流入废物进入任何排水沟,卫生下水道,水道或公共或私人雨水渠,或任何相邻的物业,从任何水龙头,软管,水龙头,管道,洒水器,池塘,游泳池,水路,喷泉或喷嘴。“ 在这个例子中,城市代码还澄清“在洗涤的情况下”,排放,“流动”或“运行到废物”意味着超过洗涤,弄湿或清洁脏污或多尘物体所需的水,如汽车,人行道或停车场,流向废物。 水务公用事业(和其他媒体来源)经常提供浪费水资源使用做法和禁止浪费用途的清单。 例子包括德克萨斯州圣安东尼奥的公用事 拉斯维加斯,内华达州,加利福尼亚州加利福尼亚水务公司,加利福尼亚州圣地亚哥市。 加利福尼亚州的帕洛阿尔托市对浪费的做法实施永久性用水限制,例如在降雨期间和降雨后立即进行泄漏,径流,灌溉,以及在有非饮用水的情况下使用饮用水。 类似的限制在澳大利亚维多利亚州有效。 英格兰,苏格兰,威尔士和北爱尔兰使用临时用水禁令(也称为“软管禁令”)。

严格来说,排入下水道或直接排放到环境中的水不会浪费或丢失。 它仍然在水文循环中,并作为降水返回陆地表面和地表水体。 然而,在许多情况下,水源距离返回点很远,并且可能位于不同的集水区。 提取点和返回点之间的分离可以代表水道和河岸带的显着环境退化。 什么是“浪费”是社区供应的水被捕获,储存,运输和处理达到饮用水质量标准。 有效利用水可以节省供水费用,为其他用户和支持生态系统的湖泊,河流和含水层留下更多淡水。 与水浪费密切相关的概念是“水利用效率”。 如果用较少的水可以实现相同的用水目的,则认为用水效率低。 技术效率源于工程实践,其通常用于描述输出与输入的比率,并且在比较各种产品和过程时是有用的。 例如,如果一个喷头可以通过使用较少的水或其他输入(例如,较低的水压)来实现相同的目的(即淋浴),则认为一个喷头比另一个更有效。 但是,技术效率概念对于在水资源保护措施中投资(或资源)的决策没有用,除非投入和产出以价值计量。 这种效率表达被称为经济效率,并被纳入水资源保护的概念。

水保护的重要性
在20世纪70年代,杜塞尔多夫附近的莱茵河是一个有严重有机污染的水体。 结果是氧含量低。 路德维希堡附近的内卡河也有巨大的O 2缺乏和高浓度的污水真菌。 20世纪70年代,莱茵河和内卡河被认为是“国家的下水道”。 莱茵河和内卡河的水域在20世纪70年代后期被授予水质等级IV,而今天德国的河流和大多数其他河流几乎都具有饮用水质量(质量等级II)。

特别引人注目的是东德水域的污染。 东德共有9万公里的河流和溪流。 由于它们的有机,卫生和盐水负荷,1990年的11,000公里中有46%不再适合洗澡,不再适合工业中的简单处理,当然也不适合饮用水供应。 回归后,新的污水处理厂的建设和特别对环境有害的生产过程的结束,达到了西部河流的水质。

今天,巴登 – 符腾堡州河流监测的永久监测计划包括仔细的生物 – 物理和物理 – 化学调查。 他们永久监测自来水和停滞水域的水质,并用所谓的水质等级对其进行评级。