水足迹评价：人类活动对水资源的影响及解决方案

1.水足迹评价内容

水足迹评价包括以下内容：量化生产过程、产品、生产者或消费者的水足迹及其位置，或量化特定地理区域水足迹及其时空特征；评价水足迹的环境、社会和经济可持续性；制定水足迹响应方案。从广义上说，水足迹的评价目标是分析人类活动或特定产品与水资源短缺和污染问题之间的相关性，并从水的角度考虑如何使这些活动或产品变得更加可持续。水足迹评价的内容主要取决于其评价的关注点：可以关注生产链的某个特定过程的水足迹，或是最终产品的水足迹；可以关注消费者、产品或整体经济部门的水足迹；也可以采用地理视角分析不同研究区内的水足迹，如市、省、国家或者流域。

水足迹评价是一个分析工具，可以帮助了解人类活动和产品对水资源短缺和污染造成的影响，并提供相应的解决方案，以确保人类活动和产品对淡水的可持续利用。在水足迹评价中为保证评价的透明性，研究者在开始就应设定明确的研究目标和范围。进行水足迹研究有许多不同的原因。例如，一国政府可能会关注本国对外国水资源的依赖程度，或者了解高耗水产品进口地区的水资源可持续利用情况；流域管理机构希望了解任意时间段内流域人类活动总水足迹是否违背了环境流量需求或水质标准，或流域内稀缺的水资源有多少被分配给低价值的出口作物；一个公司希望了解其供应链对稀缺的水资源的依赖程度，或者怎么才能减少整个供应链及其自身生产过程对水系统的影响。

2.水足迹评价目标

水足迹研究目的多样。研究时，需要根据研究目标确定分析范围，并根据范围做出不同的假设。由于水足迹评价的对象不同，评价初期确定评价类型十分关键。水足迹评价类型主要有以下几种：①过程水足迹；②产品水足迹；③消费者水足迹；④消费群体水足迹，包括一个国家的消费者水足迹，省、市或其他行政单元的消费者水足迹，一个流域的消费者水足迹；⑤地理区域内的水足迹，包括国家内的水足迹；省、市或其他行政单元内的水足迹，流域内的水足迹；⑥企业水足迹；⑦企业部门水足迹；⑧人类整体的水足迹。

水足迹评价最重要的是确定研究所需要的详细程度。如果仅仅是为了提高对水足迹的认识，评价国家或全球水平的产品平均水足迹就可以满足要求。如果为了确定水足迹热点地区，则需要在研究区内搜集详尽的资料，随后进行详细的计算和评价，从而能够明确水足迹对当地环境、社会和经济产生巨大影响的时间和空间资料。

3.水足迹核算范围

在进行水足迹核算时需要明确清单范围。清单范围指在核算时应“包括什么”和“不包括什么”。进行水足迹核算之前，核算范围主要包括以下内容：①是否考虑蓝水、绿水和灰水足迹；②在供应链的何处终止分析；③何种时空尺度；④数据的时间范围是什么；⑤对于消费者和企业，是考虑直接还是间接的水足迹，或是两者同时考虑；⑥对于国家，国家内的水足迹和/或国家消费的水足迹，国家消费的内部或外部水足迹。下面对清单范围的六个方面分别进行说明。

（1）蓝水、绿水和灰水足迹

同绿水资源相比，蓝水资源更为短缺，且机会成本较高。因此，人们通常只关注蓝水足迹。我们同样应该关注绿水足迹，因为绿水资源也非常有限和缺乏。同时，蓝水和绿水在农业中可以相互替代，计算这两者才能全面了解整个水资源的消耗状况（Falkenmark，2003；Rockstom，2001）。灰水足迹的提出，实现了从水量的角度评价水污染，从而可以与水资源消费的量进行比较（Chapagain et al.，2006；Hoekstra and Chapagain，2008）。如果研究水污染，并基于可利用水资源量来比较水污染和水消耗，就需要在核算蓝水足迹之外对灰水足迹进行核算。

（2）在整个供应链中何处终止分析

这是水足迹核算中的一个基本问题。在碳足迹核算、生态足迹核算、能源分析及生命周期评价中都可存在类似的问题。在水足迹核算方面，尚有一套通用成熟的原则，但一般原则是对总体水足迹有“显著”贡献的生产体系内的水足迹都应核算。何为显著，这里假定贡献度“大于1%”的就是显著的水足迹，若研究者只关注贡献度较大的组分，可设临界值为“大于10%”。若对特定产品的源头进行追溯，将会发现供应链永无休止并且广泛分叉，因为每个过程都有不同的产品投入。根据一般经验，可预测产品中与农业产品有关的原材料对整体产品水足迹有很大的贡献。因为大约86%的人类水足迹都产生于农业领域（Hoekstra and Chapagain，2008）。如果考虑水污染，工业原材料可能产生特别的影响，因为工业原料促进了灰水足迹的产生。

有关终止的一个具体问题为是否需要核算工人的水足迹。因为几乎所有过程的投入都含有工人成本。工人需要食物、服装和饮用水，因此产品的间接水足迹应纳入工人所有的直接和间接水需求。然而，这就产生了一个非常重要的核算问题，即重复核算，这也是生命周期评价中经常出现的一个问题。解决产品中自然资源消耗的常用方法就是根据消费者的消费数据将自然资源使用分配到最终产品当中。然而，消费者也是工人，如果把消费者使用的自然资源作为生产中劳力投入因素所隐含使用的自然资源来算，就会产生双倍、三倍甚至更多的无尽的循环计算。因此，将劳力的间接资源使用从水足迹核算中提出是一种普遍可行的方法。

另一个问题，是否应包括运输的水足迹。运输消耗大量的能量，在产品从生产到达最终目的地所消耗的总能量中占据很大的比例，很多情况下，与产品制造消耗的总淡水量相比，运输消耗的淡水量并不大。运输消耗所占比例取决于产品类型和能量应用的类型。当产品运输的水足迹在总水足迹中仅占较小比例时，分析时可忽略。如果运输中使用的能源是生物能源与水电能源，核算时应包括运输的水足迹，因为这些能量形式都具有相当大的水足迹。总体而言，在最终产品的水足迹分析中，应当明确是否要包含生产系统中能量应用的水足迹。在更多情况下，能源因素仅占产品总水足迹的一小部分。当能量来自生物能源、生物燃烧或水力发电时，由于这些能量具有较大水足迹，需要在水足迹核算中予以考虑（Gerbens-Leenes et al.，2009；Yang et al.，2009；Dominguez-Faus et al.，2009）

（3）时空尺度

水足迹评价可以发生在不同时空尺度，主要分为三类尺度：全球尺度、国家、区域或者特定流域尺度、小流域或田间尺度。全球尺度的水足迹对数据精度要求是最低的，水足迹评价是基于可获得数据库中的全球平均水足迹数据进行的，数据参考多年的平均值。这一级别的水足迹评价对提升水足迹认识是足够且可行的，也适合用于确认对总水足迹有重要影响的产品或原料。全球平均水足迹数据有利于在未来消费格局发生重大变化（如向肉食或生物能源的转变）时，对全球水消耗进行粗略预估。国家、区域或者特定流域尺度，为基于可获得地理区域数据库的国家平均、区域平均或特定流域的水足迹数据。数据为月平均数据，但仍为多年平均的月数据。这种数据精度能够为确定当地流域的热点区域和水分配方式提供基础依据。小流域尺度的水足迹核算有准确的数据来源，能够明确水足迹的地理区域和时间。最小空间分辨率为小流域程度，也可进行田间程度的核算，即核算农场、生活区或者工厂的水足迹。最小时间分辨率为月，研究年内变化也是分析的一部分。核算基于当地实际的水资源消耗和污染的最佳评估，最好进行实地核实。高精度时空分布的水足迹核算适用于为特定地区制定水足迹减量策略。

（4）数据的时间范围(www.xing528.com)

随着时间变化，可利用的水资源量不断波动，水的需求也随之发生变化。无论进行何种水足迹研究，都需要清楚数据的时间范围，因为随着选择的时间范围不同，其结果也会不同。在干旱年份，由于灌溉用水需求大，作物的蓝水足迹会比湿润年份高得多。研究者可以选择核算1年或者多年的水足迹。对于后一种核算，需要将不同时间范围的数据都整合在一起进行分析，如生产和产量数据采用近5年的数据，而气候数据（温度和雨量）采用过去30年的平均数据。

（5）直接和/或间接水足迹

建议同时考虑直接和间接水足迹。消费者和公司以前往往关注直接水足迹，然而间接水足迹量更大。由于仅注重直接水足迹，消费者通常会忽略这种现实。他们消费水足迹中，大部分源自超市或是其他地方所购买的产品，而非在家直接消耗水。对于大部分企业而言，企业供应链中的水足迹比其自身运营的水足迹大得多；忽略供应链的水足迹会导致倾向于降低运营水足迹的投资，但实际上，改善供应链以减少水资源消耗的成本更低。然而，根据不同的研究目的，分析时可选择只核算直接或间接水足迹。

（6）国家内部水足迹还是国家消费水足迹

“国家内部水足迹”指国家境内消耗或污染的总淡水量，生产用于国内消费产品的用水和生产出口产品的用水。“国家内部水足迹”不同于“国家消费水足迹”，后者指国内居民消费的产品和服务所消耗的总水量，包括国内用水和国外用水两部分，但必须限定为国内消费的产品所消耗的水。国家消费的水足迹包括内部和外部两部分。外部水足迹分析有利于完整地了解国家消费对水资源的使用发生在本国还是他国，从而分析国家对水的依赖性及进口的可持续性，如果关注点只在本国水资源消耗，仅需考虑国家内部水足迹。

4.水足迹可持续评价的范围

可持续评价阶段的首要问题是从哪个角度进行分析，是从地理的角度，还是从过程、产品、消费者或者生产者的角度。从地理角度，需要考虑特定区域的总水足迹的可持续性。这一特定区域最好是流域或子流域，因为在流域单元易于进行水足迹与可利用水资源量的比较，确定水资源分配冲突或是潜在冲突发生的地区。从过程、产品、消费者或是生产者的角度来看，重点不是一个地理区域的总水足迹，而是个别过程、产品、消费者或生产者在总水足迹中所占的比例，包括两个部分：第一，具体过程、产品、消费者或生产者水足迹对全球人类的总水足迹的影响是什么？第二，他们对具体地理区域总水足迹的影响是什么？从可持续的观点看，分析它们对全球总水足迹的贡献很有意义，因为世界淡水资源有限，我们需要从技术或社会层面关注贡献度超过合理的最大需求的水足迹。分析各地对流域或子流域总水足迹的贡献也颇为重要，需要关注那些环境需水得不到满足、水资源分配不可持续的区域对总水足迹的贡献。

水足迹可持续评价的范围主要取决于从哪个角度出发。大部分情况下，根据具体的评价目标，需要进一步明确范围。从地理角度可参照以下内容：

①是否考虑绿水、蓝水和灰水足迹的可持续性？

②是否考虑环境、社会和/或经济方面的可持续性？

③仅需考虑热点区域，还是需要进一步分析热点区域的初级和/或次生影响？

上面三项中的最后一项的选择会影响评价所需的详细程度。确定热点——也就是找出在一年中特定时间范围内水足迹不可持续的（子）流域——通过蓝绿水足迹与可利用蓝绿水资源量的比较就可以找到。但如果不考虑水足迹造成的初级和次生影响，可能导致水资源短缺或污染的情况发生。在进行水足迹和可利用水资源量的比较时，选用的空间和时间分辨率越高，就可以越容易也越精确地确定热点区域。使用整个流域的年数据仅能得到大概的热点区域。想要得到更精确的结果，就需要采用小流域的月数据。确定热点之后，为了更好地理解地理区域内的水足迹造成的影响，研究者需要具体描述流域的水足迹如何影响区域的水量和水质（初级影响）以及最终指标，如福利、社会公平、人类健康和生物多样性。

研究过程、产品、消费者或生产者的水足迹的可持续性，重点是探寻：这些水足迹对构成全人类的水足迹而言是否必要；这些水足迹是否促进了具体的热点区域的形成。将每个单独过程或是产品的水足迹与该过程或产品的国际标准（如果该标准存在的话）进行比较，就可以得到第一个问题的答案。当不存在这种标准时，需要扩展评价的范围，确定合适的标准。根据某个水足迹是否产生于热点地区，就可以确定该水足迹是否促进了热点地区的形成。这需要世界范围内热点的空间和时间数据库。当无法获取这些数据时，需要扩大研究范围，从而从地理角度将流域研究也包括进来，将过程、产品、消费者或生产者的水足迹的主要组分所在的所有流域纳入研究中。

5.水足迹响应方案的范围

制定水足迹响应方案阶段的范围取决于所研究的水足迹类型。特定地理区域内的水足迹研究中存在的问题是：怎样做才能减少区域内的水足迹？谁去做？花费多少？什么时间去做？当进行响应方案的范围设定时，需要特别明确“谁来响应”。在谈论地理区域的水足迹设定时，人们最先可能想到的是政府能够做什么，其次是消费者、农民、公司和投资者可以做什么以及与政府间如何合作。谈到政府，需要区分政府的不同级别和每个级别的政府机构。例如，在国家层面，需要的响应可能会转化成不同政府部门的行动，范围涉及水利部门、环保部门、农业部门、能源部门和经济部门的空间规划，贸易和外交部门的业务。在确定响应机制的设定范围时，需要从开始就明确谁来确定这些机制。

对于消费者或消费群体的水足迹，仅需简单地考虑消费者可以做什么，但仍可以对其他因素进行分析。例如，公司和政府可以做什么。当考虑公司的水足迹评价的响应时，至少需要考虑什么程度的响应可以促进公司的发展，但也可以制定更广泛的响应方案。