1845年创刊的《科学美国人》杂志是全球科普媒体第一品牌。创刊165年来,读者遍及全球,在20个国家和地区出版发行,18种语言同步传播。迄今为止,已有145位诺贝尔奖获得者为《科学美国人》撰稿,传播科学的理念与思想精华。《环球科学》是获《科学美国人》独家授权的中文版杂志,内容涉及天文、地理、生物、人类、自然、间、医学、电子等科学领域,见证了科学、技术、商贸等领域的最新发展状况。《第一科学视野》丛书精选了《环球科学》杂志近年来的精华内容,并进行重新整理、编排,是社会各界深入了解科技最新发展与前沿动态的绝佳指南。《能源与环境》是其中的分册,介绍了解决能源与环境问题所取得的最新研究成果。
能源短缺、环境污染是当今社会面临的难题之一,利用可再生能源、保护地球环境成为21世纪科学发展的一大课题。人类如何解决淡水危机,如何开发太阳能,如何开启新能源时代……这些新的课题在《能源与环境》中都有详细的阐述。
此外,《能源与环境》中还介绍了科学家为解决气候变化、核污染和生态破坏等问题所取得的最新研究成果,是相关领域的研究人员和科普爱好者的首选读物。
水和能源间日益加剧的紧张关系令人不安,但它也给我们提供了一个机会。我们能够解决这个问题。首先就是要整合美国的决策制定进程。虽然两种资源高度依存,但能源和水资源管理机构却分开运作,它们有不同的资金流、问责机制以及政府监督和立法委员会。水资源的规划者以为他们可以得到需要的所有能源,而能源规划者却以为水的供应不成问题,我们必须让他们坐在一起共同商讨对策。
美国联邦政府长期以来一直就有能源部,却没有水资源管理部门。美国环境保护署负责监测水质,地质勘探局负责采集数据和监测供水,但没有一个联邦机构致力于确保水资源的有效利用。美国国会应对水资源实行单一监管,可以由内政部(由于水资源环境的重要性)或商务部(因为水资源在经济中的重要作用)负责。目前,水资源的监管责任大部分被下推给了州和市一级政府,部分原因在于,历史上水量多是当地自产。当地下含水层、河流和流域跨越多个城市或州时,地方性政策就很容易失败。想想另一个城市截流了你的水会发生什么事情?
联邦能源局和水管理机构应制定一项综合决策规划。现在,电厂业主在某一地址申请修建电站的建筑许可时,他们必须证明新设施能够达到美国环境保护署发布的空气质量标准。新的机构也应该提出类似要求,使电站能够达到用水量的标准。在发放用水许可的讨论会上,能源规划人员也应在场,以加强对项目地区电力需求量增加的关注。在对发电厂进行选址及申请许可时,水资源专家也应在场,以综合考虑资源稀缺的潜在风险。这些互动都可以通过简单合作的形式来完成。
这些交叉讨论也应该告知那些为气候变化立法的机构。2008年5月,城市水务局协会(Association Of Metropolitan Water Agencies)副执行官迈克尔·阿西诺(Michael Arceneatlx)就单枪匹马地出面警告美国国会,那些正在考虑的、引起公众广泛关注的法案,特别是碳限额交易体系,会对水供应造成严重的影响,而且这个问题从来没有被考虑过。
就像美国的政策制定过程可以更协调一样,技术创新也可以减少社会对淡水的提取和消耗。农业是第一个着眼点。滴灌需水更少(不像田间喷水那样会造成大量蒸发),而且可以直达作物根部。美国科罗拉多河东部高原的农民几乎都从奥加拉拉地下蓄水层(美国最大的地下蓄水层)取水,使蓄水层以每年115亿立米的速度枯竭,远远超过了当地降雨、径流所能实现的地下水回补速度。整个区域开采的地下水94%都用于农业灌溉。为了自身利益着想,他们应改用滴灌。
把水冷系统转换为气冷系统或水气混合冷却技术,可以大量降低发电厂的耗水量。虽然气冷系统价格昂贵,操作效率相对低,但它们几乎不用取水。
生活污水和工业废水的循环利用,同样可以节约供水,并减少输水过程的能源消耗。虽然很多人一想到“从马桶到水龙头”这种把废水处理成饮用水的循环过程就浑身起鸡皮疙瘩,但空间站上的宇航员和新加坡居民却已经在每天饮用处理过的废水,而且没有任何不良反应。即使这一方案让很多消费者不爽,市政当局还可以把再生水用于农业和工业,甚至用作电厂的冷却水。
技术上的突破也可能使水处理不再成为“能源密集型”企业。比如。纽约石溪的石溪净水公司正在研发先进的薄膜技术,以便更有效地处理污水和淡化咸水。不论是谁,只要发明一种技术,能够用最少的能量完成水的净化。都可以成为世界上最富有的人,并名垂千古。
智能监控可以减少生活和商业上的用水浪费。洒水装置在炎热的下午(一天中蒸发量最高和灌溉效率最低的时段)全力喷洒草坪或者在下大雨时洒水的情况并不少见。一些公司,如奥斯汀的Accuwater公司,结合了传感器、智能软件和网络实时气象资料。能够很好地对这些系统进行控制。 推广太阳能热水器,居民就可以省下烧热水的能量。这一简单的技术方便、可靠,经得起时间的检验,很快就能收回成本。但可能因为这项技术不够前沿,没有得到美国联邦政府的大力支持。市场占有率仍然偏低。
我们也将不得不作出对社会有利的选择,节约能源和水意味着我们可能要放弃对玉米制造的酒精燃料的音睐。
我们应该认识到,水的价值超过世上的任何东西。我们必须摆脱长期以来形成的、认为“水应该免费或廉价”的思想,给水制定一个现实的价格。否则就会给人们留下一个错误的讯号——“水资源可以随便浪费”。
一旦制定了真实的水价,美国或许就可以更进一步,让消费者和监管机构了解到水价对能源价格上涨的影响,以及能源价格对水价上涨的影响。这两项指标可以促使我们直面这一两难困境,节约资源,并最终找到有效的解决方法。P10-11