2023年全球水行业将关注哪些热点，PFAS、甲烷、管网...？

现今距离2030年可持续发展目标（SDG）还有7年，从甲烷到解决水资源匮乏，再到PFAS和数字技术，全球水行业将在2023年迎来那些趋势？

联合国水大会：分水岭时刻？

在繁忙的活动季3月中，联合国2023年水大会将从第22个官方世界水日（3月22日）开始在美国纽约举行，会议将持续两天。

这一备受瞩目的活动，由塔吉克斯坦和荷兰共同主办，且毫无疑问此次会议的核心议题是水。

此次活动被称为水的“分水岭”时刻，许多人都在关注这一事件，以便于与高层决策者达成共识。

联合国评估已表明，除非在未来7年内付诸4倍的努力，否则，我们在实现可持续发展目标的第6项目标（清洁用水）方面将远远落后。

“目前的做法并不足以实现目标。”

按照目前的速度，预计到2030年仍有约16亿人缺乏安全管理的饮用水；28亿人将缺乏安全管理的卫生设施，19亿人将缺少基本卫生设施。

显然，目前的做法并不足以实现目标。问题是，此次于纽约召开的会议是否会加速行动？需要的行动是：有形的、非传统伙伴关系和应得的投资，而不是无休止且不切实际的讨论。

在峰会之前，邀请水资源行业利益相关者通过在线咨询提出建议，并在此公布结果（https://docs.google.com/spreadsheets/d/1Wx1Hn2fZxXgFuXxoRf9Xsl6ztD7Rrw8fBmeEtXUjyRg/edit#gid=1033155610）。

图1  联合国2023年水大会全球利益相关方磋商：主题互动对话 （ 图片来源：上述“公布结果处” ）

甲烷：应关注下水道

一提到甲烷，大多数人就会立刻想到胀气的奶牛。然而，当涉及气候变化时，甲烷可能是水资源所面临的最大挑战和机遇。

图2  胀气的奶牛：打嗝胀气与甲烷排放 （图片来源：https://climate.nasa.gov/faq/33/which-is-a-bigger-methane-source-cow-belching-or-cow-flatulence/ ）

随着逐步实现2030年可持续发展目标，也就是确保地球上每个人都能获得水和卫生设施，这会带来一个意想不到的后果：即，工艺水和废水的额外排放。

通过增加水处理能力，增加了能源需求以及工艺排放。

“研究表明，公用事业部门50%的直接碳排放可能来源于污水管道的甲烷。”

迄今为止，该部门一直并将持续是化石燃料的巨大消费者，为水处理服务提供必要的能源。最近为埃及COP27准备的国际水务情报（GWI）研究表明， 水行业占全球甲烷排放量的4.7%。

这为什么值得关注？

虽然，大多数温室气体清单都使用100年全球变暖潜力来评估温室气体的影响，但特别之处在于甲烷在大气中的前12年尤为有效。

图3  2008-2017全球甲烷排放核算（ 图片来源：文章The Global Methane Budget 2000-2017, Earth System Science Data,https://doi.org/10.5194/essd-12-1561-2020 ）

研究表明，公用事业部门50%直接碳排放可能来自下水道甲烷。在欠发达国家，产生的甲烷从低效的污水处理厂、化粪池和湿坑厕所中逸出。

GWI表示：“ 解决污水甲烷问题可以更快地缓解气候变化所带来的影响。 ”

人们经常问的问题是，水务部门在减缓气候变化方面的作用是什么？解决甲烷问题可能是答案所在。

水量增加：取决于减少漏损

随传统水源日益紧张，提高现存管网效率之压力将会越来越大。简单地说： 止损水耗从而使更多的水可供民用和工业使用。

水资源损耗数字令人震惊。破败陈旧的基础设施以及盗窃造成的水资源损耗不断困扰着水行业。世界银行评估表明， 管网所造成的水资源损耗高达30%。

“2023年可能是采取行动治理水资源损耗的一年，由于其基本原理的彻底颠覆。”

据估计，仅在英格兰和威尔士每天就有大约30亿升水流失。虽然2050年承诺减少一半水资源损耗非常好，但实现这一目标任重而道远。

2023年可能是采取行动治理水资源损耗的一年，由于其基本原理的彻底颠覆：监管机构加大了对公用事业部门的压力，要求其投资并进行改善；再加上可用于帮助勘察泄漏的新手段，如人工智能、更好的传感器和声学技术、卫星图像甚至热成像无人机等技术。

预计在这一领域会有进一步的创新和相关投资。最近，英国广播公司（BBC）报道了谢菲尔德大学（TUOS）正在测试的新一代地下管道巡逻机。

图4  新一代的地下管道巡逻机（ 图片来源：https://www.bbc.com/news/science-environment-64052740 ）

水资源损失可能不是最敏感的话题，纳税人花钱解决渗漏问题也不会带来明显的结果（毕竟是地下漏损）。但是，它是未来水资源战略的基石。

以东南英格兰水资源部（WRSE）编制的区域蓝图为例。该规划旨在通过减少泄漏和降低消耗量在2025年至2035年期间产生额外70万m ³ /d水。

PFAS：问题重重的持久化学品

PFAS可能会成为全球公用事业最头疼的问题之一。

什么是PFAS？ 因其为人工制造、全氟和多氟烷基物质（PFAS）而被称为“持久化学品”，它们是一类人造化学品，包括全氟辛酸（PFOA）、全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）、全氟丙酸铵（GenX）和许多其他化学品。

图5  PFAS在生态环境中转移路径（ 图片来源：文章Transport of Perfluoroalkyl substances (PFAS) from an arctic glacier to downstream locations: Implications for sources. Science of the Total Environment,https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.10.091 ）

PFAS几乎牢不可破的粘合性使得其在不粘锅、防水衣物和其他物品上很受欢迎。这种经过改造的化学品正是其自身成功的牺牲品：它如此牢固以至于在制造业中随处可见，但当它最终进入环境中时，去除它们极具挑战性。

污水处理厂对水中产生或增加的PFAS并不负任何责任，它们只是PFAS进入水环境前的必经之处。

尽管如此，该行业仍有责任将水排入环境或管网前去除PFAS，使水比之前更为清洁。

图6  部分PFAS的物理化学性质（ 图片来源：(Removal of poly- and perfluoroalkyl substances (PFAS) from water by adsorption: Role of PFAS chain length, effect of organic matter and challenges in adsorbent regeneration. Water Research. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115381 ）

正如一位顾问所言，“如果你寻找PFAS，你会找到它的”。据估计， 在美国有50个州超过2000个经确认的PFAS污染点。

“这种经过改造的化学品正是其自身成功的牺牲品。”

在2023年，美国环境保护署（USEPA）的PFAS路线图将继续作为2021~2024年计划的一部分，致力于更大胆的新政策。

在联邦对水中PFAS限制措施之前，某些积极的水务部门一直在推进处理过程，例如， 奥兰治县水务区（OCWD）采用颗粒活性炭和离子交换技术。

虽然清理PFAS对环境的污染似乎是一项艰巨的任务，但最近出现了转机。12月底，化工巨头3M宣布最晚将在2025年停止生产PFAS，成本高达23亿美元。

其他公司会跟随吗？我们拭目以待。

数字创新：智者生存法则

从泄漏检测到数字孪生（DT，充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程）能力，已经有大量的新数字公司进入了水领域。

图7  数字孪生：概念、架构及关键技术（ 图片来源于网络 ）

在2021年，据GWI水行业数据估算， 90个国家的新兴水务公司筹集了惊人的4.7亿美元资金。在这一领域内，数字产品吸引了大量资本。

“从初创阶段到规模化阶段跨越鸿沟的公司将最适合应用、扩展和继续推出被认为经过验证的解决方案。”

正如水技术在线（Aquatech Online）此前报道的那样，一家智能水表公司完成了3500万美元的C轮系列融资，此前不久这家公司还是记录的其他两位数的A轮系列融资。

现在进入2023年，未来的一年看起来不同寻常。现今，尽管疫情很大程度上已逐渐消逝，但世界仍在受到后续地缘政治挑战的负面影响。以持续的俄乌冲突、持续的供应链中断、空前的通货膨胀和能源价格为例。

公司已跨越从初创阶段到扩大阶段之间的鸿沟，并在2022年获得巨额资金的公司将最适合雇佣、扩大规模并继续推出目前被视为“已证明”的解决方案，而不是仍处于试验阶段的那些公司。

随着水资源持续不断地数字化发展，毫无疑问，数字解决方案将继续蓬勃发展，但数字解决方案可能需要更加谨慎乐观地使用。