示意图:块状区域地图按缺水到丰水的色阶着色,并用水滴标记各区域,右侧为色阶图例
图:同样体积的水落在丰水流域与缺水流域、雨季与旱季时环境意义不同的对比示意

账面相同的两个1000升

假设有两款设定的食品,每公斤水足迹都记为约1000L,写进表格,两个数字一模一样。下面全部是设定数字,只用来说明结构,不代表真实产品。

项目(设定) 产品甲 产品乙
每公斤水足迹 约1000L 约1000L
其中绿水约900L约150L
其中蓝水 约100L 约850L
取水所在流域 降雨充沛长期缺水
取水集中的季节雨季 旱季
设定的相对稀缺权重(仅作演示,只作用于蓝水) 120
蓝水按权重折算后 约100 约17000

甲的水绝大部分是本来就落在这块土地上的雨水,取自河流的少量水又发生在雨季,几乎不与居民和生态争水;乙的水主要靠灌溉,抽的是旱季里本来就吃紧的水源。同样是1000L,压力不在一个层次上。纵横国际在拆解食品水足迹时,习惯把一个总数拆成四个追问:这是什么水,在哪里取,什么时候取,当地缺不缺。

第一问:这是什么水

水足迹沿用Hoekstra等人提出的三分法。绿水是降雨形成、储存在土壤非饱和带、可被植物利用的水;蓝水是河流、湖泊、湿地和含水层中的液态水,灌溉与加工用水多属蓝水;灰水则是把污染物稀释到达标所需的淡水量,常以氮肥为主要污染物来估算。三者账面上都是“升”,性质却不同:绿水随降雨来去,用掉它不会让河流变少;蓝水一旦被抽走,就是从本地水源里实际扣除;灰水甚至不是被取走的水,而是一个“需要多少水才能稀释”的假想量。

Mekonnen和Hoekstra对作物及其衍生产品的全球评估,是最常被引用的基础数据。按其中常见的全球平均量级,小麦约1800升/公斤,大米约2500升/公斤,牛肉约1.5万升/公斤,这些数字随地区、年份、气候与产量水平会明显变化,只能按“约”和“量级”来读。排行榜上的高低也不能直接翻译成“谁最耗水”:牛肉的高量级通常与饲料链条有关,如果这些水以雨养牧场的绿水为主,对河流的冲击就与同等体积的灌溉水不同。三种水各自怎样理解,可以接着读Green Water、Blue Water和Grey Water分别在描述什么

第二问:在哪里取的水

体积衡量的是一个产品占用了多少淡水,这份占用对本地意味着什么,取决于当地剩余的可用水量。AWARE方法补的就是这一块:它是2018年发表的国际共识方法,以“某地区扣除人类和生态需求后剩余的可用水量”表征水消耗的稀缺影响,被SimaPro、openLCA等LCA软件在环境足迹方法中采用,欧盟的环境足迹方法也用它做水稀缺特征化。

实际工作里更费力的是弄清水到底在哪里取。一种原料常来自多个产区,设定某原料一半来自降雨充沛的产区、一半来自依赖灌溉的缺水产区,只报一个平均产地的数字,会把两种完全不同的情形抹成中间值。产地信息至少要拆到流域或灌区,拆不到就在报告里注明。

第三问:在什么时候取的水

设定某灌区每公斤产品折算下来的年灌溉取水约300L,全年平均看并不显眼。但如果其中约200L集中在河流枯水的两个月里取走,而这两个月恰好是居民和生态用水最吃紧的时段,压力就集中爆发在这一小段时间里,年度平均把峰值稀释掉了。

遥感估算的蒸散发(ET)、气象数据和作物模型,正在把水足迹从年度数字推向季节、田块和区域的分析,思路与局限可以参考遥感和AI怎样让农业水足迹走向动态的区域分析。用遥感ET估算灌溉用水,在田块、水权和区域尺度上的精度并不相同,分辨率提高了,不确定性也要一起报告。

第四问:稀缺度加权的结果能相信多少

把体积乘上稀缺权重,就得到稀缺加权的水足迹。回到设定表,乙的蓝水折算后约为甲的170倍,悬殊到似乎可以直接下结论。可这个倍数完全来自设定的权重;真实权重按区域甚至按月份的平均值计算,时空分辨率一换,倍数就会变。2021年有研究批评,按稀缺度加权的水足迹在可持续性评分上并不可靠,提示不要把加权结果当作唯一结论。

水足迹与LCA被认为是互补的:前者衡量全球淡水占用,后者衡量本地影响。合理的用法是让两者并列、互相校验,再做敏感性检查:换一套稀缺参数,换一种时间分辨率,看排序会不会翻转。翻转了,说明需要更好的数据,而不是更用力的措辞。

要点:体积回答“占用了多少淡水”,稀缺度回答“对当地意味着什么”。加权结果是有用的线索,但不是终点,需要与体积并列展示,并接受敏感性检验。

从一个数字走到一条判断链

判断一个水足迹数字的五步
体积(每公斤多少升)来源(绿水、蓝水、灰水的构成)地点(哪个流域、哪个灌区)时间(哪个季节、哪段枯水期)稀缺度(本地剩余可用水量)

每往前走一步,都要补一类数据,缺一类,结论就降一级。只有体积,只能说占用了约多少淡水;补上来源,才能说压力来自灌溉还是降雨;补上地点和时间,才谈得上压力是否落在缺水的地方和时候;最后叠加稀缺度,才得到可以在产品之间比较的本地影响估计。纵横国际的做法,是把这五步当作检查清单,缺哪一环,就在报告里写明缺哪一环。

落点:先问哪些环节最值得优化

“是不是高耗水食品”这个问法,容易把讨论引向贴标签。更有用的问题是:这个产品的水压力主要出在哪些环节,谁有能力改。回到产品乙:它的蓝水集中在旱季灌溉,可以考虑的方向是种植地点与采购比例、品种的生育期能否避开枯水期、灌溉方式与灌溉时机;加工环节的用水,只有与缺水产区重合时,才值得放到同样的优先级。

再假设把乙的灌溉改成更节水的方式,蓝水从约850L降到约600L,水这一栏改善了,可如果提水与加压的能耗上升,碳和能源两栏就可能变差。每一次调整都要放回多个影响类别里复核,这类取舍在一款食品的碳排已经算出来以后,为什么仍然不能说明整体环境表现里有完整的示例。

纵横国际把水足迹、生命周期和营养放在同一条数据链上研究,希望读者看到的不是一张排行榜,而是这一公斤食品的水压力落在哪里、能改哪里。想从基础算法开始的读者,可以先读纵横国际食品水足迹:一公斤食品到底用了多少水,更多方法与案例见水足迹栏目