中国先哲曾断言:上善若水。依今日势态观之,人与水和谐,当是人与自然和谐共生的上善之策。
——是为题记
水是地球上极为平凡之物,同时,却又是宇宙星辰之中极为稀罕之物。太阳系八大行星,唯独地球有水圈。因为地球有水圈,成就了地球生物圈、大气圈、岩石圈。经过38亿年漫长的生命演化历程,地球生物圈成就了一个极为特殊的物种和物种圈——人类以及人类圈。如果没有水,地球就是风沙四起、毫无生机的戈壁荒漠。如今,地球丰富多彩的生命图景基于水。地球,亦可称之为水球!
地球上的水从何而来?科学家一直有着不同的看法。人们已经知道,水是一种化合物,由2个氢原子和1个氧原子组成(H₂O)。一种比较普遍的观点认为,大约46亿年前,太阳星云中的气体和尘埃聚集形成了地球。在地球形成过程中,经过高压高温作用,星云中的氢原子与氧原子结合便形成最初的水蒸气,水蒸气逐步冷却凝结并汇聚成原始的海洋。地球之水并不是单一来源,其他成水的学术观点指向了地球水源的多样化路径。
地球上不仅存在大量的水,而且是永续循环的三态水。液态水、固态水、气态水,三水循环,生生不息。如果只有一种状态的水,就不能形成水循环,其后果不堪设想。在太阳辐射能作用下,水从海洋或陆地表面蒸发,水分上升到大气中成为大气中的水汽。水汽随着大气运动并在一定热力、动力条件下凝结为液态水或固态水降落至地球表面。大部分降水来自海洋,亦降落至海洋。降落至森林草原的水被植物拦截或蒸腾散发,降落至地面的水渗入地下,一部分形成径流进入河道,一部分补充了地下水贮存。贮存于地下的水,一部分上升至地表而蒸发,一部分向深层渗透,并在一定的条件下溢出并成为不同形态的泉水。陆地水最终要么返回到海洋中,要么蒸发到大气中,以不同形式持续参与水循环。
全球水循环涉及水分蒸发气化、大气水分输送、地表水和地下水循环,以及多种形式的水量贮蓄。水分蒸发气化是水循环中最重要的环节之一。由液态或固态水蒸发产生水汽进入大气并随大气活动而运动。大气中的水汽大部分由海洋蒸发而来,少部分来自陆地表面蒸散发的贡献。大气层中水汽循环是蒸发-凝结—降水—蒸发的周而复始。海洋上空的水汽输送到陆地上空凝结降水称为外来水汽降水,大陆上空的水汽直接凝结降水称内部水汽降水。
地球表面的液态、气态、固态水构成连续不断,生生不息,但薄厚不一、很不规则的水圈。水圈的上界可达大气对流层的顶部,下界至深层地下水的下限,包括大气中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物体内的水。水圈中的水71%以液态储存于海洋、河流、湖泊、水库、沼泽及土壤中。固态水存在于极地冰原、冰川、积雪和冻土中。气态水即是大气中水分。水圈是塑造地球表面的主角之一,如沟谷、河道、三角洲、大平原以及瀑布、溶洞、石林、石峰地貌,皆是重力作用下的水溶水蚀之功。如今,水圈与大气圈、生物圈、岩石圈、人类圈相互作用,决定了地球生命系统演化的方向。
生命从水中来。在38亿年前,在原始海洋中,生命前体分子——水、甲烷、二氧化碳、氨、氮、氢等,经长期演化逐渐形成了原始的细胞——原核细胞,这是地球最初的生命形式,也是所有生命共同的祖先。在生命形成的早期,以原核生物蓝细菌为主体构造生态系统。大约20亿年前,原核生物走向衰落,真核生物开始兴盛繁荣,海水表层浮游生态系统和海滨底栖生态系统形成。大约6亿年前,出现多细胞植物。5.5亿年前,出现多细胞动物。多细胞生物的形成是地球生命演化史上的重要历程碑,不仅意味着生物个体规模增大,由微生物发展到宏生物,更深刻的意味是细胞功能分化、生命结构优化、生物体组织、器官、系统构建,以及创建新的生态系统和完整的生物圈。多细胞生物迅速替代了单细胞生物在生物界的主体地位之后,植物由海洋进入湿地,由湿地登上陆地,经苔藓、蕨类植物发展到裸子、被子植物。由水生到陆生之路,也是植物王国走向繁盛之路。动物的进化之路,显得更加波澜壮阔,无脊椎动物、脊椎动物先后从海洋登上陆地,两栖、爬行、哺乳、鸟类相继出现,地球上出现了前所未有的生物繁荣景象。大约4亿年前,陆地维管植物和陆生动物开始创建陆地生态系统,海洋生物向中深层和深海底发展,形成了覆盖全球生物圈。
人体建造在水中。生命来自海洋,人体保存着海洋记忆,血液与海水的成分非常接近。子宫如同是孕育生命的海洋,胎儿就在海洋之中。人的胚胎初成3天之时97%是水,胎儿3个月时91%是水,成年人体的65-70%是水。人体细胞漂浮在如海水一般的组织液中,与组织液进行物质交换。人体细胞的70%是水。灵魂亦在水中,大脑的80%是水。心脏、肺脏、肾脏80%亦是水。血液的85%是水,血浆的91%是水。唾液、胃液、尿液95%以上是水。眼球亦是水球,99%是水。人体进化出非常严密的水工程、水管道、水网络——血管、淋巴管、组织液,开设了与水圈、大气圈、生物圈、岩石圈联通的进口与出口。
不仅是人体,所有生命皆建造在水中。生命演化的历程决定了所有生命依循水圈布施。水圈的质量决定了生物圈的质量。海洋是生命摇篮。生物以海洋为起点,从江河口、海岸线登陆,不断向内陆腹地挺进。一开始,立足于水资源丰富的地理空间,继而演化出丰富的地理空间适应型。尔后,扩张地理空间范围,演化出适应各种水分条件的生物来。物种的水分耐受性是自然选择的结果。降水丰沛,水有效供给充足的地理空间,具有丰富的生物多样性,具有较高的生态生产力,具有较强的生态系统功能。热带雨林是全球生物多样性最为丰富的地理空间。反之,降水稀少,水有效供给短缺的地理空间,其物种单一、生态生产力低下、生态系统功能脆弱。与热带雨林对应的是戈壁荒漠。生物种群分布和聚落形成与水的时空分布有极密切的关系,自然而然地形成了海洋、湖泊、湿地、森林、草原、荒漠。可以这样说,生命的丰度、生物圈的厚度与水的丰度、水圈的厚度密切相关,水、水圈的质量决定了生物圈的质量。
水圈是一个完整的体系,不同国家或地区占据特定地理空间,处在水圈的不同生态位上(以下简称水圈生态位)。中国有太平洋、印度洋、南海、鄂霍茨克海及内陆等 5大水循环系统,西北内陆还有盛行西风和气旋东移带来的少量大西洋水汽。不同省区占据不同的水圈生态位,受外来水汽影响的差异很大。有的是岛屿省,有的是半岛省,有的是沿海省,有的是近海内陆省,有的是远离海洋的内陆省。新疆则是独特的地理空间,在水圈的最稀薄之处。从沿海、近海到内陆腹地,海拔呈增高趋势,降水呈下降趋势,水圈呈减薄趋势。而且,内陆腹地的省区处在大江大河上游河源区,近海、沿海的省市处于中下游汇水区、入海口。水往低处流,下水厚积善利。江河中下游地区,特别是大江大河三角洲省市处于水圈厚实处,尽得水圈之善利。陕西省踞黄河、长江干流之间,在水圈中并不显优,但秦岭是中央水塔,供养了长江第一大支流汉江、黄河第一大支流渭河。渭河塑造了关中平原,因下水厚积善利而成天府之国。西安踞关中优势水圈生态位,得立十三朝故都。水圈是动态的富有弹性的,但其形塑的水生态空间大格局,却具有稳定性连续性规律性。
所有生命都有水需求,生物之间的生存竞争,在一定意义上也是水竞争。多数人理解的水竞争、水战争,是不同区域、不同国家之间的水竞争、水战争。在本质上,这是发生在人类内部不同国别、不同族群之间的水竞争、水战争。事实上,在人与其他物种之间存在的水竞争、水战争更为经常,也更为惨烈。试想,人类开采使用的矿产资源,比如金矿、铁矿、铜矿、石油、煤炭、天然气,其他物种并不能有效利用(因此而导致的环境污染则另当别论)。但是,水是生物圈所有生命共享的资源,水资源开发利用与矿产资源开发利用引发的生态环境效应很不一样。在河道修筑水库跨流域调水,壮大了人工水圈,但削减了自然水圈,永久改变筑坝取水口以下流域的水环境、水生态,无数物种连连遭遇无水、缺水的厄运。自然生态系统中的物种是经过自然选择、适应生态环境而存续的,每一个物种都与水圈生态位进行了耦合匹配。人类亦是如此。但是,后来人类成为强势的水圈生态位竞争者。人类具有逐水而居的习性,善于抢占优势水圈生态位。人口持续膨胀,人类聚集地和经济活动日益扩张,农事活动用水、工业制造用水、交通商贸服务用水、城乡园林用水、城乡居民生活用水,人类圈不断发展壮大,必然占领越来越多的自然水圈生态位,形成越来越大的人工水圈生态位。因为人口聚集、产业聚集,人类已经成为水圈生态位上的“暴发户”,几乎完全占领了优势水圈生态位——江河入海口、沿海滩涂岸线生态位以及沿江沿河沿湖湿地生态位。人类并没有就此止步,进而又在川流河谷的狭窄处筑坝蓄水、跨流域调水,为人工水圈生态位增添水活力、再添新优势。
水资源已是广为人知的概念,但狭义的水资源概念存在严重缺陷,潜藏巨大风险。把水资源等同于一般的矿产资源有百害而无一利。地球水圈总水量约为13.86亿亿立方米,这是生物圈生命共享的总水量,也是广义的水资源。其中,海洋水13.38亿亿立方米,占水圈总水量的96.5%。含盐量不超过1g/L的淡水0.35亿亿立方米,约占2.53%。淡水约68.7%固定在两极冰盖和高山冰川中,30.9%蓄存在地下含水层和永久冻土层,0.4%是湖泊、河流、土壤之水。全球水循环动态水量每年为577万亿立方米,即全球年降水量。全球海洋年降水深约为1270毫米,陆地年降水深约为800毫米。陆地年降水量约为119万亿立方米,占全球年降水量的21%。中国960万平方公里国土空间,多年平均降水深约为628毫米,年降水总量约6万亿立方米,2021年全国水资源总量2.92万亿立方米。这里的水资源即是狭义的水资源,它是指可资利用或有可能被利用的淡水资源,主要是湖泊、河流和浅层地下的水源。在计算狭义的水资源总量时,既考虑“可供使用”,又兼顾“逐年可以恢复更新”,对生物圈其他物种共享淡水资源的考虑欠缺。水是生命之源,对包括人在内的所有物种一样。人类是单一物种,人类使用的水资源增加,必然意味着其他物种水资源减少。人类是用水“暴发户”,已经使用了大量水资源,还在继续占领更多的优势水圈生态位,占据更多的水资源。事实上,人类已经把浑然天成的地球水圈一分为二,割裂为自然水圈和人工水圈。前者是自然的水循环过程,自然的水生态、水环境,后者则是人为改变的水循环过程,以及人为的水生态、水环境。人类已经在自然河道上建造了数以万计的人工水库,极力把自然水圈拉向人工水圈。水圈总量是不变的,人工水圈越大,自然水圈就越小。同时,必须清醒地认识到,人工水圈既有进水又有出水,进水要从自然水圈来,出水要到自然水圈去。进入人工水圈的水,经过了多种多样的利用方式,在形成离开人工水圈时,即使进行了污水处理、达标排放,其出水品质亦远不及自然之水,必定要二次挤占自然水圈的环境容量。人工水圈不断扩张,必然意味着自然水圈持续面临双倍缩水的压力。有的河流已被“吃干榨净”,有的已“渠槽化”,因过度纳入人工水圈而失去了本来的自然属性,让所有生物都出现了“水焦虑”。由此,带来了难以逆转的生态灾祸——生态系统功能衰退,生物多样性减损。
人类圈镶嵌在水圈、生物圈中,水圈、生物圈的命运决定着人类圈的命运。人类应当关注人类圈、人工水圈发展,亦应关注人工水圈与自然水圈的协同性,关注人类圈与生物圈共生性。关照自然水圈、生物圈就是关照人类自己、关照人类未来。由于人类圈深度嵌入水圈、生物圈,让其他物种遭遇了诸多的生存厄运,包括栖息地厄运、食物链厄运、水圈厄运,混合在一起,导致了地球生命之树凋谢凋零。2022年,《生物学评论》期刊发表研究报告称,自1500年以来,地球生命树上200万已知物种中,可能已经灭绝了7.5%-13%。岛屿物种所受影响比大陆物种更大。2023年,《美国国家科学院院刊》发表研究报告称,通过分析生命树(进化树)变化发现,生命树活力衰退,不仅生命树上的树叶凋落,不少“树枝”也正加速消亡。数据显示,过去500年,约5400个属、3.46万个物种中,有73个属遭遇灭顶之灾,且大多发生在工业化以来的200年,动物物种灭绝的速度比历史上平均水平高出35倍。地球生命树呈现加速衰老大势。人类亦在生命树上,与其他物种具有共同的命运。有人尖锐的指出,人类亲手为自己打造了末日!
促进人与自然和谐共生,必须实行“三水统筹”,即统筹生态之水、生活之水和生产之水。然而,三水并不一般,各自有其规律。自然水圈——生态水规律,天设地造,天荒地老,日月之恒,经久不变。人工水圈——生活水、生产水规律,服务和服从经济社会发展,遵循经济规律、社会规律。用长周期、大历史尺度观察,产业革命相伴随着用水革命,产业革命亦是用水革命。随着产业革命向纵深发展,从自然水圈中拓展出人工水圈,且人工水圈越来越大。在釆集狩猎时代,人口少、密度小,零星散布,沿河而居,取用地表径流即可满足用水需要。到了农业时代,引径流以灌溉,村庄定居人口聚集,凿井取水,提采地下水。人类是具有超级聚集和追求规模经济能力的物种。伴随工业化时代,人口向城镇聚集、规模经济扩张,本土地表径流和地下水资源已不能满足用水需要,开启了远距离、跨流域调水模式。然而,自然水圈的规则不会更改,更不会屈从人工水圈规制。一个国家或一座城市,都有一部属于自己的水历史。西安是世界上罕见的悠久的拥有完整都市水历史的城市。西周之时,沣京、镐京约1万人口,一个沣河的水量就很充盈很丰沛。秦汉之时,咸阳城、长安城约20万人口,还有值得夸耀的“八水绕长安”之水生态水景观。大唐盛世雄风,唐长安城是国际都市,聚集100万人口,供水不足、用水紧张已经显露,向城市补水已为常态。如今,西安市已经聚集起1300万人口,全省三分之一的人口都集中在西安。水从哪里来?秦岭是中央水塔,更是西安水塔、西安的命根子。西安的水管网,从城市中心向南延伸,伸进了秦岭腹地,伸进了汉江。西安的自然水圈依然如故,而西安的人工水圈已经足够广大。西安只是典型一例,无数城市与西安无异。京津冀都市圈的城市水工程、水管网,千里迢迢,伸进了中央水塔,与秦岭水源地相连通、与生物栖息地共命运。现代社会是城市社会,现代城市是座落在水工程、水管网上的城市,每家每户都有连接人体生命的水笼头、水管网,延伸出户,经过水工程连通山川河岳,与万千生命分享自然水圈。自然水圈是现代都市的水脉、水根。
不少城市都在抱怨自己的水资源短缺,常常以人均水资源论说本市水情。岂不知,水资源与降水量密切相关,年度之间虽有波动,但水资源总量保持相对稳定,这是自然水圈的基本逻辑。一个城市辖区的水资源总量与自己的版图——集水区大小成正相关,而与人口数量并无关联。如果以人均论说水资源,聚集人口持续增长,人均水资源量就会持续下降,必须需要寻找新的水源地、集水区,这便是人工水圈的基本逻辑。比如西安市,自西周以来,自然降水量虽有变化,但变幅不大,而城市人口却从1万人增加到1300万人,如果按人口数量计算人均水资源量,则直线下降到只有西周时期的1/1300。这是西安从水量丰沛之地到严重缺水之城的真相。都市人口增长中,一部分来自本地增殖,大部分来自外地迁入,二者合力,促使各类中心城市特别是沿海城市人口集中度大幅度提升。无论是本地增殖还是外地迁入,都会增加用水需求和供水压力,必然要求增加集水区、扩大水源地。国际化大都市、国家中心城市、区域中心城市本地空间已无可资利用的集水区、水源地,只得把水管网域外空间延伸,利用域外集水区、建立域外水源地。
水工程、水管网一头连接水源地、集水区——生态空间,一头连接用水区、用水户——农业空间、城镇空间。前者是生物圈主体——自然生态系统、自然水圈,也是以创造GEP为主体功能的国土空间,后者是人类圈主体——人工生态系统、人工水圈,也是以创造GDP为主体功能的国土空间。须知,生产力革命不断推进,产业转型升级永远在路上,以价值表现的GDP持续增长,而自然水圈“天道不易”,水资源是可再生资源却不是可增长资源,亦即“水分循环”“水量不增”。人类圈-人工水圈创造的GDP在“增长”,水需求在“增加”,而自然水圈的水资源只会“不增长”,这“一增一不增”,形成了一对基本矛盾。实现人与自然和谐共生,需要解决好这一对基本矛盾。
人类圈-人工水圈镶嵌在生物圈-自然水圈之中,水工程、水管网把二者耦合为一体。要保持人类圈-人工水圈与生物圈-自然水圈的合一性、协同性,必然要求两者具有内在统一的水逻辑。目前,人口增长、城镇扩张阶段已经基本结束,城镇空间、农业空间、生态空间格局已经基本定型,大规模提取自然水圈水资源的时代已经基本结束。经历猎业时代、农业时代、工业时代,人类圈正在迈进智业时代,新质生产力不再是扩大人类圈-人工水圈在资源占用上的规模量级,而是在既有规模量级上提质增效,从等量水资源中获得更多的GDP产出。进一步说,就是在不增加水资源提取量的基础上,通过改进水技术、水工程、水管网、水管理、水制度,使已经从自然水圈提取的水资源发挥出更大的效用,支持经济社会持续高质量发展。也就是说,通过高质量取水、高质量供水、高质量用水,推动高质量发展。如果再进一步,能够把人类圈-人工水圈的用水份额降下来,减让人类所得就是增加其他物种所得,有利于生态系统修复,有利于GEP增长,有利于人与自然和谐共生。如此以来,人类将拥有更加优美的生态环境,更高质量的水源地、集水区,更高品质的生产生活用水。这是人工水圈系统治理、构建自然水圈友好型经济和水资源节约型社会的深层逻辑。
大步推进智业化改造,将是人工水圈系统治理的根本方向。人类圈已经走过猎业、农业、工业三个时代,正在迈上智业时代。新质生产力就是智业时代的生产力。人工水圈从猎业时代起步,业已走过了农业时代、工业时代,正在迈向智业时代。在本质上这就是人工水圈的全面升级改造,并形成与智业相适应的人工水圈新版本。新质生产力是智业生产力的时代表达。用新质生产力提升改造人工水圈,就是推进智业成果——信息化、数字化和人工智能在人工水圈的全面应用转化。这不只是水工程、水管网的提升改造,而是从水源地到用水户全过程全链接的提升改造;不只是一个环节的提升改造,而是各环节的全面提升改造;不只是一个行业的提升改造,而是各行业全经济体系的提升改造;不只是一个时期的提升改造,而是伴随智业化过程的提升改造。终归有一天,经过智业化提升改造后,人工水圈生长出了“大脑”,让所有人清楚地知道,人工水圈有着多少个可以调节流量的水阀门-水笼头,每一个聪明的水阀门-水笼头都会永久留下人类的水痕迹,记录着流过的水量还有水质!
人工水圈智业化提升改造,要突出三大关键目标,即精准、循环、生态。首先是突出精准,精准取水、精准供水、精准用水。精细用水是合理高效利用水资源的根本。要防止任意扩大人工水圈。推动粗放到精细、经验到科学的升级转型,推行水权置换,优化用水结构,从传统农业大水漫灌向未来农业点滴滋养迈进,让已进入人工水圈的每一滴水都发挥出最大效用。其次是突出循环,厂内循环、园区循环、城市循环。要树立循环就是减量、循环就是节约、循环就是效益的理念。要创造必要条件,加强人工水圈内水循环,把能够循环用水的都让合理高效循环起来。第三是突出生态,兼顾自然水圈与人工水圈,统筹水资源、水生态和水环境,协调推进城镇空间、农业空间、生态空间水污染治理、水生态修复,促进生物圈-自然水圈与人类圈-人工水圈协同,厚植人与自然和谐共生现代化的水根基。
人工水圈智业化提升改造,要坚持多措并举。首先是行政措施。自然水圈水资源为国家所有,自然水圈水资源转化为人工水圈水资源的分配决定权是国家权力。各级政府及水行政部门要站在人与自然和谐共生高度,依法行使好水资源分配权,提升水资源管理信息化水平。其次是经济措施。要在保障城乡居民生活基本需求的基础上,充分利用市场机制,发挥价格调节作用,推行生活用水阶梯水价、不同行业用水分别定价,用水价格杠杆撬动水资源节约集约。同时,要实施绿色水金融政策,支持人工水圈智业化提升改造。第三是社会措施。要树立合理高效利用水资源的时代风尚,形成节约集约利用水资源的社会习惯。第四是法治措施。依法治水是根本保障。要制定实施人工水圈各环节全过程广覆盖的制度规范,用法治的力量,为人类圈-人工水圈与生物圈-自然水圈协同、人与自然和谐共生现代化保驾护航。
21世纪的人类文明是智业文明,是人与自然和谐共生的新型文明,也是人类圈-人工水圈与生物圈-自然水圈协同发展的新型水文明。人类要集体转型成为其他物种的福星。身处这样一个充满光明前景的伟大时代,我们每一个人应该做其他物种的福星,践行负责任的水行为,为建构与自然水圈协同的人工水圈新模式,发出自己的那一份光和热。(文/党双忍)
注:本文为《和谐说》系列8。2024年5月6日成稿于上海国家会计学院。在飞机上写作也会成为一种习惯,这使得旅途不再那么枯燥无趣。有一件值得玩味的事情,在西安-咸机场接了一杯水,喝了。在飞机上又接了一杯水,又喝了。下了飞机,在上海虹桥机场去卫生间,卸水。这令我联想到生生不息水之道,联想到水的微小循环与宏大循环,联想到上善若水。刚巧,上海踞中国顶级水圈生态位,方有今日之煌煌气象,当为本文立论理论之一实践注脚。