密西西比州杰克逊市的居民最近经历了一个星期没有可靠的供水服务。自7月下旬以来，这个拥有15万人口的首府城市一直在发布沸水饮用建议。这只是美国夏季结束时浮出水面的令人震惊的饮用水相关新闻的一部分。其他报道还提到纽约市公共住房区自来水中的砷，可能与污水或径流有关的西巴尔的摩供水系统中的大肠杆菌以及一起诉讼，指控神经系统问题与去年泄漏到夏威夷饮用水中的数千升航空燃料有关。
在2014年袭击密歇根州弗林特市的饮用水污染危机之后，越来越多的类似事件引起了全国的关注，削弱了人们对曾经被认为是世界上最先进和最强大的被忽视的饮用水和废水处理系统的信心。随着拜登政府的两党基础设施法案中数十亿美元的资金开始流向各州，用于改善当地供水系统——包括更换从公共供水管道到建筑物管道的危险铅管，一些进展将会取得。但专家表示，仅靠资金无法解决困扰美国数千个老化的公共和私人供水和废水系统的更大的结构性和系统性问题。
乌普马努·拉尔是哥伦比亚大学的水文气候学家，也是该领域的杰出人物，他与人合著并领导了多项记录美国饮用水污染上升的研究。他和他的同事评估了17900个供水公用事业公司和其他社区饮用水系统的全国数据集，揭示了1980年至2015年间，美国安全饮用水法的水质违规行为增加了一倍以上。在后一年，美国近2100万人口的饮用水系统因这种水质违规行为而受到处罚。在其他研究和项目中，拉尔和他的同事还研究了在全球范围内建立更具弹性的供水和废水系统以及解决缺水问题的合理有效方法。
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为了更多地了解杰克逊市供水系统困境的国家背景和影响，《大众科学》与拉尔谈到了美国供水和废水系统的未来前景——以及可以做些什么来改善前景并为子孙后代确保更安全的饮用水。
[以下是采访的编辑稿。]
杰克逊市最近的饮用水问题如何融入美国供水系统的更大格局？
杰克逊市是许多发生此类事件的城市之一。它可能是规模较大的危机之一。而且这是一个更长期的危机。除非是像弗林特市那样的事件，否则较小的供水问题就不会被报道。因此，更大的背景是，发生的事情引起了人们的注意。
两党基础设施法案在多大程度上可以解决杰克逊市居民所面临的问题？
基础设施法案提议解决的一些主要供水问题是更换大量铅制服务管线，并投入资金来弄清楚PFAS—全氟烷基和多氟烷基物质[通常被称为“永久化学物质”，因为它们在环境中具有持久性]—为何存在于水中以及如何处理。这些都是好事。我不想批评它们。但它们说明的是，当某个特定问题变得突出时，国会或其他官僚机构就会开始关注它。但他们应该关注的一个问题是，包括供水和废水在内的整个基础设施系统正在崩溃。许多领导人和官员没有意识到这一点，因为它是一个太大的问题。他们正在做的事情的问题是，当您专注于“好的，我们将更换一批铅制服务管线”时，资金正被用于解决这一个问题——但它并没有解决全面性的基本问题。
在供水和废水系统方面，领导人和官员应该关注什么？
这是挑战：供水和废水系统可以分为以下几个组成部分。一是储存，如水库和大坝。二是输送，即将水输送到您家中的管道或将废水输回的下水道，以及相关的泵。最后，是处理系统。这些是我们必须处理的三个组成部分。美国大坝的中位年龄约为60年。它们的设计寿命为50年。该国约三分之二大坝的维护状况或状况实际上是未评级和未知的。关于输送，北美地区每天估计发生约850起供水干管故障。
然后是处理系统——我们收到越来越多的关于饮用水中病原体的报告，这导致了“煮沸水”通知。这种趋势正在推动越来越多的人饮用瓶装水或购买过滤系统。因此，总体而言，每个组成部分都在老化和失效，每个组成部分的服务可靠性现在都存在疑问。这就是为什么必须考虑如何集体升级它们。
特别是较小的社区没有实际弄清楚他们应该做什么的财政或技术资源。因此，结果是，我们面临着系统性失效的风险。
气候变化如何影响这个问题？
系统性失效的风险因气候变化而加剧。如果发生干旱，可用水量会减少，进入水中的化学物质浓度会更高，处理能力也会受到限制。另一方面，例如，近四年前，暴雨淹没了奥斯汀市高地湖区，该地区为奥斯汀市供水。水库中充满了沉积物。该市的处理厂没有能力处理如此多的沉积物。因此，该市的供水部门要求居民进行节水，并发布了持续一周的沸水饮用建议，当时正值非常潮湿的 conditions.
除了目前的监管和其他职能外，联邦政府还可以做些什么来确保美国人民获得更安全的饮用水？
美国没有针对供水投资的中央规划。与能源状况相比，我们有能源信息管理局和能源部。无论他们做得好不好，至少有些人负责思考应该做些什么，并提出一些资金申请。相比之下，我们有七八个联邦机构对水资源拥有某种管辖权。这种结构然后在州一级和地方一级复制。联邦政府在20世纪中期到1980年左右对供水基础设施进行了大量投资。因此，我们处于领先地位。今天，是时候以深思熟虑的方式重新开始这些努力，以最佳方式利用新的数字技术来确保绩效。
这个国家可以通过花钱来解决这个问题吗？
这不仅仅是一个钱的问题。再次，我将与能源状况进行比较。能源政策制定者正在认真研究如何取代化石燃料，如何扩大输电能力，如何提高系统的可靠性。其中很多工作是在私营部门完成的，但联邦政府和州政府部门提供了一些便利。在水资源方面，没有类似的故事。因此，挑战不是钱。而是要有一个团队实际研究什么是美国供水系统的21世纪架构。否则，就会出现零敲碎打的方法，例如专注于更换铅管。
您的研究指出了哪些类型的解决方案？
显然，我们必须考虑如何更换所有这些老化的组件。但是，如果我们想为21世纪设计一个系统，我们可能希望拥有一些数字能力，这样——当有人打开水龙头或用水冲厕所、淋浴、饮用或烹饪时——在每种情况下，现场的仪器都应该评估相关的关注化学物质，并表明您是否存在问题。
事实证明，美国70%到80%的供水系统支出用于输送：泵、管道和下水道。因此，假设您本地化处理。每个社区，甚至可能是每栋房屋或建筑物，都可以拥有一个处理系统。然后，您可以使用传感器获得关于该处理是否有效的即时反馈。然后，我们可以有能力将本地产生的废水处理到我们的饮用水标准。从屋顶落下的雨水可以收集起来并处理到我们的饮用水标准。所有这些都开始变得可行。我们可以开始研究一个仍然需要水井和其他水源的系统。但是，在许多情况下，您可能会将从自然界取水量减少70%左右。您将拥有更高的服务可靠性和质量。
农业是最大的用水户，同样如此，还有农业光伏和改变种植作物的地点等选择。因此，您开始考虑重组整个系统。这不仅仅是一个解放资金的问题。这更多的是一个在制定一些良好的、更高级别的规划和思考，然后将资金投入到这些计划和创新背后的问题。
如果我们不寻求对美国的水储存、输送和处理系统进行此类改变，会发生什么？
一个很大的担忧是加利福尼亚州的干旱。那里的农业产业正面临着极高的死亡风险。这将对食品供应产生影响。更普遍的是，我们将看到像杰克逊市那样的供水系统故障的缓慢蔓延。因此，这不会是一场突如其来的灾难，但会发生一些事情，它将继续缓慢展开，直到你说，“嘿，到底是怎么回事？”