今年仅仅几个月，异常低的河流水位就导致中国关闭工厂，洪水淹没了巴基斯坦三分之一的地区，造成约 1,500 人死亡，并使该国陷入停顿。莱茵河的干涸威胁到德国经济陷入衰退，因为货船无法运输标准货物。拉斯维加斯大道变成了一条河流，赌场被淹，顾客纷纷逃离。似乎现在每天的新闻中都充斥着这样的水灾。
长期以来，许多企业一直游说反对改变其保护环境的做法，拒绝实施污染控制、采取气候行动或减少资源使用。他们认为，成本太高，会损害经济增长。现在我们看到了这种不作为的代价。
随着气候引发的天气灾害、社会不平等、物种灭绝和资源稀缺日益严重，一些公司已经采用了可持续发展计划。这个领域的一个术语是“循环经济”，从业者旨在提高资源（包括水）的效率和再利用率——理想情况下，在这个过程中创造更多的商品（和更多的利润）。
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但这个术语植根于数十年的另类经济理论——广为人知的有环境经济学、生态经济学、甜甜圈经济学和稳态经济学。这些框架认识到，主流经济学追求永恒增长的目标在资源有限的地球上是不可能实现的。
这些想法开始渗透到主流中，这既标志着倡导者论点的说服力，也标志着自然世界日益衰落的状态。但这些原则背后的经济学家和科学家表示，一些企业和政府正在进行“漂绿”——声称他们保护环境的行动比实际意义更重大——而不是做出将全球经济转移到真正可持续发展道路上所需的根本性改变。
由于主流文化优先考虑人类的需求，因此水通常被视为商品或威胁。这种观点激发了单一焦点的解决问题方式，忽视了水与岩石和土壤、微生物、植物和动物（包括人类）之间关系的复杂性和相互关联性，不可避免地导致意想不到的后果。
当河流干涸时抽取地下水会进一步消耗地表水，因为两者是相连的。修建水坝为一群人供水剥夺了其他人和其他生态系统的用水。加固河流堤坝和在湿地上建设会消除水流减速的空间，将洪水推向邻近地区。城市铺路和迅速排水造成局部缺水。
一些公司正在做出“水资源中和”或“水资源正效益”的承诺，迈出了重要一步，但还不够，加州大学伯克利分校法学院、能源与环境中心惠勒水研究所主任迈克尔·基帕尔斯基说。“如果公司真的认真对待水资源管理，他们就会在政治和财政上全力支持改革治理系统，这些系统围绕水资源建立了这种掠夺性经济，”基帕尔斯基说。
来自 153 个国家的 11,000 多名科学家一致认为，在边缘进行调整是不够的。在 2019 年发表在期刊《生物科学》上的一封信中，他们呼吁进行“大胆而彻底的转型”，包括“从 GDP 增长和追求富裕转向维持生态系统和改善人类福祉”1。今年 2 月，政府间气候变化专门委员会也表示赞同，呼吁“更强有力地整合自然科学、社会科学和经济科学”，部分措施是保护地球 30-50% 的生态系统（参见 go.nature.com/3sccm6h）。
越来越多的生态学家、水文学家、景观设计师、城市规划师和环境工程师——本质上是水资源侦探——正在追求变革性变革，从尊重水的能动性和系统的角度出发。他们不仅问“我们想要什么？”，还问“水想要什么？”。当填埋的湿地在 2017 年德克萨斯州休斯顿的暴雨等事件中发生洪水时，研究人员意识到，迟早，水总是会获胜。他们没有试图控制每一个分子，而是沿着水的路径为水腾出空间，以减少对人们生活的损害。
广义上讲，侦探们发现水想要恢复其缓慢的阶段——湿地、洪泛区、草原、森林和草地——这些阶段已被人类发展所消除。自 1700 年以来，人们已经摧毁了世界上 87% 的湿地2，在世界上最大的河流中，几乎有三分之二被筑坝3，自 1992 年以来，城市覆盖面积增加了一倍4。所有这些都极大地改变了水循环。水资源侦探的项目——全球“慢水”运动的一部分——都恢复了水在陆地上减速的空间，使其可以流到地下，修复至关重要的地表水-地下水连接。
虽然慢水方法的用途因地而异，但它们都反映出一种与当地景观、气候和文化合作的意愿，而不是试图控制或改变它们。慢水分布在整个景观中，而不是集中化的。例如，湿地和洪泛区分散在流域（由河流及其支流排泄的陆地区域）中，这与水坝和巨型水库形成对比。在全球范围内，水资源侦探们开始扩大这些项目。
慢水
在加州的大部分州历史上，地下水和地表水在法律和监管角度都被视为独立的资源。但实际上，它们是通过重力和水压联系在一起的。当河流水位上涨并溢出到湿地和洪泛区时，水流会减慢速度并渗入地下，抬高地下水位。之后，地下水从下方补给湿地、泉水和小溪。“将地下水和地表水区别对待在水文上是荒谬的，”基帕尔斯基说。“这是你能得到的最不循环的做法。”
这种法律上的分离导致加州的水供应负担过重。该州庞大的水利基础设施——巨大的水坝、堤坝和长距离输水渠——阻止了中央山谷地区的大河占据其洪泛区并自然地补给地下水。此外，当地面水稀缺时，人们会大量抽取地下水。但由于两者是相连的，这进一步减少了地表水。这种消耗意味着人们必须钻更深、更昂贵的井才能取到水。它还会导致地面塌陷，破坏基础设施。在靠近海洋的地方抽取地下水可能会使海水倒灌。
自 2014 年《可持续地下水管理法案》(SGMA) 通过以来，加州优先考虑通过将冬季多余的水和洪水散布在土地上使其渗入地下，或通过水井将其注入地下来补给地下水。各种州立项目包括激励农民在休耕地上渗水、回撤堤坝的洪水管理（允许洪泛区再次发挥作用），以及寻找古河谷——可能迅速转移大量水流到地下的特殊地质特征。
但基帕尔斯基说，要抓住冬季洪水的恩惠，仍然存在关键障碍。主要问题是，尽管有 SGMA，地表水和地下水之间人为划分的法律遗留问题仍然存在。他说，科罗拉多州在这方面做得更好，因为它整合了地下水和地表水的权利系统。在法律上将它们联系起来有助于多用途项目，例如将冬季水引导至补给池塘，这为鸟类和人类娱乐提供了栖息地。水渗入地下并重新汇入河流，有效地使同一水源在今年晚些时候可供农民使用。
秘鲁也专注于地表水和地下水之间的联系。该国近三分之二的人口居住在沙漠沿海平原上，那里的年降雨量不足 2.5 厘米，依赖安第斯山脉的水源，包括融化的冰川。2019 年，世界银行预测，到 2030 年，利马的干旱管理系统（水坝、水库和地下城市蓄水）将不足以应对干旱5。在过去的十年中，秘鲁通过了一系列法律，承认自然是水利基础设施的一部分，并要求自来水公司将一部分用户费用投资于湿地、草原和地下水系统。
一种投资类型是保护稀有的高海拔湿地，称为 bofedales，或垫状沼泽，它们减缓径流，否则可能导致洪水或山体滑坡，并蓄积雨季的水，在旱季释放出来。Bofedales 是泥炭地，仅占全球陆地面积的 3%，但储存了 10% 的淡水和 30% 的陆地碳6。不幸的是，这些沼泽一直是苗圃贸易泥炭盗窃的目标。公用事业投资正在引入监控来保护 bofedales 并恢复受损的湿地。科学家们还研究了一种在景观中开辟更多空间以扩大 bofedales 的当地做法，并发现这些扩张可以储存与原始沼泽相似的水量7。
秘鲁的自来水公司还在投资一种 1400 年前瓦里人创新实践的方法。在安第斯山脉的几个村庄，瓦里人的后裔仍然建造称为 amunas 的手工鹅卵石运河。Amunas 将雨季从山间小溪流出的水引导到天然渗透盆地，在那里，水渗入地下，比在地表移动慢得多。它在几周到几个月后从较低海拔的泉水中涌出，农民在那里利用它来灌溉农作物。
“如果我们种植水，我们就可以收获水，”秘鲁奇隆河流域上游安第斯山脉的 Huamantanga 村的公共农民 Lucila Castillo Flores 说。他们与景观和彼此之间的互惠文化支配着公共农民如何照顾水资源和分享恩惠。由于他们用于灌溉的大部分水都渗回地下，因此最终会返回为利马供水的河流。水文工程师 Boris Ochoa-Tocachi 是厄瓜多尔环境咨询公司 ATUK 的首席执行官，他和他的合作研究人员使用染料示踪剂、堰和传统知识调查来计算在整个高地恢复 amunas 的影响。利马的水资源已经比消费者的需求量少 5%。研究人员表明，在为利马供水的最大流域中恢复 amunas 可以弥补缺水问题，并为首都额外增加 5% 的供水，平均将旱季的可用时间延长 45 天8。
与野生动物合作
在华盛顿州和英国，采取整体方法也取得了成效，那里的人们正在为水獭的水需求腾出空间。反过来，这些啮齿动物保护人们免受干旱、野火和洪水的侵袭。在人们杀死大部分水獭之前，北美和欧洲要潮湿得多，这要归功于水獭水坝减缓了陆地上的水流，这为动物提供了更广阔的旅行区域，免受陆地掠食者的侵害。在欧洲人到来之前，北美 10% 的地区被水獭创造的、生态多样的湿地覆盖。
水獭有助于保护人们免受洪水侵袭。图片来源：Troy Harrison/Getty Images
马萨诸塞州波士顿东北大学的环境科学家本杰明·迪特布伦纳研究了从人类居住区迁徙到华盛顿州更荒凉地区的水獭的工作。在迁移后的第一年，水獭池塘平均每 100 米河流创造的地表和地下水存储量是对照地点的 75 倍9。随着气候变化导致降雪减少，这种水獭支持的蓄水将变得更加重要。迪特布伦纳发现，水獭的工作将使夏季积雪较多的流域的供水量增加 5%。他估计，仅在一个流域中，就约为 1500 万立方米——几乎是为华盛顿州西雅图供水的托尔特水库容量的四分之一。
加利福尼亚州立大学海峡群岛分校卡马里奥分校的生态水文学家艾米丽·费尔法克斯说，水獭也具有消防技能。当允许水獭重新定居河流时，扩大的湿地带可以形成重要的防火带。它们的池塘提高了河流本身以外的地下水位，使植物不易燃，因为它们增加了获得水的机会。
水獭实际上可以帮助预防洪水。它们的水坝减缓了水流，因此水流会在较长一段时间内涓涓流出，从而减少了洪峰流量，而洪峰流量正日益淹没英国的河边城镇。英国埃克塞特大学的研究人员发现，在暴风雨期间，离开水獭水坝的水流量峰值平均比没有水獭水坝的地点低 30%10。即使在饱和的中冬条件下，这些好处依然存在。
水獭池塘还有助于清除水中的污染物，并为其他动物创造栖息地。费尔法克斯说，这些服务的价值约为每年每平方公里 69,000 美元。“如果你让它们尽情发挥”，一对水獭夫妇及其幼崽可以在一年内改造一英里的河流，她说。她说，由于水獭的平均寿命为 10 到 12 年，两只水獭一生的工作价值将达到 170 万美元。她补充说，如果我们恢复到北美有 1 亿到 4 亿只水獭，“那么数字真的会爆炸式增长”。
系统变革
在很大程度上，主流经济学没有考虑到健康、完整的生态系统提供的许多重要服务：水资源产生、污染缓解、粮食生产、作物授粉、防洪等等。
科学家们越来越多地对费尔法克斯等人的价值计算进行制表，但市场通常会忽略这些计算。《自然》杂志在 1997 年发表了一份具有里程碑意义的报告11，伦敦大学学院全球繁荣研究所的生态经济学家罗伯特·科斯坦扎是该报告的合著者之一，这是为这些服务赋予货币价值的早期努力之一。当时，全球生态系统服务的价值高达数十万亿美元，超过了全球国内生产总值 (GDP)。在 2014 年发表的更新论文中，全球经济有所增长，但生态系统服务的价值仍然高得多12。
另一个问题：这些服务的退化通常不会从利润中扣除；相反，这些成本由环境和人民承担。环境经济学家和数据科学家汉娜·德鲁肯米勒在华盛顿特区的非营利组织“未来资源”工作，她计算得出，允许在一公顷湿地上进行开发，每年会造成超过 12,000 美元的财产损失13。这是因为从曾经吸收水的地区排出的水会淹没周围的社区。德鲁肯米勒估计，仅就洪水吸收而言，全国湿地的价值为 1.2 万亿至 2.9 万亿美元。这还是一个保守的估计，基于仅覆盖洪泛区约 30% 家庭的洪水损失数据。
科斯坦扎断言，首要问题是，衡量经济健康状况的主要指标 GDP 过于关注基于市场的生产和消费，而未能准确衡量人类福祉。“同样将自身限制在生产上的循环经济也将达不到目标，”他说。如果目标是福祉，“问题就变成了：首先，你是否应该生产和消费所有这些东西？”。他说，保护和恢复自然资源以及重建社会资本更有可能实现福祉。
实现这一目标的一种方法是将更多的自然生态系统置于公共资产信托或“公共领域”中。德鲁肯米勒说，创建州立或当地公园、狩猎保护区或野生动物保护区可以限制开发，并为社区带来重大利益。她说，投资保护湿地以防止洪水破坏的社区将很快看到避免成本的好处，通常投资回收期不到五年。
科斯坦扎说，保护公共领域的另一种策略是“自然权利运动”，该运动始于 1970 年代初期，并在过去 15 年中获得了发展。它包括玻利维亚和厄瓜多尔宪法中的规定、美国各地的地方政府变革，以及新西兰旺加努伊河、印度恒河和加拿大鹊鸦河的法人地位。这对某些人来说可能听起来不寻常，但在美国，一些公司具有法人地位。赋予河流法人地位使人们能够代表河流的权利在法庭上辩论。河流的权利可以包括免受污染、保护其循环和演变以及履行其生态系统功能的空间。自然权利运动认识到，健康的生态系统使一切正常运转，“人类是该系统的一部分，而不是与该系统分离的”，科斯坦扎说。
各州改革百年水权、公用事业投资湿地和土著技术以及科学家部署水獭来发挥其工程技术，这些都是与以往不同的明确转变。“我们已经取得了很大进展，将[自然资本]融入到系统中，使其不会因为其他事情更优先而被搁置一边，”德鲁肯米勒说。
但科斯坦扎认为需要更深层次的变革。“我们所谈论的许多关于循环经济的事情——再生湿地、种植森林、应对气候变化——之所以难以实施，是因为基本目标仍然是 GDP 增长，而这些事情会妨碍 GDP 增长，”他说。
应用慢水方法的人们正在占主导地位的经济中尽其所能。但科斯坦扎说，人们可以通过从 GDP 转向诸如真实进步指标或“数百个”替代指标之一来更好地保护社会资本和环境系统，他说。
改变社会的基本目标似乎门槛很高，但其中一些指标已被马里兰州、佛蒙特州、不丹和新西兰的政府采用。这种转变超越了漂绿版本的循环经济，并有助于促进水资源侦探在照顾水系统方面的工作，以便这些系统能够维持人类和其他生命。
本文是 Nature Outlook：循环经济 的一部分，这是一个由谷歌提供财政支持制作的编辑独立增刊。关于此内容。
参考文献
Ripple, W. J., Wolf, C., Newsome, T. M., Barnard, P. & Moomaw, W. R. 生物科学 70, 8–12 (2020)。
Davidson, N. C. 海洋. 淡水研究 65, 934–941 (2014)。
Grill, G. et al. 自然 569, 215–221 (2019)。
Brondízio, E. S., Settele, J., Díaz, S. & Ngo, H. T. 生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台全球评估报告 (IPBES, 2019)。
Groves, D. G., Bonzanigo, L., Syme, J., Engle, N. & Rodriguez, I. 为秘鲁利马的未来干旱做好准备 (世界银行, 2019)。
Rezanezhad, F. et al. 化学. 地质学 429, 75–84 (2016)。
Monge-Salazar, M. J. et al. 科学. 总环境 838, 155968 (2022)。
Ochoa-Tocachi, B. F. et al. 自然可持续性 2, 584–593 (2019)。
Dittbrenner, B. J., Schilling, J. W., Torgersen, C. E. & Lawler, J. J. 生态圈 13, e4168 (2022)。
Puttock, A., Graham, H. A., Cunliffe, A. M., Elliott, M. & Brazier, R. E. 科学. 总环境 576, 430–443 (2017)。
Costanza, R. et al. 自然 387, 253–260 (1997)。
Costanza, R. et al. 全球环境变化 26, 152–158 (2014)。
Taylor, C. A. & Druckenmiller, H. 美国经济评论 112, 1334–1363 (2022)。