【专家视角】中国科学院生态环境科学研究中心Nature Communications｜解锁全球...

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（来源：生态修复网）

针对全球仍有的22亿人口缺乏安全管理的饮用水（SMDW）这一严峻现实，通过综合分析揭示了一个突出矛盾：其中88.5%的人口居住于降雨充沛的区域，但仅有1.26%的人口将雨水作为饮用水源。为此，研究团队发展了一套融合环境与社会经济指标的参数化框架，用以系统量化雨水收集（RWH）对实现可持续发展目标（SDG 6.1）的潜力。模拟分析表明，通过优化RWH，可将全球SMDW覆盖率提升5.6%至26%，惠及4.5亿至20.8亿人口。研究进一步指出，RWH的推进与粮食安全、健康、性别平等及气候行动等多个可持续发展目标具有协同效应，为全球水安全战略提供了重要的科学依据与实施路径。

1 科学问题

供需错配的悖论：为何在大量缺乏安全饮用水的地区，尽管年降水量充足（例如，78.3%的缺水人口生活在年降雨量超过800毫米的地区），雨水收集作为改善水源（IWS）的利用率却极低（全球加权平均值仅为1.37%）？

潜力评估的缺失：如何构建一个标准化、可全球应用的评估方法，以整合多维自然与社会经济因素，准确量化RWH的全球潜力（RWHP），并使其评估指标与SDG 6.1的核心指标有效衔接？

贡献路径的识别：哪些关键杠杆（如延长季节性储存能力、提升水源到安全管理的转化率）能够最大程度地释放RWH的潜力，从而系统性地推进SDG 6.1的实现进程？

2 研究方案

数据基础：整合多源全球数据，包括世界卫生组织/联合国儿童基金会联合监测规划（JMP）的饮水安全数据、气候研究单位时序数据集（CRUTS 4.05）的降水数据、地理遥感生态网络平台（GISRS）的地表径流数据以及WorldPop人口数据等。

参数化框架构建：开发一个增强型参数化方法，评估全球RWHP。该方法摒弃了人口密度约束，选取并标准化了六个关键因子：年降水量、降雨变异系数、土壤排水性、干旱指数、水量风险指数和土地覆盖。通过地理信息系统（ArcGIS 10.8）进行乘法集成，计算得出雨水收集潜力系数（RWHPC），以反映单位面积内理论上的最大雨水收集能力。

贡献潜力量化模型：基于RWHPC和月度地表径流数据，计算每个网格单元（1公里分辨率）内可能通过RWH获得改善水源的人口数。模型考虑了两种日用水需求标准（20升/人/日与40升/人/日）以及三种最大季节性储存潜力（MSSP）情景（3个月、6个月、12个月）。

情景模拟与分析：设定四种渐进式实施情景（I至IV），对应不同的“改善水源至安全饮用水”转化率目标（维持现状、提升至0.5、0.7、0.9）。系统模拟并量化在不同MSSP和转化率组合下，RWH对全球及区域（划分为A、B、C三大重点区域）SMDW覆盖率的潜在贡献。

社会生态关联分析：将RWH的潜在贡献率与人均国内生产总值、农村人口比例、粮食不安全指数、性别不平等指数、气候变化风险指数、腹泻致死率等一系列社会经济、环境和健康指标进行相关性分析，探讨其跨目标协同效益。

3 结论

巨大潜力与区域差异：优化RWH可显著提升全球SMDW覆盖率，在20升/人/日的标准下，贡献潜力范围为5.6%至26.0%。区域B（主要为撒哈拉以南非洲地区）尽管基线潜力低，但对延长储存期最为敏感，其贡献潜力可从3个月储存下的6.0%-19.5%大幅提升至12个月储存下的20.3%-61.7%。

双重关键路径：提升RWH对SDG 6.1贡献的核心在于两个协同路径：一是延长最大季节性储存潜力（MSSP），以克服降雨季节性制约；二是提高“改善水源至安全饮用水”的转化率，核心是解决水质瓶颈。当两者协同优化时（如从情景I-3个月到情景IV-12个月），潜在贡献可提升约364%。

广泛的协同效益：RWH的推广与较低的人均国内生产总值、较高的农村人口比例、粮食不安全程度、性别不平等及气候风险呈显著正相关。这表明，在最为脆弱和亟待发展的地区，RWH不仅能改善饮水安全，还可能间接促进粮食安全（SDG 2）、性别平等（SDG 5）、气候适应行动（SDG 13）和公共健康（SDG 3）。模拟显示，在情景IV下，通过RWH提升SMDW覆盖率或可减少全球高达91.0%的因不安全饮水导致的腹泻相关死亡。

不足与展望

本研究主要基于国家层面的汇总数据，揭示了宏观规律，但结论不一定直接适用于微观社区或个人。观察到的相关性不等于因果关系。

所使用的“改善水源至安全饮用水”转化率为综合比率，虽经验证与10个国家的实地RWH专项数据高度一致，但在针对特定国家或地区的精准评估中，仍建议采用通过实地调查获取的RWH专项转化率数据。

提出的全球框架虽具有普适洞察力，但具体实施需结合地方水文地质条件、政策环境和社会经济背景进行本土化调整。未来的研究可运用更精细尺度的数据和因果推断方法，进一步探索RWH潜力与社会生态因素之间的相互作用机制。

RWH并非万能解决方案，有效的水安全战略需将其与管道供水、地下水等传统水源，以及海水淡化、大气水收集等非常规水源相结合，构建多元化、有韧性的供水组合。

文章来源：生态环境科学

(生态修复网)