密西西比州傑克遜市的居民最近經歷了一個星期沒有可靠的供水服務。自7月下旬以來，這個擁有15萬人口的首府城市一直在釋出沸水飲用建議。這只是美國夏季結束時浮出水面的令人震驚的飲用水相關新聞的一部分。其他報道還提到紐約市公共住房區自來水中的砷，可能與汙水或徑流有關的西巴爾的摩供水系統中的大腸桿菌以及一起訴訟，指控神經系統問題與去年洩漏到夏威夷飲用水中的數千升航空燃料有關。
在2014年襲擊密歇根州弗林特市的飲用水汙染危機之後，越來越多的類似事件引起了全國的關注，削弱了人們對曾經被認為是世界上最先進和最強大的被忽視的飲用水和廢水處理系統的信心。隨著拜登政府的兩黨基礎設施法案中數十億美元的資金開始流向各州，用於改善當地供水系統——包括更換從公共供水管道到建築物管道的危險鉛管，一些進展將會取得。但專家表示，僅靠資金無法解決困擾美國數千個老化的公共和私人供水和廢水系統的更大的結構性和系統性問題。
烏普馬努·拉爾是哥倫比亞大學的水文氣候學家，也是該領域的傑出人物，他與人合著並領導了多項記錄美國飲用水汙染上升的研究。他和他的同事評估了17900個供水公用事業公司和其他社群飲用水系統的全國資料集，揭示了1980年至2015年間，美國安全飲用水法的水質違規行為增加了一倍以上。在後一年，美國近2100萬人口的飲用水系統因這種水質違規行為而受到處罰。在其他研究和專案中，拉爾和他的同事還研究了在全球範圍內建立更具彈性的供水和廢水系統以及解決缺水問題的合理有效方法。
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為了更多地瞭解傑克遜市供水系統困境的國家背景和影響，《大眾科學》與拉爾談到了美國供水和廢水系統的未來前景——以及可以做些什麼來改善前景併為子孫後代確保更安全的飲用水。
[以下是採訪的編輯稿。]
傑克遜市最近的飲用水問題如何融入美國供水系統的更大格局？
傑克遜市是許多發生此類事件的城市之一。它可能是規模較大的危機之一。而且這是一個更長期的危機。除非是像弗林特市那樣的事件，否則較小的供水問題就不會被報道。因此，更大的背景是，發生的事情引起了人們的注意。
兩黨基礎設施法案在多大程度上可以解決傑克遜市居民所面臨的問題？
基礎設施法案提議解決的一些主要供水問題是更換大量鉛製服務管線，並投入資金來弄清楚PFAS—全氟烷基和多氟烷基物質[通常被稱為“永久化學物質”，因為它們在環境中具有永續性]—為何存在於水中以及如何處理。這些都是好事。我不想批評它們。但它們說明的是，當某個特定問題變得突出時，國會或其他官僚機構就會開始關注它。但他們應該關注的一個問題是，包括供水和廢水在內的整個基礎設施系統正在崩潰。許多領導人和官員沒有意識到這一點，因為它是一個太大的問題。他們正在做的事情的問題是，當您專注於“好的，我們將更換一批鉛製服務管線”時，資金正被用於解決這一個問題——但它並沒有解決全面性的基本問題。
在供水和廢水系統方面，領導人和官員應該關注什麼？
這是挑戰：供水和廢水系統可以分為以下幾個組成部分。一是儲存，如水庫和大壩。二是輸送，即將水輸送到您家中的管道或將廢水輸回的下水道，以及相關的泵。最後，是處理系統。這些是我們必須處理的三個組成部分。美國大壩的中位年齡約為60年。它們的設計壽命為50年。該國約三分之二大壩的維護狀況或狀況實際上是未評級和未知的。關於輸送，北美地區每天估計發生約850起供水乾管故障。
然後是處理系統——我們收到越來越多的關於飲用水中病原體的報告，這導致了“煮沸水”通知。這種趨勢正在推動越來越多的人飲用瓶裝水或購買過濾系統。因此，總體而言，每個組成部分都在老化和失效，每個組成部分的服務可靠性現在都存在疑問。這就是為什麼必須考慮如何集體升級它們。
特別是較小的社群沒有實際弄清楚他們應該做什麼的財政或技術資源。因此，結果是，我們面臨著系統性失效的風險。
氣候變化如何影響這個問題？
系統性失效的風險因氣候變化而加劇。如果發生乾旱，可用水量會減少，進入水中的化學物質濃度會更高，處理能力也會受到限制。另一方面，例如，近四年前，暴雨淹沒了奧斯汀市高地湖區，該地區為奧斯汀市供水。水庫中充滿了沉積物。該市的處理廠沒有能力處理如此多的沉積物。因此，該市的供水部門要求居民進行節水，併發布了持續一週的沸水飲用建議，當時正值非常潮溼的 conditions.
除了目前的監管和其他職能外，聯邦政府還可以做些什麼來確保美國人民獲得更安全的飲用水？
美國沒有針對供水投資的中央規劃。與能源狀況相比，我們有能源資訊管理局和能源部。無論他們做得好不好，至少有些人負責思考應該做些什麼，並提出一些資金申請。相比之下，我們有七八個聯邦機構對水資源擁有某種管轄權。這種結構然後在州一級和地方一級複製。聯邦政府在20世紀中期到1980年左右對供水基礎設施進行了大量投資。因此，我們處於領先地位。今天，是時候以深思熟慮的方式重新開始這些努力，以最佳方式利用新的數字技術來確保績效。
這個國家可以透過花錢來解決這個問題嗎？
這不僅僅是一個錢的問題。再次，我將與能源狀況進行比較。能源政策制定者正在認真研究如何取代化石燃料，如何擴大輸電能力，如何提高系統的可靠性。其中很多工作是在私營部門完成的，但聯邦政府和州政府部門提供了一些便利。在水資源方面，沒有類似的故事。因此，挑戰不是錢。而是要有一個團隊實際研究什麼是美國供水系統的21世紀架構。否則，就會出現零敲碎打的方法，例如專注於更換鉛管。
您的研究指出了哪些型別的解決方案？
顯然，我們必須考慮如何更換所有這些老化的元件。但是，如果我們想為21世紀設計一個系統，我們可能希望擁有一些數字能力，這樣——當有人開啟水龍頭或用水沖廁所、淋浴、飲用或烹飪時——在每種情況下，現場的儀器都應該評估相關的關注化學物質，並表明您是否存在問題。
事實證明，美國70%到80%的供水系統支出用於輸送：泵、管道和下水道。因此，假設您本地化處理。每個社群，甚至可能是每棟房屋或建築物，都可以擁有一個處理系統。然後，您可以使用感測器獲得關於該處理是否有效的即時反饋。然後，我們可以有能力將本地產生的廢水處理到我們的飲用水標準。從屋頂落下的雨水可以收集起來並處理到我們的飲用水標準。所有這些都開始變得可行。我們可以開始研究一個仍然需要水井和其他水源的系統。但是，在許多情況下，您可能會將從自然界取水量減少70%左右。您將擁有更高的服務可靠性和質量。
農業是最大的用水戶，同樣如此，還有農業光伏和改變種植作物的地點等選擇。因此，您開始考慮重組整個系統。這不僅僅是一個解放資金的問題。這更多的是一個在制定一些良好的、更高級別的規劃和思考，然後將資金投入到這些計劃和創新背後的問題。
如果我們不尋求對美國的水儲存、輸送和處理系統進行此類改變，會發生什麼？
一個很大的擔憂是加利福尼亞州的乾旱。那裡的農業產業正面臨著極高的死亡風險。這將對食品供應產生影響。更普遍的是，我們將看到像傑克遜市那樣的供水系統故障的緩慢蔓延。因此，這不會是一場突如其來的災難，但會發生一些事情，它將繼續緩慢展開，直到你說，“嘿，到底是怎麼回事？”