生态、经济与治理多维视角下全球淡水短缺驱动因素与路径的叙述性综合分析

《Ecohydrology & Hydrobiology》：A narrative synthesis of drivers and pathways of global freshwater scarcity through a multidimensional lens of ecology, economy, and governance

　　

摘要

淡水资源仅占地球总水量的约2.5%至3%，其中可供人类消费、农业和工业使用的部分不到0.5%，然而这一有限资源正日益受到过度开采、污染和气候变化的威胁。全球淡水危机的根源在于不可持续的农业实践、工业扩张、人口增长、城市化、森林砍伐、治理薄弱以及跨界冲突。农业仍然是淡水使用的主要驱动因素，占全球取水量的近70%，其中低效的灌溉方式和对高耗水作物的种植进一步加剧了水资源短缺。随着全球用水需求预计到2050年将增加高达30%，工业用水量也急剧上升，这种压力将进一步加剧。不断扩大的工业和城市活动对水污染贡献巨大，减少了可用淡水的供给。这些挑战因气候变化而进一步放大，气候变化通过改变降水模式和加速冰川融化而加剧水文极端事件，最终使全球淡水安全趋于不稳定。与此同时，淡水生物多样性面临严重衰退，在近23,500种受评估的淡水动物物种中，近24%面临灭绝威胁。这些压力因制度性碎片化和获取不平等而加剧，使得水资源短缺的治理与公正问题与物理性短缺同等重要。本工作将淡水危机的生物物理、社会经济和制度维度综合为一个统一框架，并提出了基于证据的可持续管理路径。文章认为，水资源短缺受到政策和行为选择的影响，需要向基于保护技术、循环水系统、公平定价和参与式治理的积极主动、包容性管理转变。

引言

水是生命、经济发展和生态系统稳定的基础，然而矛盾的是，它是地球上最稀缺的资源之一。地球总水量中约97%为咸水，存在于海洋和海中，而仅约2.5%至3%构成淡水资源（Shiklomanov和Rodda，2003）。然而，这一小部分远非完全可利用，因为近69%的淡水资源被锁定在冰川和冰盖中，另有30%以深层地下水的形式存在，大部分对人类使用而言难以触及（Stephens等人，2020）。因此，地球总水量中不到0.5%储存在河流、湖泊、水库和浅层含水层中，能够直接支持人类消费、农业和工业使用（Famiglietti，2014）。这一极小的比例显示了淡水资源有多有限，以及为何必须对其进行仔细和可持续的管理。全球淡水生态系统受到农业、工业和国内活动的威胁，面临过度取水、外来物种入侵、大坝和水库建设、资源过度开采、有机和化学污染以及气候变化等多重压力（Dwivedi和De，2026a）。水资源的地理分布不均进一步加剧了淡水短缺问题。在国家层面，人均可再生淡水资源差异巨大，从水资源丰富的国家如不丹、圭亚那和冰岛的人均超过30,000立方米，到也门、阿尔及利亚和沙特阿拉伯等干旱国家的人均不到100立方米（Baggio等人，2021）。这些自然差异因气候和人为压力而不断被放大，使水资源可用性成为21世纪可持续发展的关键制约因素。

全球淡水可用性正以令人担忧的速度下降，多项指标指向加速枯竭的趋势。自2002年以来的卫星观测显示，大陆干燥程度前所未有，陆地水储量出现净损失，影响约四分之三的全球人口，他们居住在水资源储量正在下降的国家（Chandanpurkar等人，2025）。自20世纪以来，随着全球人口的增长，全球淡水使用量不断增加（图1）。在世界上多个地区，人类的取水已超出区域淡水边界，在精细空间尺度上形成了可识别的过度开采热点（Hou等人，2025）。含水层过度开采已成为全球性关切；地下水的枯竭不仅威胁长期水安全，还实质性地导致海平面上升（Karandish等人，2025）。基于模型的多情景预测表明，除非采取管理干预措施，气候变暖、持续的地下水开采和地表水取水将在许多地区造成供需之间的重大"水缺口"（Rosa和Sangiorgio，2025）。水文压力已不再仅是物理性的，而是延伸至生态维度。淡水生态系统孕育了地球上生物多样性中的异常大比例，正经历严重退化：在近23,500种受评估的淡水动物物种中，近24%面临灭绝威胁（Sayer等人，2025）。人类水安全和生态系统完整性面临的双重危机，凸显了环境流量与人类需求之间复杂相互依存的关系。随着人口和经济活动不断扩张，加剧了对有限淡水资源的需求，维持这一平衡变得日益困难。

全球水资源压力的驱动因素（表1）深植于人口和经济趋势之中，并因气候变化效应的加剧而恶化。人口增长，尤其是全球南方地区的人口增长，增加了对食品、能源和居民用水的需求，而经济扩张则提高了人均消费量，并促进了耗水型生活方式和产品，包括肉类和加工食品（Hoekstra和Wiedmann，2014；UNESCO，2019）。因此，各部门全球用水需求预计到2050年将增加20%至30%（Boretti和Rosa，2019）。然而，这些预测应根据其潜在的情景假设加以解读，这些假设主要将人口和经济增长外推至各部门用水需求上升，因此代表的是可能的发展轨迹而非确定性结果。全球工业用水需求预计增加高达400%，非洲地区预计增加800%，能源生产用水需求预计增加约85%，食品需求预计增加60%，同样取决于关于人口增长、经济发展、生产模式和技术变革的假设（Boretti和Rosa，2019；IEA，2012；WWAP，2019；Fukase和Martin，2020）。因此，此类基于情景的估计可能因用水效率提高、经济结构转型、饮食变化、技术创新和气候适应而发生显著变化。尽管如此，它们凸显了竞争性需求加剧的潜在趋势，尤其在基础设施、治理和财政能力仍然有限的地区。因此，水资源短缺不仅是一个物理性挑战，也是一个经济性和制度性挑战。物理性短缺发生在地表水、地下水或土壤湿度不足以满足需求时，而经济性短缺发生在水资源在物理上可获取但因投资不足、技术缺乏或制度能力薄弱而无法利用时（Liu等人，2017；Rosa等人，2020）。因此，理解这两个维度对于设计有效且公平的水资源管理政策至关重要。

气候变化作为这些潜在脆弱性的强力放大器。气温升高和降水模式变化预计将加剧干湿季节的强度，导致农业干旱、生态干旱和洪水更为频繁和严重。这些水文极端事件不仅减少了水资源可用性，还降低了水质，因为洪水往往将污水、农业径流和工业废弃物带入水体（UN Water，2018；IPCC，2021；IPCC，2023）。因此，当前用水模式的不可持续性已成为本世纪最具定义性的全球挑战之一，预测表明，到2050年，全球约48%的国家可能面临水资源短缺，定义为人均可再生淡水资源低于每年1,700立方米（Mekonnen和Hoekstra，2020；Baggio等人，2021；He等人，2021）。这场危机的影响分布不均：一些国家经历暂时性短缺，而其他则面临与贫困、治理薄弱和气候脆弱性深度交织的慢性短缺。撒哈拉以南非洲是这一趋势的典型案例；尽管2015年大多数水资源短缺国家位于中东和北非，但到2050年，预计人均淡水资源下降幅度最大的15个国家将全部来自撒哈拉以南非洲（Baggio等人，2021）。对人类福利的影响是深远的，因为全球约三分之二的人口面临日益加剧的水压力，一半人口每年至少有一部分时间面临严重短缺，大多数与干旱相关的死亡发生在非洲（Boretti和Rosa，2019；IPCC，2023；Naddaf，2023）。这些差异反映了社会经济、地域和制度因素如何调节水资源短缺的物理性影响。在治理和基础设施薄弱的地区，即使是中等程度的水文压力也可能升级为人道主义和生态危机。

全球水危机是水文限制、人口压力和治理失败的汇聚。淡水资源在绝对数量上已经稀缺，正因不可持续的取水、污染和气候变化而减少。水资源分布不均，加上人口增长和经济发展水平的区域差异，进一步加剧了全球水衡算的复杂性（Djuma等人，2016；WEF，2020）。例如，非洲一些国家的年人口增长率高达3%，但欧洲大部分地区已趋于稳定或下降，而经济增长率从新兴和发展中亚洲的5.3%到欧元区的仅0.8%不等（OECD，2022；IMF，2023）。这些人口和经济对比转化为截然不同的用水模式、压力水平和脆弱性。随着淡水短缺加剧，在人类消费需求和生态系统需求之间平衡分配对于维持全球福利和生物多样性变得至关重要（Arthington等人，2018；FAO，2019）。确保生态系统功能不仅仅是环境关切，更是粮食安全、经济稳定和对气候变化影响的韧性的先决条件。鉴于全球淡水需求持续攀升，特别是在供应有限的地区，向可持续水管理转型需要一种综合方法，包括改善治理、提高农业、工业和居民用水效率、恢复自然生态系统以维持水文循环，以及开发再利用、回收和海水淡化技术。因此，解决全球水危机不仅需要科学创新，还需要集体政治意愿和社会转型，以确保在日益不确定的未来中为人类和地球保障水资源。

2010年3月，GlobeScan（https://globescan.com/）和SustainAbility（现为ERM可持续发展研究所：https://www.erm.com/sustainability-institute/）开展了一项全球可持续发展调查，聚焦于水问题，调用了全球超过1,200名专家（Circle of Blue，2010）。参与者代表五个关键部门，即企业界、政府和多边机构、非政府组织、学术界以及专业服务，如咨询和媒体（Tress，2010）。结果表明，水资源短缺的加剧正在重塑全球态度，敦促政府和企业将清洁水视为关键资源而非商品。专家们共同提出了19项共识解决方案以推进可持续水管理。距离实现2030年可持续发展目标仅剩五年，行动的紧迫性前所未有。水与几乎所有可持续发展目标紧密相关，处于全球可持续发展努力的核心。在此背景下，重新审视先前提出的19项关键建议以应对水资源相关挑战，是及时且必要的。因此，本工作探讨了如何通过综合生态-经济-治理视角更好地理解全球淡水短缺，以及这一方法如何支持可持续和公平的水管理。目标是综合淡水短缺的主要生态、经济和制度驱动因素，考察它们对水安全和淡水生态系统的综合影响，并评估基于证据的解决方案路径和治理战略，以指导可持续淡水管理并助力实现可持续发展目标。

片段

方法论与途径

本研究采用了一种PRISMA启发的四步法（图2），通过综合生态-经济-治理视角来综合全球淡水危机的主要驱动因素、影响和缓解路径。

第一步：从主要数据库（包括Scopus、Web of Science和PubMed）以及关键全球来源（如FAO、UNESCO、UNEP、IPCC、世界银行和UN-Water）收集了同行评审科学文献和权威机构报告（n=4,671）。

不可持续的农业实践和面源污染

不可持续的农业实践是全球淡水危机的主要驱动因素，因为它们同时加剧了定量取水并降低了剩余淡水供给的质量。全球农业约占淡水取水量的70%，灌溉农业在气候敏感、依赖地下水的地区推动用水需求，但高达60%的水因低效灌溉、高耗水作物和糟糕的管理而流失（Novoa等人，

生态-经济-治理（EEG）纽带

全球淡水危机无法仅用水文短缺充分解释，因为淡水的可用性、可及性、使用方式和可持续性源于生态过程、经济活动和治理制度之间的相互作用。本研究将生态-经济-治理（EEG）纽带（图5）概念化为一个框架，在该框架中，这三个领域被视为动态耦合的，而非独立维度。

生态领域：促进水素养和行为转变
解决全球淡水危机从根本上要求人类对水使用的态度和行为发生知情的转变。公共教育和宣传活动在改变用水消费模式、促进水资源管理和长期可持续性方面发挥着核心作用（Singha 等，2022）。联合国（2022a）的研究强调，水素养较高的社区表现出更好的保护行为和政策合规性。

教育干预措施
讨论
关于淡水供应丰富且无限的持续观念是一种深刻的误解，它削弱了可持续管理水的紧迫性。虽然水覆盖了地球表面的大部分，但可用于人类和生态需求的比例极其有限。与其他资源不同，水没有替代品，这使得其保护对于生命、经济稳定和环境韧性不可或缺。因此，全球淡水危机反映的不是

结论
全球淡水危机代表的不是一个遥远的风险，而是一个正在发生、影响数十亿人和生态系统的现实。本研究将通过科学、经济和政治视角整合为关于成因和应对的连贯叙述，为全球讨论做出了贡献。它强调解决方案必须是多维度的，整合技术创新、行为改变和制度改革。本工作概述的策略，从废水回用和

伦理声明
不适用。

资金
本研究未收到资金。

CRediT 作者贡献声明
Arvind Kumar Dwivedi：撰写 – 初稿，可视化，验证，方法，调查，概念化。
Kritish De：撰写 – 初稿，可视化，验证，方法，调查，概念化。
Arvind Kumar Dwivedi|Kritish De