우리는 식수 문제에 대해 무엇을 할 수 있습니까?

우리의 식수 시스템은 재앙입니다. 우리는 무엇을 할 수 있습니까?

선진국의 사람들은 수돗물과 안전한 식수 흐름을 켭니다. 이러한 물 흐름은 당연시하는 경향이있는 극적인 건강상의 이점입니다. 지난 해 미시간 주 플린트 (Flint)에있는 어린이들이 납 중독에 양성 반응을 보이기 시작했고 그 근원은 수돗물로 추적되기 시작했다. 그러나 부싯돌은 놀람에 의하여 누군가를 가지고 가면 안된다; 실제로 수자원 업계 전문가들은 수년간 경고를 울리고 있습니다. 선진국의 수자원 인프라의 상당 부분이 건설되었습니다 70에서 100 년 전 그것의 유용한 생활의 끝이 가까워지고있다. 미국 수자원 협회 (American Water Works Association)는 우리가 "대체 시대"에 들어서면서 "이전 세대가 우리에게 남긴 물과 폐수 시스템을 재건해야합니다."라고 말했습니다. 대부분의 파이프는 재료 및 거주 환경에 따라 60에서 95 년의 수명. 처리 시설의 기계 및 전기 구성 요소는 15에서 25 년까지 서비스를 제공 할 수 있습니다. 신속한 업그레이드 없이는 납이나 비소 중독, 박테리아 및 바이러스 오염의 증가, 용수 공급 중단 및 비용이 많이 드는 긴급 수리로 이어지는 누수 증가 등으로 수질이 악화 될 것입니다.

2013에서 미국 토목 학회 미국 음용수 시스템에 D 급을 주었다.. 미국 전역에서 240,000 급수관은 1 년에 1 ~ 2 분 간격으로 파열됩니다. 매년 32 억 큐빅 미터 (41 억 큐빅 야드)가 넘는 처리 수는 세계 누수로 손실됩니다. 세계 은행에 따르면. 미국에서는 식수가 전반적으로 상당히 안전하지만 박테리아 나 바이러스에 오염되면 정기적으로 사람들이 아프게됩니다. 2011-2012에서는 국가가 보았습니다. 32의 식수 관련 질병 발생으로 질병의 431 사례와 14 사망자가 발생합니다., 질병 통제 예방 센터 (Centers for Disease Control and Prevention)에 따르면

미국의 음용수 파이프 1 백만 마일 (1.6 백만 킬로미터) 이상을 다른 수역 인프라와 함께 업그레이드하고 인구 증가에 따른 시스템을 확장하여 다음에 걸쳐 US $ 1 조 이상이 소요될 것으로 예상됩니다 AWWA에 따르면 25 년. 재정적 인 투자가 필요하지만 업그레이드를 연기하는 것은 누출 된 파이프 또는 오래된 처리 시설, 서비스 중단 및 더 높은 비용으로 인한 수질 저하를 의미 할 수 있습니다. 곰팡이가 많은 건물이나 건물에서 물 손상을 수정하는 것보다 누출을 예방하는 것이 훨씬 저렴합니다. 좌굴 도로.

대상 선별을 수행하기 위해 센서, 스마트 계량기 및 데이터 관리 플랫폼과 같은 신기술이 물 관리자가 소중한 자금을 할당하고 문제를 사전에 해결하는 방법에 대한 정보에 근거한 결정을 내리는 데 도움을줍니다.

"우리는 자산 관리에 대해 설교합니다. 그냥 바꾸지 마라. x 1 년에 파이프의 비율 "이라고 토미 홈즈, AWWA의 입법 이사는 말합니다. "시스템을 분석하고 지리적 영역에 초점을 맞추기보다는 교체해야하는 파이프의 2 퍼센트를 선택하십시오. 먼저 실패 직전의 파이프를 교체하고 싶습니다. "

테크 아스날

이러한 전략적 결정을 내리는 데 도움이되는 것은 첨단 기술을 사용하는 유량계입니다. 도시는 물 사용을 측정하기 위해 고객의 집과 사업장에 스마트 계량기를 설치하기 시작했습니다. 고급 미터기 인프라 (사업 분야에서 AMI로 알려짐)는 무선 기술을 통해 소비되는 물에 관한 데이터를 중앙 사무소에 실시간으로 전송할 수 있기 때문에 "물 사용 이외에도 많은 것을 알려줄 수 있습니다"라고 지능 부회장 인 Ken Thompson은 말합니다. 물 솔루션 차임 스톰, 지자체가 수도 인프라 업그레이드 계획을 수립하고, 기술을 선택하고, 장비를 단일 관리 시스템에 통합 할 수 있도록 돕는 콜로라도에 위치한 글로벌 엔지니어링 회사. Thompson은 AMI 미터가 비정상적인 사용 패턴을 발견하여 고객의 자산에 누출을 발견 할 수 있다고 말합니다. 그들은 거리의 파이프 라인에서 휴식을 취할 수도 있습니다. 이는 흡입을 만들고 주민의 집에서 물을 끌어냅니다. Thomson은 "역류 문제가있는 클러스터를 보면 그 거리에 파이프 라인이 끊어져있을 가능성이 있습니다. 이 데이터를 사용하여 관리자는 휴식 장소를 계산하고 근처 집과 도로를 손상시키기 전에 즉시이를 수정할 수 있습니다.

센서는 누수 및 오염을 감지하는 데 사용되는 현대식 수도 인프라의 또 다른 주요 구성 요소입니다. 물은 물의 특정 화학적 특성을 측정하도록 설계된 센서 위에 직접 전달됩니다. 센서는 일반적으로 금속 또는 플라스틱으로 만들어지고 파이프에 직접 나사로 고정 될 수있는 8 ~ 12 인치의 원통형 케이스에 들어 있습니다. 실린더는 또한 데이터 수집 및 통신을위한 전자 장치를 포함합니다. CH2M은 물 관리 시스템의 경우 일반적으로 세 가지 유형의 센서를 사용한다고 Thompson은 말합니다. 식수는 표준 화학 프로필을 가지고 있으므로 센서는 개별 오염 물질을 테스트하기보다 편차를 발견하도록 설계되었습니다. 센서가 수차를 표시하면 물 관리자에게 변경 원인을 결정하고 공중 보건에 유해한 지 여부를 판단하도록 경고합니다.

"수십만 가지 화합물이 있습니다"라고 Thompson은 말합니다. "모든 것을 볼 수는 없다."

CH2M의 고객이 사용하는 센서는 일반적으로 각각 2 만 달러가 소요됩니다. 텍사스 주 달라스에서 근무하는 것과 같은 더 큰 유틸리티는 10 센서에서 20 센서를 사용할 수 있다고 그는 말하면서, 수천 명의 사람들에게 서비스를 제공하는 정말 작은 유틸리티는 "하나 또는 두 개가 빠져 나갈 수 있습니다."라고 말합니다.

온타리오 주 해밀턴의 McMaster University에서는 연구원들이 방수 센서 기술에 대한 다른 접근 방식을 연구하고 있습니다. McMaster Industry Liaison Office의 Gay Yuyitung 이사는 대학 연구원들이 10 가격의 센서를 생산하기 위해 노력하고 있다고 말합니다.

Researchers은 (참 깨 씨앗의 크기에) 센서를 소형화하고 저가의 재료 및 제조 방법을 사용하여이 극적인 가격 슬래시를 달성하고 있습니다. "그 고도로 전문화 된 제조 방식과는 달리 잉크젯 프린터를 사용하여 센서를 제작하는 것과 같다고 Yuyitung은 말합니다. "그들은 부품을 줄여 양산품을 저렴하게 만들 수 있습니다."

동료 엔지니어 인 Raja Ghosh와 Ravi Selvaganapathy를 포함한 McMaster 엔지니어링 교수 Jamal Deen과 그의 팀은 염소 및 pH를 검출 할 수있는 화학 센서 식수에. 기본 소재 위에 다양한 화학적 인터페이스를 적용하여 다양한 오염 문제를 테스트 할 수 있습니다. 미래에 이러한 센서 기술 혁신은 특히 작은 수도 시설의 경우 이러한 기술을보다 쉽게 ​​이용할 수있게 할 것입니다. 미국에서는 지역 수자원 시스템의 84.5 퍼센트가 3,300 사람들보다 적습니다.

센서는 값 싸고 무선으로 통신 할 수 있기 때문에 캐나다의 북쪽 또는 시골 마을의 원주민 커뮤니티와 같은 도시의 수처리 시스템과 아직 연결되지 않은 소규모 원격 커뮤니티에서 안전한 식수를 확보하는 데 사용될 수 있습니다. 전 세계 인구 증가의 요구를 충족시키기 위해 새로운 물 기반 시설이 필요하지만, 건설되기 전에도 물의 질을 측정하는 기술로 공동체가 혜택을 볼 수 있습니다. 수도 그리드에서 생활하는 사람들은 센서를 사용하여 호수, 시내 또는 우물을 테스트하여 물 공급원에서 자연적으로 발생하는 비소가 발생했는지 또는 최근의 욕실 휴식 시간이 경과했는지 여부를 판단 할 수 있습니다.

시스템 관리

소프트웨어는 지자체 급수 기반 시설의 업그레이드를 우선 순위 화하기위한 또 다른 기술적 도구를 제공합니다. 두 명의 큰 선수는 Microsoft의 CityNext 그리고, IBM의 똑똑한 도시들스마트 미터, 센서 및 기타 소스의 데이터를 분석하여 새어 나가는 누출 및 오염을 정확히 찾아냅니다.

매년 300 백만 갤런 (1.14 billion liters) 이상의 물을 사용하는 Miami-Dade County의 공원 시스템은 IBM의 플랫폼을 사용하여 물 소비량의 불균형을 감지하고 공원 관리자를 파견하여 체크 아웃합니다. Parks, Recreation, Open Space Department의 Miami-Dade County 담당 이사 인 Jack Kardys는 "우리는 문자 그대로 수 개월을 필요로하는 복구 작업을 찾고 대응해야합니다. 이 부서는 7이 연간 US $ 12만의 물 청구서를 4 % 절약 할 것으로 예상합니다.

CH2M는 운영자가 문제 해결에 적극적보다는 반응성하는 데 도움이되는 시스템 관리 플랫폼과 물 유틸리티를 제공, 톰슨은 말한다. 2013에서, 미국 환경 보호국 (EPA)의 자금, CH2M 필라델피아, 뉴욕, 달라스, 샌프란시스코에서 감시 및 대응 시스템을 설치했다. 시스템이 파울 플레이에서 식수를 보호하기 위해 생각하고 있지만, 도시이며 평범한 수질 관리를 위해 그들을 사용하고, 톰슨은 말한다. CH2M는 전 세계적으로 다양한 크기의 시스템 다스 큰 물 미국의 시스템과 수천에 대해 완료, 그는 말한다.

물 유량, 인프라 조건 수질 - - 이전 사일로 된 데이터 플랫폼의 진정한 장점은 하나의 정보 스트림의 다양한 위치에서 함께 가져오고있다.

IBM Smarter Water Management의 영업 관리자 인 Michael Sullivan은 이러한 시스템이 Flint의 납 위험을보다 신속하게 파악할 수 있었다고 말합니다. "부싯돌 문제의 일부는 실제 가시성이 없었습니다."라고 그는 말합니다. "많은 정보가 있었지만 그 문제는 실제로 훨씬 더 멀리까지 볼 수 없었습니다."

설리반 (Sullivan)은 "시민들을 센서처럼 다루는 것은 개발 도상국에서 특히 인기가있다.IBM 및 CH2M과 같은 데이터 플랫폼은 특정 지역에 파이프의 재료 및 수명, 지역 환경에서 기대되는 예상 수명과 같은 중요한 정보를 통합 할 수 있습니다. 또한 고객이 누출에 대해 전화하거나 특정 지역의 수질이 변경되면 기준 임계 값을 초과하는 거의 실시간으로 문제를 표시 할 수 있습니다.

고객의 눈에 의지하는 것은 새로운 것이 아닙니다. 1993 와 포자충 포자충 400,000 사람들을 병 들게 밀워키의 발생이 처음에 재고 Imodium를 내지 못했습니다 말, 로컬 약국은 공중 보건 관계자 호출 할 때 신고 된 톰슨은 말한다.

사람의 피드백은 아직 스마트 계량기 또는 센서가없는 시스템에서 특히 중요합니다. 설리반 (Sullivan)은 "시민들을 센서처럼 다루는 것은 개발 도상국에서 특히 인기가있다. 남아프리카에서는 사람들이 IBM에서 후원하는 앱을 테스트했습니다. 워터 워처 Sullivan은 휴대폰을 통해 누출, 오염 또는 하천 장애물과 같은 문제를보고 할 수있었습니다.

자금 지원 질문

똑똑한 기술은 수도 시설이 자본 투자 달러를 어디에서 쓸지에 대해보다 정교한 결정을 내릴 수있게 해주지 만 전반적으로 비용을 절감 할 수 있지만 AWWA가 미국의 식수 공급 시설을 해결하기 위해 필요한 1 조를 어디에서 얻을지에 대한 의문점이 여전히 남아 있습니다. 다음 25 년 동안

미국에서는 연방 정부, 주정부 및 지방 정부 지출 수자원 기반 시설에 대한 US $ 109 billion 의회 예산 국에 따르면, 2014에서 (물 공급 및 하수 처리 시설뿐만 아니라 음용수 처리 및 배달 포함). 그 중 1/3 (약 US $ 36 억)은 신규 파이프 나 업데이트 된 식수 처리 시설과 같은 자본 투자를위한 것입니다.

그러한 달러는 주로 지방 수자원 수수료, 면세 지방 채권 및 EPA의 청정 수자원 회전 기금에서 나옵니다. 교부금으로 $ 863 백만 2016 회계 연도에 식수 시설에 대한 주정부에. 의회는 2014에 새로운 저리 융자 프로그램을 만들었지 만 아직 돈을 충당하지 못했습니다.

이 돈 풀은 충분하지 않습니다. 투자액이 $ 1 조에 도달하려면 미국은 연평균 US $ 400 billion을 소비해야합니다. 자본 투자를위한 미화 36 억은 훨씬 부족합니다.

궁극적으로 고객은 물에 더 많은 돈을 지불해야 할 것이므로 유틸리티는 노화 된 인프라를 대체하는 데 필요한 자금을 갖습니다. 다국적 전문 서비스 업체에 따르면 공공 - 민간 파트너십을 통한 민간 투자가 어려움을 겪고있는 시정촌에 대한 가능성있는 경로라고한다 EY, 두 가지 중요한 장애물에도 불구하고. 물 산업은 사람들의 건강이 위험에 처해 있기 때문에 크게 규제되고 변화에 대해 보수적이기 때문에 기업들은 일반적으로 수자원 인프라 투자를 피했습니다. 그리고 인권 운동가들은 물 공급과 관련된 기업을 영입하는 것이 물에 대한 비판적 상황 인 가난한 사람들에게 너무 높은 가격으로 이어질 것이라는 우려를 오랫동안 가지고있었습니다. 그럼에도 불구하고 물 공급에 민간 투자를하는 추세는 3 월 22, 세계 수자원 날에 백악관 물 정상 회의에서 150 회사가 미국의 물 기반 시설을 개선하기 위해 민간 자금으로 4 억 달러를 투입했다는 발표가 있은 후 한발 더 나아 갔다.

궁극적으로 고객은 물에 더 많은 것을 지불하다. 따라서 유틸리티는 노화 된 인프라를 대체하기 위해 필요한 자금을 보유하고 있습니다. AWWA에 따르면, 대부분의 미국인들은 도청 장치에 배달되는 모든 3.75 갤런의 물에 대해 1,000 미만을 지불합니다. 토미 홈즈 (AWWA)의 입법 국장은 안전한 식수를 과소 평가한다고 말합니다. "사람들은 물이 자연적으로 하늘에서 떨어지기 때문에 비싸지 않아야한다고 생각합니다. "하지만 대자연은 물을 모아서 처리하지 않고 파이프를 통해 전달합니다. 사람들은 그렇게하며 돈을 지불해야합니다. " Ensia 홈페이지보기

저자에 관하여

샌프란시스코에 본사를 둔 독립 기자 에리카 기즈 (Erica Gies)는 현재 파리에 살고있다. 그녀는 과학과 환경, 특히 에너지와 물에 대해 뉴욕 타임즈, 인터내셔널 헤럴드 트리뷴, 포브스, 유선 뉴스 및 기타 아울렛.

관련 도서 :

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