海水冲厕系统的可持续应用和环境影响评价

工程2（2016）460研究环境保护-文章新型海水冲厕水循环系统的可持续应用刘晓明a，b，c，戴继a，b，c，吴迪a，b，c，姜峰d，陈广浩a，b，c，崔和光a，c，Mark C. M. van Loosdrechte，*a中国香港香港科技大学土木及环境工程系b中国香港香港科技大学水务技术中心c中国重金属污染控制与治理国家工程研究中心（香港分中心），香港科技大学，中国d华南师范大学化学与环境学院，广州510006荷兰代尔夫特理工大学生物技术系，Delft 2629 HZARt i clEINf oA b s tRAC t文章历史记录：2016年4月18日收到2016年6月17日修订2016年11月4日接受2016年12月20日在线发布保留字：替代水资源海水冲厕SANI城市水系统生命周期评价全球水安全是威胁人类健康和福祉的严重问题寻找可持续的替代水资源已成为当务之急。对于沿海城市地区，淡化海水可作为淡水供应。然而，由于20%-通过生命周期评价和敏感性分析，比较了采用海水淡化、海水冲厕和再生水冲厕的城市水系统（水-废水闭环系统）与传统淡水系统的节水潜力和环境影响。这些过程的潜在应用也进行了评估。结果支持SWTF方法的环境可持续性，但其潜在的应用取决于沿海距离和有效的人口密度的城市。对于有效人口密度超过3000人·km-2、距离海岸（城市海水供水干管）小于30 km的沿海发达城市，无论其他影响参数如何，SWTF均能使其通过进一步应用硫酸盐还原、自养反硝化和硝化一体化（SANI）工艺处理废水，距离海岸的最大距离可延长至60 km。考虑到大多数现代化城市都符合这些标准，下一代供水系统可能包括淡水供应和海水供应，以实现城市的可持续发展。© 2016 The Bottoms.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版这是CCBY-NC-ND下的开放获取文章许可证（http：//creati v ecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍淡水支持生命，是最重要的自然资源. 然而，其数量和质量目前受到快速增长的全球人口的人类活动的威胁[1]。全球约80%的人口受到水资源短缺或水不安全的影响[2]。即使用蓝色的水来估计淡水的足迹而不是蓝水可用性（即，通过将处理过的废水视为新的可用淡水），全球水资源短缺仍然是一个关键问题[3]。鉴于这一问题，废水再利用/再循环、雨水收集和海水利用已被广泛研究为可行的解决方案[4-6]。考虑到，一方面，世界上一半以上的 人 口 生 活 在 仅 占地 球 陆 地 表 面 1 0 % 的 沿 海 地 区 [ 7 ] ， 另 一 方 面 ， 海 水 占 全球 陆 地 面 积 的 1 0 % ，* 通讯作者。电子邮件地址：M.C.M. tudelft.nlhttp://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2016.04.0132095-8099/© 2016 THE COVERORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。 这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http：//creati v ecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/engX. Liu等人/工程2（2016）460461地球上97.5%的水资源[5]，使用海水似乎是最好的解决方案。海水淡化--使用反渗透（RO）--用于饮用水供应是一项成熟的技术。海水淡化技术的优化一直是水资源研究的热点，但其高成本、高能耗等问题阻碍了海水淡化技术的广泛应用。gy消耗[5，6]。与此同时，海水冲厕（SWTF）已被开发为缓解香港等地缺水的独特方法[8]。SWTF系统自1958年起在香港应用，这将50多年来，SWTF系统在非饮用水供水方面的成功实施证明，SWTF是提高城市用水效率的一种极好方法[4]。此外，海水中硫酸盐的存在已被排除，在发明用于处理含盐废水的硫酸盐还原、自养反硝化和硝化集成（SANI）工艺中使用[10，11]。通过将微生物硫循环整合到基于碳和氮循环的传统生物废水处理中，SANI工艺应用低污泥产量的微生物，如硫酸盐还原菌（SRB）和自养型厌氧微生物来去除碳和硝酸盐。与结合厌氧污泥消化和沼气能量回收的传统活性污泥工艺相比，使用SANI工艺可将废水处理和污泥处理工艺所需的空间减少30%SANI工艺已在500天的实验室规模试验[13，14]、225天的10 m3·d-1现场中试规模试验[10，15] 和香港沙田污水处理厂的1000 m3·d-1示范规模试验[16]中进行了全面研究，其优点和结果表明，SWTF与SANI工艺相结合处理污水，可以提供比其他城市水循环系统更高的经济和环境效益直到今天，SWTF-SANI耦合AP的适用性针对沿海城市缺水地区的水资源管理方法尚未在完整的城市水系统背景下进行生命周期评价。因此，这种新型的混合水资源管理系统的环境可持续性分析，其对气候变化的影响，能源消耗，和土地占用被认为是必要的。因此，本研究的目的是评估一个城市规模的水系统，将SWTF和SANI与传统的系统相比，适用于部分饮用水供应和/或再生水冲厕（RWTF）的海水淡化的环境性能。为了实现这一评估，对这些不同的系统进行LCA，以评估其各自的环境可持续性[17]。本研究从全系统的角度评价城市水系统在其整个生命周期中的环境影响，包括水体富营养化、能源消耗、气候变化、臭氧消耗和土地退化等方面。鉴于水安全问题在中国大陆东部沿海城市中的重要性[2，3]，本文选取了四个具有代表性的城市--香港和深圳，这两个城市从东江取水;北京和青岛，这两个城市依赖于南水北调工程。首先在五种城市水情景下对四个城市的六类环境影响进行了评价接下来，灵敏度分析-利用SIS方法，确定了不同水系条件下，影响城市水资源利用的主要因素最后，提出了应用SWTF系统的适宜条件本研究为水资源管理系统的选择提供了有价值的信息，以可持续的方式缓解2. 材料和方法2.1. 生命周期评估根据ISO标准，LCA包括四个阶段：①目标和范围定义，②清单分析，③影响评估，以及可持续发展结果解释[18]。2.1.1. 目标和范围定义当海水用于厕所冲洗时，产生的含盐废水排放到下水道影响随后的废水处理过程。此外，经处理的含盐废水应排放回大海，而不是排放到淡水生态系统。基于这一概念，水资源管理方法的评价和比较应综合考虑从水源地抽水到污水处理厂最终排放到生态系统的整个过程。应考虑的具体方面包括水收集、水处理、供水系统、废水收集系统、废水处理工艺和处理后废水的排放[19，20]，如图1（a）所示。本研究的目的是评估替代水资源和废水处理方法对缺水城市的环境影响。功能单元设置为1m3供水量。图1（a）说明了选定的系统边界，其中包括-通过：①从本地淡水、进口淡水或海水等水源取水;②饮用水处理工艺，如常规淡水处理、反渗透脱盐或废水回收;③淡水分配、海水分配或回收废水分配管道和污水收集系统;废水处理工艺，即常规活性污泥工艺或SANI工艺;以及废水排放回大海（如适用）。施工和运营阶段都被认为在本研究范围内，而材料运输和拆除阶段被排除在外，因为它们的影响通常被认为是微不足道的[21本研究比较了五种典型或潜在适用的情景，如图1（b）所示。常规淡水系统（FWA）方案是指常规淡水供应，采用单一管道系统与常规活性污泥工艺相结合进行废水处理。此场景被设置为比较对照在海水淡化（FRA）方案中，采用RO海水淡化替代FWA方案中从其他地区进口淡水在SWTF（DSA）方案中，海水仅通过格栅和筛网进行处理，以去除大颗粒，然后进行消毒，以在单独的管道系统中产生用于厕所冲洗的供水，其中使用过的淡水和海水被收集在一起，并使用传统的活性污泥工艺进行处理在SWTF-SANI（DSS）方案中，将DSA方案中的废水处理工艺替换为SANI工艺进行比较。最后，淡水和灰水系统（DNA）方案是应用RWTF的一个例子，其中集中式纳滤用于处理灰水，处理后的水在单独的管道系统中供应给用户462X. Liu等人/工程2（2016）460图1.一、（a）城市水系统被视为一个完整的水循环系统，其中水-废水循环是封闭的。本研究将海水、淡水和集中式回用水视为不同类型的城市供水其他考虑因素包括不同的水处理工艺、不同供水的相关系统、废水收集的相关管道系统、不同的废水处理工艺，以及根据各种水资源的要求排放经处理的废水（b）本研究比较的五个方案为：淡水供应与传统活性污泥法（FWA）、海水淡化与淡水系统（FRA）、海水淡化与传统活性污泥法污水处理（DSA）、海水淡化与SANI法污水处理（DSS），以及淡水和灰水系统（DNA）。2.1.2. 库存生命周期清单包括材料、化学品和能源的输入，主要基于香港水务公司的数据，或者如果无法获得，则基于文献中最准确的数据[11，14，23所有输入都是基于功能单元确定的。为简单起见，不同情景下类似设施的库存被视为相同。详细的投入清单见补充资料（SI）中的表S1至2.1.3. 影响评估SimaPro 8.1软件用于根据ISO 14044标准程序组织库存数据。使用SimaPro 8.1提供的ReCiPe中点（H）方法计算影响，用于原因中的拟议协调影响影响链;中点指标量化了系统生命周期期间在气候变化（CO2当量）、人体毒性（1，4-DB当量）、淡水富营养化（P当量）、土地占用（m2·a当量）和臭氧消耗（CFC-11当量）方面发生的相对气候变化影响是使用政府间气候变化专门委员会（IPCC）直接影响等效因子计算的。能量消耗通过Ecovent 2.0方法确定，因为其未在ReCiPe中点（H）方法中定义2.2. 具体和一般情况香港、深圳、北京、青岛四个城市由于地理条件和水资源条件的不同，比如说，X. Liu等人/工程2（2016）460463香港和深圳从东江取水，而北京和青岛则严重依赖南水北调。表1提供了这四个城市的水和地理条件的初步摘要。SI中的表S1提供了详细信息及其来源这些不同城市考虑的主要差异是淡水进口距离、与海岸的距离（海边距离）、淡水可用性、冲厕用水占总用水量的比例以及有效人口密度。对于有效人口密度，仅考虑城市核心区的城市核心包含超过75%的城市人口;也就是说，周围居住郊区的低人口密度被排除在外。在四个指标的敏感性分析中，初步考虑了临界条件（表2）。这些条件代表了SWTF城市水系统应用的最坏情况。然而，这些初始值被认为过于具体，考虑到城市的禀赋各不相同，如地下水资源的可用性。因此，参数随后在相对大但合理的范围内变化，如表2所列。SI中描述了详细的计算方法和相关方程除了上述措施外，5%和10%的未-分别从实际系统和最近的文献中采用，并进一步考虑了15%的额外不确定性，用于估计国内管网的长度和淡水的进口距离[27]。为了保证模拟结果的精度，在蒙特卡罗模拟的10 000次迭代中假设了均匀的随机分布3. 结果香港、深圳、北京、青岛是我国水资源严重短缺的四个典型城市。香港和深圳购买非本地淡水（来自东江）以满足其需求，而北京和青岛则分别依赖1432公里和1467公里长的运河从中国南方进口的水[23]。这两种解决方案既不环保，也不经济。因此，海水淡化（FRA），SWTF（DSA和DSS），再生水（DNA）作为替代供水在四个城市的比较，与传统的淡水供应（FWA）。3.1. 淡水储蓄使用海水或再生水是为了减少对淡水的依赖。图2总结了四个城市在不同情景下的淡水抽取量。从理论上讲，FRA情景中的海水淡化可以替代所有非本地淡水使用，但这是不可持续的。因此，在森林资源评估情景中，每个城市的大部分淡水需求量代表当地的淡水抽取量，淡水需求的平衡被认为来自海水。考虑到四个城市在FWA和FRA情景中淡水使用量的差异，香港和深圳的情况比北京和青岛更不稳定就香港及深圳而言，在DSA、DSS及DNA方案中，冲厕用的海水及再生水因此，深港污水处理厂及垃圾处理厂均不能满足香港或深圳的用水需求。这显示我们必须从一个遥远的水源，即东江，额外输入食水，才能应付现时的需求。然而，在北京和青岛的情况下，用于厕所冲洗的海水或再生水的量足以缓解淡水短缺，表明在这些城市应用SWTF或RWTF可以完全消除对SNWDP的依赖3.2. 环境影响对香港、深圳、北京和青岛5个城市的淡水、海水淡化、SWTF+常规活性污泥法、SWTF + SANI法和中水回用系统 图 3显示了结果。整体而言，就上述所有六项指标而言，采用反渗透法进行海水化淡的森林资源评估方案产生最严重的环境影响在森林资源评估方案中，用海水淡化替代80%的淡水需求（图2）会使所产生的负面环境影响增加两倍，因为与其他方案相比，淡水（来自水生产）的份额很大。除了森林资源评估方案外，表1香港、深圳、北京、青岛的水和地理条件城市年取水量厕所冲水量城市人口起居区有效人口密度（10.8m3·a（m3·（人·a）(104人）(km（二）（人·km香港12.23470728025 000深圳18.0341 0501 2008 700北京23.5341 8502 5007 400青岛6.0345001 3003 800表2用于敏感性分析的临界条件。指示器初始值作为影响参数的变化范围有效人口密度3000人·km3 000距离海岸300公里0淡水距离70公里30冲厕用水占总用水量的比率百分之二十20%-40%淡水供应百分之七十0-100%464X. Liu等人/工程2（2016）460图二. 在五种不同的情景下，四个不同城市的总淡水需求（包括住宅、工业和园林用途的需求）和节约淡水的潜力。其他四种情景对北京市淡水富营养化的影响不同，但对四个城市的影响相对相似。然而，SWTF与SANI工艺结合用于废水处理的方案（即，DSS）在青岛、香港和深圳产生的环境影响较小（在大多数情况下），主要是由于简单处理海水用于厕所冲洗和SANI工艺的环境友好性的综合影响。北京的FWA、DSA、DSS和DNA的变化趋势与其他三个沿海城市不同。在北京，再生水的应用比使用南水北调总淡水供应或SWTF系统更环保在北京，DSA和DSS方案的环境影响相对较差，这是由于海水供应的长距离管道（270km）和处理后的盐水排入大海，尽管与其他方案相比，这些方案显著减少了淡水富营养化，如图3（a）所示。因此，距离图3.第三章。 香港、深圳、北京和青岛五个选定方案的环境影响比较。（a）淡水富营养化;（b）能源消耗;（c）气候变化;（d）臭氧消耗;（e）土地占用;（f）人类毒性。X. Liu等人/工程2（2016）460465海岸线是评估SWTF相关情景的一个重要参数。北京和青岛的负面环境影响远大于香港和深圳，原因是前两个城市的大多数先前的研究还表明，输水对城市供水系统对气候变化和电力消耗的贡献超过30%，最高可达70%特别是在人口密度低于4000人·km此外，中国北方的人均用水量较低，意味着北京和青岛的管道系统对环境造成了重大负面影响。总之，国内管网的显著环境影响是由低有效人口密度和低单位长度管道输水效率引起的。随着城市的快速发展，预计人均用水量将激增，从而导致每立方米输水的管网对环境的影响减少[30]。显然，有效的人口密度，而不是人均用水量，是评估环境影响的另一个重要因素。因此，与海岸的距离和有效人口密度是与城市水系统对环境的影响有关的两个最重要的参数开发一个简单的模型来预测这两个参数变化时的环境影响，可以帮助决策者根据给定城市的具体情况选择最佳供水方案。因此，进行了敏感性分析，在下一节中，将介绍影响最大的参数，并对不同的情景进行比较。4. 讨论4.1. 敏感性分析图3（b）、（c）、（e）和（f）分别显示了四个城市在能源消耗、气候变化、土地占用和人类毒性方面变化最大的城市水系统四种情景的生命周期评价结果结果表明，这些指标可能强烈依赖于城市的地理条件和城市发展状况，如距海水抽取海岸的距离、距淡水输入源的距离和有效人口密度。敏感度分析以这些城市特定参数作为所有四个城市不同情景的输入变量进行。(The海水淡化情景（FRA）被排除在分析之外，因为它产生的环境影响远大于所有其他情景。）图4显示了能源消耗、气候变化、土地占用和人体毒性作为淡水输入距离、淡水可用性、有效人口密度、距海岸的距离和城市冲厕用水占总用水量的比例总体而言，基于海水的情景（DSA和DSS）的环境影响比基于淡水的情景（FWA和DNA）更为不利。两个方案中涉及SWTF的最坏环境影响这些参数包括一个短暂的新鲜-有效人口密度为3000人·km在这些假设下，本研究中显示的负面环境影响高于类似研究中发现的负面环境影响。对于最受关注的影响类别，即气候变化，其数值高于最近所有相关研究的数值（0.6 - 1.6kgCO2· m-3）[21，31，32]。因此，图4所示的结果应仅用于分析最重要的参数。看来，在SWTF情景中，环境效益随着与海岸距离的减小而增加，而在其他情景中情况并非如此有效人口密度是对生命周期评估结果影响最大的参数。在所有情景下，有效人口密度与环境影响之间均存在幂律关系.然而，测试的其他参数的影响要低得多。在所有情景下，随着有效人口密度的降低，环境影响急剧增加.当人口密度超过12000人·km-2时，这种变化就不那么明显了--相当于最大环境影响的40%（图4）--这表明人口密度超过12000人·km-2的12000人·km因此，在纽约、上海、广州、东京、首尔和新加坡等人口密度高的特大城市，供水和污水处理的发展比人口密度低的城市更具环境可持续性。第二个最重要的参数是距离海岸，这表明显着的影响LCA的结果，只有涉及SWTF（DSA和DSS）的情况（结果表明，该参数与环境影响之间存在线性关系。）很明显，随着离海岸的距离增加，环境影响恶化，因为需要长距离的运河来输送海水和排放含盐废水。从0到300公里的距离增加导致平均多消耗约20%的能源，导致气候变化和人类毒性分别增加24%和10%土地占用是受影响最大的指标，随着与海岸的距离从0公里增加到300公里，土地占用增加了约45%。因此，在内陆城市应用SWTF的潜力应仔细评估LCA，特别是土地占用。对于其他参数，即淡水输送距离，淡水供应量、冲厕用水量占总用水量的比例尽管变化很大，但这些参数对环境影响的影响很小。此外，结果表明，这三个参数的影响可以忽略不计的供水系统，从而导致供水系统造成的环境影响比生活管道的低的这一发现与图3所示的案例研究结果一致，其中国内管道对总环境影响的贡献率为30%-80%。因此，减少水和废水处理系统的环境影响在很大程度上取决于优化家庭管网。生活管网的环境影响主要来自管网本身的建设和提水所用的能源，这与管道的长度和输水量密切相关较高的人口密度可以减少人均管道总长度，提高水运输的能源效率。这一结果解释了人口密度对环境的重大影响466X. Liu等人/工程2（2016）460见图4。敏感性分析基于淡水进口距离、淡水可用性、有效人口密度、与海岸的距离以及城市冲厕用水占总用水量的比例等方面的变化。城市水系统的四种选定情景（FWA、DSA、DSS和DNA）的（a）能源消耗、（b）气候变化、（c）土地占用和（d）人类毒性结果见图。 1）基于SWTF应用的最坏可能条件。根据敏感性分析的结果，确定了有效人口密度和距海岸距离是两个最重要的参数。因此，他们被选为主要的影响因素，以评估在不同的条件下的SWTF方案在本评价中，选定的环境影响指标是气候变化和土地占用对上述两个参数变化的敏感性最高。4.2. SWTF的潜在应用图5.根据土地的不同情况进行X. Liu等人/工程2（2016）460467职业.曲面绘制为三个不同参数的函数，即有效人口密度，距离海岸，和土地占用。其他参数保持恒定在其平均值，虽然这不利于SWTF的应用。在x-y平面上的投影阴影区域反映了有利于SWTF作为供水替代方案的应用的条件，并且方程示出了两个曲面的相交。一般来说，图5（b）和（d）所示的DSS对FWA和DSS对DNA的阴影面积大于图5（b）和（d）所示的DSA对FWA和DSA对DNA的阴影面积。5（a）和（c），因为SANI工艺的额外环境效益，主要与较低的土地占用有关。如果使用传统的活性污泥法处理含盐废水，城市应位于距离海岸30公里以内，人口密度的影响有限。如果SANI工艺应用于废水处理，SWTF的应用仍然有益于距离海岸60 km以外的环境。对于有效人口密度小于1100人·km-2的城市然而，如前所述，在有效人口密度等于或低于1100人·km-2的情况下，本研究所考虑的水资源管理方法都不具有可持续性占地面积增加3.5%，在人口密度低于3000人·km-2的情况下，无论调查的情景如何（图4（c）和图5），都是7倍。在人口密度高的大型沿海城市应用SWTF可以进一步将人类SWTF的应用比使用再生水系统更环保，如图所示。5（c）和（d），这可以解释为DNA方案没有显示出比FWA方案（以淡水系统作为对照）有任何优势。除节约淡水外，所有环境影响指标此外，再生水和淡水系统之间交叉污染的可能性对健康构成风险[33]。实施SWTF可以避免这种情况，因为居民可以很容易地从海水的咸味中检测到错误连接。图6说明了不同情景对气候变化的影响。SWTF对气候变化的影响小于对土地占用的影响。这一发现与敏感性分析的结果一致。换句话说，当基于土地占用对SWTF情景进行评估时，其潜在应用在土地占用以外的这样，SWTF场景就不同于其他场景。考虑到SWTF情景中淡水富营养化的显著减少，再加上海洋废水排放，SWTF在内陆城市的应用可以图五、 基于土地占用，比较SWTF情景（DSA和DSS）、纯淡水（FWA）情景和再生水（DNA）情景，以评估SWTF潜在应用的条件。（a）DSA与FWA;（b）DSS与FWA;（c）DSA与DNA;（d）DSS与DNA。468X. Liu等人/工程2（2016）460见图6。基于气候变化，比较SWTF情景（DSA和DSS）、纯淡水（FWA）情景和再生水（DNA）情景，以评估SWTF情景的潜在应用条件（a）DSA与FWA;（b）DSS与FWA;（c）DSA与DNA;（d）DSS与DNA。解决缺水问题（特别是水质问题）。因此，应促进SWTF系统和SANI这些城市的例子包括澳门（中国）、东京（日本）、新加坡、纽约（美国）、宁波（中国）、孟买（印度）和（另见SI中的表S125. 结论在这项研究中，不同的情况下，水-废水闭环系统进行了比较，相互之间，并与传统的系统，以评估其在人口密集和水资源紧张的城市的潜在应用。这些情景是海水淡化、SWTF、RWTF和常规淡水系统。通过对四个代表性城市的案例研究，本研究表明，采用SWTF的城市水情景比其他方案（即，海水化淡、淡水输入和水回收）。此外，在SWTF的场景中应用SANI技术处理废水对环境更有利然而，由于长的海边距离，SWTF在北京的表现并不比RWTF还进行了环境影响的敏感性分析，来自LCA。结果表明，如果有效种群密度和海滨距离是影响SWTF应用最敏感的因子。有效人口密度引起的环境影响在各指标上表现出相似的效应潜力和趋势，当有效人口密度大于12000人·km-2时，这些效应将不显著海滨距离对土地占有率的影响大于对其他指标的影响。SWTF系统已在香港应用60多年，是现代城市供水的一种很有前途的除了其环保性能外，这种方法还可以帮助减少20%-30%的淡水消耗，这将大大缓解大多数城市的水资源紧张问题。当SANI污水处理工艺与SWTF系统相结合时，有效人口密度可降至1100人·km世界上大多数快速发展的大都市都位于沿海地区。因此，淡水供应与SWTF相结合，以及随后使用SANI工艺进行废水处理，可能是下一代水-废水闭环系统，以实现更可持续的发展。X. Liu等人/工程2（2016）460469确认作者谨此感谢香港创新及科技基金（ITS/179/12 FP）、水务署、渠务署、新纪元有限公司、先施世界远东有限公司，广州市珠江科技 新 星 项 目 （ 2014J2200048 ） 、 广 东 省 科 技 计 划 项 目（2015A020215029）。遵守道德操守准则刘晓明，戴季，吴迪，姜峰，陈广浩，崔浩光，马克. M. vanLoosdrecht声明他们没有利益冲突或财务冲突需要披露。补充资料http://engineering.org.cn/EN/10.1016/J.ENG.2016.04.013表S1库存分析和方法引用[1] 波斯特尔海峡进入缺水时代：未来的挑战。生态应用2000;10（4）：941[2] Vörösmarty CJ，McIntyre PB，Gessner MO，Dudgeon D，Prusevich A，Green P，et al. 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