大家好我叫童银栋来自天津大学环境学院我们今天聊环.pdf
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1、大家好,我叫童银栋,来自天津大学环境学院。我们今天聊环境污染的话题。 今天来这里演讲的主要原因是我在过去三年中做的一个工作。大家都知道,中 国城市尤其是大城市里面有许多污水处理厂,我们日常洗菜、洗澡以及冲马桶 等生活污水可以到污水处理厂去。但是那些污水处理厂有没有用?在实际水环 境中,它对我们湖泊中富贵病的处理到底有没有用? 做这个的目的其实主要是来自于两个地名,第一个地名叫琴坞。琴坞是我出生 的一个小山村,我是浙江人。琴坞离上海直线距离大概是230 公里左右,如果 开车的话,四五个小时就到了。 我也就是每年过年的时候会回村子一趟。大概是2002 年或 2003 年,我回去的 时候,突然看到了
2、这个东西。 如果你们不仔细看的话,很可能会认为是地主人家的游泳池。但它不是地主人 家的游泳池,也不是地主人家的养鱼塘,事实上这是一个氧化塘。 氧化塘是什么?城市里面会产生生活污水,农村地区也会。农村地区产生的生 活污水就会汇集到氧化塘里面。在氧化塘里经过初步的微生物分解之后,才会 把这部分水排放到水环境中。当然这种污水的处理方式其实是非常低级的,但 是建这样一个氧化塘也不便宜,大概是在200 万左右。 这个成本不包括征地,因为征地说不太清楚。我说的那个氧化塘的建造成本是 200 万,但每年运营成本还得50 万左右。这是我们村子琴坞发生的事。 在同一年之内,在另一个地方出现了一个东西。这个东西大
3、多数人肯定听到 过,跟我们每个人都有接触,就是城镇污水处理厂,也就是每天我们马桶冲水 最终汇集到的地方。 我虽然离开那个村,但是我在那个镇上待了很久。我发现2005 年那么早的时 候,那么美好的一个村都已经出现了这样的一个氧化塘,这样一个不起眼的镇 都出现了城镇污水处理厂。但我们却从来不知道这些东西对水环境、对太湖里 面的蓝藻爆发到底有多大的作用。 我们先来看两组数据。第一组数据是2015 年全国污水处理厂的数据,2015 年 全国已经有超过 5000 座的城镇集中污水处理厂。我说的是城镇集中污水处理 厂,不包括有一些工厂、化工厂,国家会要求它们自己有一些额外的污水处理 厂。 城市污水处理量和
4、处理率 农村卫生厕所覆盖人口和覆盖率 现在中国的城镇污水处理率已经达到了84%,也就是说基本上每一个城市、每 一个县城都有污水处理厂。如果建造一个每年处理5000 到 10000 吨的污水处 理厂的话,建造成本大概是在5000 万左右。 但是如果你要把水引到污水处理厂去,还会包括各种管网。比如你经常会看到 有些地方把马路给扒掉重新盖,很多时候盖的是污水处理管网。所以加上污水 处理管网的话,一般一个城市建造一个污水处理厂得1.5 个亿左右。 以上是指建设成本,每年还有大量的人工成本、维护成本。比如说有一些菌种 是要更换的,有一些污水处理厂是需要定期维护的,这些成本基本上是一年两 千万左右。所以一
5、个污水处理厂,建造成本加上每年的运营成本,其实是一个 非常庞大的数字。 另外一个数字来自于中国环境统计年鉴。从2006 年开始到 2014 年为止, 中央财政直接投入支持污水处理3000 个亿。当然我这里说的是中央财政直接 投入,还不包括地方配套的,一般情况下地方配套会是它的两倍。 所以如果按照地方配套两倍计算的话,从2006 年到 2014 年为止,我们差不多 用了一万亿来治理城镇污水,但是我们却从来不知道这个有没有效果。 看到太湖藻类仍然在爆发,肯定很多人有疑问。因此我们提出一个问题:我们 花了那么多钱,太湖里面藻类还是继续爆发,那又是为什么? 我突然想起来,那个时候我去查阅统计数据,看全
6、国到底有没有人了解污水处 理厂的效果有多大,发现居然没有人。这让我想起高中时的一个例子,高考之 前,尤其是我们浙江,做的最多的就是黄冈兵法的模拟卷,好像还有王厚 雄。 当我们做完模拟卷之后,一般情况下会分为这么几种人:第一,他做完模拟 卷,直接对个答案就玩去了。第二类人,他会对个答案再算个分。比如说是 100 分,他得了 60 分,无所谓,就走了。还有第三类人,往往是学习成绩最好 的人。他对完答案之后,就算得了95 分,人家还对那 5 分不满意,要找到问 题的原因,因为找到错的原因下次就不会犯错误了。 大家应该都明白,大多数好的人其实是第三类学生。我突然觉得如果把中国的 水环境污染当成我们面临
7、的一张卷子的话,那么城镇污水处理厂的建设,就是 我们对这张卷子的一个答题方法。 我们答题的时候,如果你不知道要点的话,你就玩命地往上写,总有几个是对 的。我们发现中国的城镇污水处理厂突然也成了这个局势。我们甚至不知道城 镇污水处理厂到底有没有用,就玩命地建,以为建得越多效果就越好。但事实 上到底怎样,我们并不清楚。我在过去三年中做的一个工作就是,去思考我们 花了那么多钱到底值不值得。 当然湖泊的生态系统问题其实有很多,污染也有很多,所以我们这次讨论的只 是,污水处理厂是否能有效缓解湖泊中的富贵病。 首先我们来看什么是湖泊中的富贵病。富贵病其实简单地说是水体富营养化的 一个表现。水体富营养化是指
8、什么呢?是指水里面氮磷的营养元素过多而造成 的水质污染的一个现象。 富营养化一般有两种表现形式,第一种是我们刚才看到的藻型富营养化。就是 在湖泊上漂着一层类似油漆的东西,你是抓不到的。你一抓它就流走了,跟沙 子一样。 还有一类是叫草型富营养化,草型富营养化在城市河道里面特别地多,比如说 河道里经常能看到的水葫芦。 很多人可能知道水葫芦是一个外来物种,我们给的解释是这个外来物种对我们 水环境系统特别的好。其实我们不知道的是,中国水葫芦那么多,本质上是因 为我们湖泊里面营养盐特别多。当然一般情况下藻型富营养化所带来的直接后 果,要比草型富营养化的直接后果大得多。 为什么?因为藻的生长周期很短,一般
9、情况下只有7 到 10 天左右,等到 7 到 10 天之后藻就会死亡。死亡之后有机质是要分解的,在有机质分解过程中会消 耗水里面大量的溶解氧。 大家都知道水体里面的鱼也是要呼吸的。当藻的分解消耗了水体中大量的溶解 氧,鱼就走投无路了,它也只能死。因为鱼本身也是有机质,所以它也会照样 分解。结果就是形成了一个恶性循环。藻死亡发臭,然后溶解氧下降,鱼又死 了。鱼死了又进一步导致溶解氧下降,最后全死了。从生态学上讲这就叫作 Dead Zones ,是一个生态学家提出来的。 所以你在看到藻类出现富营养化,或者看到绿色一片的水葫芦的时候,这个时 候还算不错的。等到最后它就会出现大量的死亡,而大量的死亡之
10、后带来的一 个后果,就是你会闻到各种各样的恶臭的味道。 我们刚才提到了在水体富营养化中涉及到两种非常重要的元素,一个是氮,一 个是磷。我们都知道氮对于人体来说是非常重要的。我们生命体最重要的物质 是什么?蛋白质。蛋白质的基本分子,是氨基酸。氨基酸的主要成分是什么? 就是氮。 我们经常说要补充蛋白质,补充蛋白质的氮来自于哪里?在我们的农耕社会时 期,也叫刀耕火种时期,在每年种完粮食之后,种完小麦、水稻之后,就把它 们给烧了。 因为烧完之后地是热的,趁着地是热的,就拿比如各种锄头、石头,把地给捣 碎了,然后草在烧完之后形成草木灰。草木灰可以进入土壤,这部分土壤可以 作为明年的农作物耕种的一个沃土。
11、 刀耕火种在现在其实就是东北地区的烧荒。每年春天的时候环保部总是查,东 北地区、山东、江苏、浙江有多少个火点。其实火点就是刀耕火种的一种表现 形式,就是烧荒,但现在我们都不这么干了。现在如果大家去农场的话,都变 成这么玩了。就是我们直接会在里面抓一把肥料,把肥料扔到水田里面。 我们现在利用的氨肥,或者说各种各样的以氮为形式的氨肥,包括混合肥等 等,都要感谢一个人。这个人叫弗里茨 哈伯。弗里茨 哈伯是工业合成氨的创 始人。如果没有他我们肯定很多时候都没有在座的各位。为什么?因为以前那 种农耕的方式是没有办法负担地球庞大的人口的。 工业合成氨简单来说就是氮气加氢气催化剂在高温作用下合成氨。这个氨可
12、以 进一步转化为硝肽氨,或者说氨肽的一些肥料,然后我们可以直接用于农作物 的施肥,所以我们也就不用烧荒了。 弗里茨 哈伯是因为工业合成氨这个反应,获得了诺贝尔的化学奖。他是德国 人,但是他同时又是个犹太人,所以他最后命不太好,最后被希特勒给杀掉 了。 弗里茨 哈伯他还有另一个罪行经常会被人控诉。如果有来自东北的朋友,你们 可能知道东北地区有一个日本的毒气弹。日本毒气弹里面有一种非常有名的芥 子气,芥子气其实就是氯气。氯气是谁发明的?也是这个弗里茨 哈伯发明的。 关于氮就告一段落了,那磷是怎么回事呢?在很久以前我们都是采用动物粪便 来施肥,在那个时候还有一个比较好玩的例子就是,世界上曾经有一个国
13、家是 靠卖动物粪便发家致富的,那个国家在澳大利亚的旁边,叫瑙鲁。 瑙鲁是太平洋上的一个岛国。太平洋上有很多鸟,鸟飞来飞去,飞到一半飞不 动了,那么得找个地方休息一下,然后那个休息的地方很多时候被选成了太平 洋的瑙鲁,所以那边鸟粪特别多。瑙鲁曾经因为卖鸟粪变成世界上最富有的国 家之一,但后来鸟粪卖得差不多了,全球海平面上升,瑙鲁现在经济环境也不 是特别好。 这是我们以前用磷施肥的一个方式,后来我们由磷施肥变成了磷灰石的开采, 也就是说我们不再采用动物粪便的方式。 磷灰石主要来自于哪里呢?来自于各种各样的磷矿,比如说瓮安磷矿。瓮安磷 矿是亚洲最大的磷矿之一,是在我们的贵州。中国的磷矿是世界上储量第
14、二 的,但是注意,磷矿是一种不可再生资源。因为大家都觉得我们是个磷的大 国,所以对磷矿资源并不是特别地在意。 包括刚才的氮肥。因为氮肥现在很便宜,一吨氮肥也没多少钱,所以导致在农 田耕种过程中,用的氮肥、磷肥,都是极其地低效的。我们在农田里面的耕 种,磷肥或者氮肥的利用效率大概只有20%到 30%。 我们为了农耕,为了种庄稼,通过各种方法去获得氮或者磷,但事实上我们并 没有珍惜,我们的利用效率是极低的。利用效率偏低的后果是什么?就导致了 各种多余出来的氮跟磷,它会进入到水环境中,导致水环境的急剧恶化。 为了解释污水处理厂对于湖泊磷处理到底有没有效果,我们需要解决以下几个 问题。第一个问题,我们
15、需要问自己,中国湖泊中的污染物的浓度到底是怎么 变化的? 如果在过去 10 年中中国湖泊中的污染物的浓度,像氮跟磷的浓度如果是越来 越高的,那么毫无疑问,证明污水处理厂是没有效果的。因为如果有效果,它 就不会增加了。 第二步我们需要知道人为活动向水体里面排放的氮跟磷的量。第三步我们需要 知道我们哪些人为活动,是能够主导湖泊中的污染浓度变化的。第四步得确认 这个主导源是否跟污水排放有关。只有通过以上四个步骤我们才能知道污水处 理厂到底有没有用。这部分我可能讲得快一些,因为学术的东西确实比较无 聊。 因为中国地大物博,土地利用类型变化很大,人口密度差别很大,年降水量差 别很大。所以在这个过程中我们
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