中国湖泊“富贵病”渐愈 曾屡次向“蓝藻和水葫芦”开战

【中国环保在线 污水处理】那些“聪明”的蓝藻和水葫芦，总是抢在人类前面。它们能快速找到富含磷和氮的水域，在炎热的夏天霸道生长。所到之处，便是其他水中生物的地狱。这是大自然在用自己的方式向人类发出警示：生物赖以生存的营养元素一旦浓度过高，水也会生病。如同一个人，吃得太多太好，患上了“三高”。
上世纪90年代初，太湖北部梅梁湾因水华大爆发导致100多家工厂停产，直接经济损失上亿元。巢湖、滇池、阳澄湖、洪泽湖等地也经历过蓝藻爆发。更为极端的例子发生在2007年5月、6月间，太湖爆发严重蓝藻污染，造成无锡市饮水告急，超市、商店里的桶装水一度被抢购一空。
人们不得不一次次向“蓝藻和水葫芦”开战，一点点给“营养过剩”的河流和湖泊治病。在我国，这是一场持续十多年的持久战，昂贵而又艰难。
自2006年，“全国主要污染物总量减排考核”在全国施行，把治污减排纳入政绩考核，进行“考试式监管”。数据显示，从2006年到2014年，国家投入了约7923亿元专门用于治理城镇生活污水和工业废水。
很难算清，这场战役已经花了多少钱，还要再花多少钱。仅仅一个太湖，每年打捞蓝藻一项，就要花掉7000万元，捞得快却追不上长得快。
为了考察减排的成效，天津大学环境学院教师童银栋团队历时2年多，对遍布中国从南到北几乎全部省份的862个湖泊，进行了水质数据的跟踪分析。
他的研究聚焦了导致湖泊水体富营养化的一个关键要素——磷。研究结果显示，在2006～2014年间，60%的湖泊中磷元素含量从每升80微克下降到了每升51微克。“磷含量的下降标志着富营养化现象发生风险减少，也是研判湖水整体质量是否好转的重要指标之一。”换句话说，中国湖泊的“富贵病”正在慢慢治愈。
这项对中国湖泊统一测量磷含量的研究，近日在线发表于英国《自然》杂志子刊《自然-地球科学》。
看上去非常干净的水
学的是环境科学专业，又做了许多关于水的研究，童银栋见过各种颜色的“病湖”。那些深深浅浅的绿色、蓝色，亦或是大片的红褐色，“其实是水中姿态各异的微生物本身的色彩。”
很多时候，他能从水的颜色，读出岸上的故事。在他的经验里，如果水体呈现铁锈色，往往周边可能有工业区或是矿山，“那是三价铁离子呈现的颜色”。
湖水的颜色也会随着季节变化。童银栋注意到，同样一个湖泊，冬天比夏天看上去更清澈一些。在一些农业种植密集的区域，这种季节差异更为明显。因为夏天是农作物集中施肥的季节，而冬天，低温可以将水中的藻类等生物冻死。
“但这并不能说明水的质量变好了，水体中各种营养物质的浓度可能依旧很高，只是表现得不明显。”
童银栋记得，在他的老家附近有一条河，河水湛蓝、清澈见底，看上去非常漂亮。“但那微微发蓝的水，其实含有大量铜离子，因为周边有大量铜加工厂。”他说，铜离子有很强的杀菌能力，浓度过高便会将水中的鱼类等生物全部杀死，“所以看上去非常干净的水，喝了也可能会死人。”
童银栋更愿意拿数据来说话。在他为中国湖泊开具的这份“体检报告”中，在2006年到2014年这8年跨度的时间轴上，确确实实呈现了一个逐步向好的箭头。
在被调查的862个淡水湖泊中，约60%的湖泊监测点的总磷浓度下降，中值浓度从每升80毫克降至每升51毫克。2006年，约22%的监测点总磷浓度大于每升200毫克(我国湖泊Ⅴ类水质标准)。到了2014年，总磷浓度这么高的监测点湖泊仅剩7%。总磷浓度大于每升100毫克的监测点数量也在大幅减少。
约70%的湖泊总磷浓度低于每升50毫克，这是易发生水华和赤潮的浓度阈值，也就是说，这些地方发生富营养化的风险相对较小。
从地区分布来看，我国东部、中部、西部湖泊的总磷浓度显著下降，巢湖、洞庭湖、洪泽湖、鄱阳湖和太湖这五大淡水湖的总磷浓度也呈下降趋势。
在东部和中部地区，农村生活污水是湖泊中磷元素的主要来源，约占总量的三分之一。整体上看，我国大部分地区生活污水处理设施的升级和改善减轻了水体磷元素负荷，尤其在城市地区，降幅更大。即使如此，在东、中部地区，仍存在一些面源污染，比如网箱养鱼，过剩的饵料和鱼类粪便，也会使得磷排放量增加，鱼类对饵料的利用效率很难超过30%。
在我国西部地区，湖泊中磷元素主要来自种植业和含磷化工业排放，云南滇池来自磷矿及相关工业的年负荷量有30吨。此外，还有可能存在其他增加磷负荷量的原因，如强降雨等。
尽管不同地区水质改善的具体原因并不相同，但我国城市大规模兴建并投入使用的污水处理设施在其中“功不可没”。
让蓝藻和水葫芦与人类为敌的，正是人类自己
从高空俯瞰，陆地上星星点点的湖泊像是这个蓝色星球的一滴滴“眼泪”，纯美而又敏感。因为对人为活动变化的感知极为灵敏，湖泊被比喻成陆地生态系统状况的“哨兵”。
“把湖泊作为水体富营养化研究的对象，再合适不过。”童银栋解释说，不同于时刻流动的河水，湖泊是相对静态的，其本身就是一个完整的生态系统，与人关系更为密切，也更能反映人为活动的影响。
蓝藻和水葫芦“占领”了波光粼粼的湖面，阻塞水道，慢慢将湖泊逼近“死亡”时，成了人人喊打的“毒草”。
然而，它们也曾与人类和平相处过。
蓝藻是地球上早的光合放氧生物。几十亿年前，它对地球表面从无氧大气环境变为有氧环境产生巨大作用。甚至有一种说法，没有蓝藻，可能就没有人类。
100多年前，水葫芦被当作观赏植物引入中国。那时它有个好听的名字，叫做“凤眼莲”。上世纪五六十年代，它还曾被当作理想的猪饲料得到大面积推广。
童银栋的报告称，磷是地球所有生物生长重要的元素，但也是工业、农业等生产生活常见的污染物。生活废水、畜牧业废水、水产养殖以及化工业排放，都是人为造成的磷排放源。
虽然磷对生命至关重要，可水中磷含量过高，就会引起藻类及浮游生物疯狂繁殖。水体溶氧量会下降，使鱼类及其他生物大量死亡，威胁生物多样性。其产生的藻毒素也威胁周边居民的饮用水安全。
水体富营养化，已经成为我国水环境安全面临的大难题。对付湖泊的“富贵病”，某种程度上，与人治疗“三高”一样，需要“管住嘴”，即通过大规模兴建污水处理厂，对工业、生活污水中产生的营养元素“减量化”后再排入水体。
据住建部数据统计，截至2016年第三季度，我国已经建立并投入使用污水处理厂超过4000座。
我们走对了方向
那些“体检表”上向好的数字并没有让童银栋高兴起来。虽然中国湖泊的磷含量下降了近三分之一，但每升51微克这个数字依旧很高。按照欧洲水质标准，磷含量低于每升25微克，才可以被视为水。
不仅如此，那些已经被排入湖水中的磷元素，也会在湖泊沉淀物中慢慢聚集，即使在污染源减少后也难以立刻消除，成为持续向表水层释放的“内源”。
童银栋在报告中写道：“中国湖泊达到良好生态状态仍需相当长的时间。”
事实上，这位年轻的环境研究学者，在“人与自然如何和谐共生”的问题上，始终没找到答案。
他喜欢那些位于青藏高原上的美丽湖泊，却又为它们忧心忡忡。喜欢的原因很简单：那里人迹罕至，湖泊得以保存其原始的美。可他也担心，人类活动越来越多，会让湖泊不堪重负。他反对一些地方过度开发旅游，把湖泊当成老百姓脱贫致富的“提款机”，并为一些还没得到重视的“弱势地位”湖泊感到忧心。
在美丽的湖中采样，听上去是件挺浪漫的事。他喜欢迎着朝霞乘船出发，大朵大朵的白云映在湖面。他和同事将湖泊划分成网格状，分别在湖心、湖边、湖半径的中点等十几个点位，汲取水面以下约50厘米深的湖水，灌进随身带来的瓶子里，再装进带有冰块的保温箱，空运回实验室分析化验。“一般来说，湖水的保质期只有7天。”
在一些较为偏远的湖景区，总有成片的垃圾漂浮在水面上。简易的厕所就设在湖边，游客的粪便直接排入湖中，岸边的餐馆也将餐厨垃圾直接丢到水里。
“我们努力让不清澈的湖泊逐步清澈起来，同时，我们却又在‘努力搞脏’一些还清澈的湖泊。”
童银栋清楚，在基础设施本来就不完善的偏远地区，通过建设现代化污水处理厂或是改善卫生设施等方式来控制排放，需要花费极其高昂的成本。在中国这样一个城区人口密集、城乡分离明显的发展中国家，其投入和产出比，是一笔不得不算的账。
过去近10年间，中国投入近8000亿元治理生活污水和工业废水，改善农村卫生设施，换来了湖泊富营养化风险的下降。童银栋想知道，这些投入能不能更、更。
在调查基础上，他提到了一个理想方法，建议今后中国的水质控制政策可以采取更为灵活的营养元素排放控制策略。
“导致水体富营养化有三大主因：氮、磷元素浓度，构成比例以及适宜的水体温度。”他说，目前我国的污水处理厂已经实现了营养元素“减量”。下一步，在已经实现较高的污水处理率的情况下，污水处理厂可以尝试采用灵活的指标，从营养元素的“削减器”变为湖泊中氮、磷浓度的“调节器”。
即使这样，童银栋依旧认为，再先进的修复技术，也难让湖泊回到它初清澈的样子，“‘路漫漫其修远兮’，但至少这一次，我们走对了方向。”