溢流污染 | 污水排放對全球海洋的氮通量貢獻

導(dǎo)言：去年，聯(lián)合國氣候大會（COP26）在英國格拉斯哥已閉幕，可以說是同時期最為關(guān)注的一個大事件。實際上，人們在關(guān)注COP26是否能達成里程碑式的碳減排文件和共識的同時，英國去年底還發(fā)生了一件熱度較高的與環(huán)境有關(guān)的事件，引起了英國學(xué)者和民眾與政府的博弈。事件起因是英國眾議院在10月份否決了控制污水溢流污染的提議，當(dāng)時給出的理由是“太花錢”，這引起了民眾、學(xué)者包括支持該議題的部分官員的強烈不滿和反對，英國各大媒體也充斥著對政府繼續(xù)放任水務(wù)公司污染溢流的反對和討伐。繼而，在去年11月8號，英國政府來了個大轉(zhuǎn)彎并作出承諾通過立法強制水務(wù)公司應(yīng)對溢流污染問題。英國老工業(yè)城市污水系統(tǒng)發(fā)展較早，目前面臨著老化更換任務(wù)重但投資卻跟不上的窘境，管道改造跟不上導(dǎo)致的問題即是攜帶者大量污染物的污水溢流進自然水體，給生態(tài)環(huán)境和居民健康帶來了很大的威脅。那因人類活動導(dǎo)致的污水排放到環(huán)境中的污染物量到底有多少呢？城市發(fā)展的同時，我們投資建設(shè)的污水處理廠有沒有很好地對污染物截留，這些設(shè)施對環(huán)境保護的貢獻又有多大呢？這可能是我們更為關(guān)注的問題。去年，來自加利福尼亞大學(xué)和哥倫比亞大學(xué)的幾位學(xué)者基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理，繪制了全球范圍內(nèi)人類活動導(dǎo)致的污水排放進入海洋的污染量（主要是氮和病原菌），通過收集匯入海洋河流的污染物通量，分析確定了不同國家流域河流的污染物通量，或許可以給我們一些答案。

污水排放對海洋氮通量的貢獻

研究人員在全球尺度上基于2015年的人口量、密度、飲食類型、城鎮(zhèn)類型、污水處理設(shè)施覆蓋率，以及污染物在河流中的稀釋去除等信息，統(tǒng)計分析了因人類活動導(dǎo)致的氮和病原菌流入海洋的量，以及全球不同流域各自的貢獻大小。借助于高清分辨信息地圖（分辨率為1×1 km²，包括人口、密度、污水處理設(shè)施等），研究人員對全球高達135000條河流輸入海洋的氮和病原菌進行了統(tǒng)計分析。為了更好地區(qū)分污水來源的不同，研究人員依據(jù)WHO-UNICEF 2017JMP數(shù)據(jù)庫對各個區(qū)域的污水處理程度分為三類：直接排放（無處理）、簡單化糞池出水和處理出水。

統(tǒng)計結(jié)果顯示，因污水排放導(dǎo)致的人類活動對海洋氮的貢獻量為6.2Tg-N（即6.2×1012g），大概是因農(nóng)業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致的氮輸入量的45%。如果按污水的來源分類來看，63%的氮來自污水處理出水、5%來自化糞池，而剩余32%則來自污水的直接排放。也就是說，進入全球海洋的氮中有不到三分之一來自未經(jīng)處理的污水，其余的則是經(jīng)過處理的和化糞池的出水。由于全球大部分國家對污水處理出水中氮的要求并不像磷那么嚴格，加之如此大體量的污水，即使污水處理設(shè)施覆蓋率較高，污水廠出水對海洋中氮的貢獻依然非常顯著。如果從排放的區(qū)域貢獻來看，僅僅25條流域貢獻了其中的46%氮排放量，體現(xiàn)了不同流域氮排放的不均勻性，而這些流域主要集中在一些新興經(jīng)濟體，包括印度、韓國和中國，同時，文章特別提到，僅長江流域?qū)Ｑ蟮妮斎胴暙I就高達11%（依據(jù)為2015年數(shù)據(jù)，而我國從當(dāng)年發(fā)布了《水污染防治行動計劃》）。但是，如果考慮到流域尺度和人口密度，歸一化后的結(jié)果顯示地中海地區(qū)、美國沿岸的比氮排放最高。

對于海洋生態(tài)環(huán)境來說，過高的氮輸入則會產(chǎn)生很大環(huán)境問題。首先，高氮廢水進入沿海生態(tài)系統(tǒng)將會導(dǎo)致藻類水華，隨著藻類的分解，藻類水華反過來會耗盡水中的溶解氧水平，進而導(dǎo)致魚類死亡，使沿海生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞；此外，伴隨著還會將除草劑和殺蟲劑等物質(zhì)帶入系統(tǒng)，當(dāng)然還有塑料。需要注意的是，本文的統(tǒng)計分析基于2015年數(shù)據(jù)，而在那一年我國相繼實施了“水十條”、長江生態(tài)大保護等政策或戰(zhàn)略規(guī)劃，其氮承載量及對海洋氮通量的貢獻或許已經(jīng)降低了很多。

繼而研究人員對全球的海洋輸入氮分布圖進行了解釋，通過關(guān)聯(lián)飲食數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)氮排放量相關(guān)的最令人驚訝的變量是當(dāng)?shù)仫嬍持械娜忸惲俊Ｍㄟ^對比長江和雅魯藏布江對海洋氮的貢獻通量可知，長江要比預(yù)期的貢獻更多的氮通量，而這與長江沿岸居民飲食構(gòu)成中肉類上升快有關(guān)系?？梢詺w因于當(dāng)?shù)厝忸愶嬍沉?xí)慣和用量。我們吃的漢堡越多，排泄物中的氮就越多，對沿海棲息地的影響就越大。

如上圖所示，由于人口增長或飲食結(jié)構(gòu)的改善，肉類需求逐年遞增，2020年全球肉類消耗量相比90年增長了一倍多，而且預(yù)測仍然保持持續(xù)增長。實際上，關(guān)于肉類飲食與環(huán)境的相關(guān)性不僅僅存在于海洋氮輸入量。肉類飲食上升與溫室氣體排放也密切相關(guān)。據(jù)估計，由于肉類消耗量的增加，食品行業(yè)在2050年左右的碳排放量將會增加60%。因此，如何平衡我們對飲食改善的需求及環(huán)境保護似乎也是需要考慮和解決的矛盾之一，而可能的解決途徑包括基于植物或單細胞為基礎(chǔ)的替代肉品，以減少牲畜量；另外還包括綠色畜牧，像motral的產(chǎn)品或紅海藻這樣的飼料添加劑可以有效減少牛的甲烷排放，或者也可以在它們的飼料中加入更多的脂肪和蛋白質(zhì)進而減少甲烷的排放。