溢流污染 | 污水排放對全球海洋的氮通量貢獻

導言：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注的一個大事件。實際上，人們在關注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)境有關的事件，引起了英國學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，當時給出的理由是“太花錢”，這引起了民眾、學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公司應對溢流污染問題。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重但投資卻跟不上的窘境，管道改造跟不上導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，我們投資建設的污水處理廠有沒有很好地對污染物截留，這些設施對環(huán)境保護的貢獻又有多大呢？這可能是我們更為關注的問題。去年，來自加利福尼亞大學和哥倫比亞大學的幾位學者基于數(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)氮排放量相關的最令人驚訝的變量是當?shù)仫嬍持械娜忸惲?。通過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系?？梢詺w因于當?shù)厝忸愶嬍沉晳T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，而且預測仍然保持持續(xù)增長。實際上，關于肉類飲食與環(huán)境的相關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。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。