屢向藍藻和水葫蘆開戰 中國湖泊“富貴病”漸愈

那些“聰明”的藍藻和水葫蘆，總是搶在人類前面。

它們能快速找到富含磷和氮的水域，在炎熱的夏天霸道生長。所到之處，便是其他水中生物的地獄。

這是大自然在用自己的方式向人類發出警示：生物賴以生存的營養元素一旦濃度過高，水也會生病。如同一個人，吃得太多太好，患上了“三高”。

上世紀90年代初，太湖北部梅梁灣因水華大爆發導致100多家工廠停産，直接經濟損失上億元。巢湖、滇池、陽澄湖、洪澤湖等地也經歷過藍藻爆發。更為極端的例子發生在2007年5月、6月間，太湖爆發嚴重藍藻污染，造成無錫市飲水告急，超市、商店裏的桶裝水一度被搶購一空。

人們不得不一次次向“藍藻和水葫蘆”開戰，一點點給“營養過剩”的河流和湖泊治病。在我國，這是一場持續十多年的持久戰，昂貴而又艱難。

自2006年，“全國主要污染物總量減排考核”在全國施行，把治污減排納入政績考核，進行“考試式監管”。數據顯示，從2006年到2014年，國家投入了約7923億元專門用於治理城鎮生活污水和工業廢水。

很難算清，這場戰役已經花了多少錢，還要再花多少錢。僅僅一個太湖，每年打撈藍藻一項，就要花掉7000萬元，撈得快卻追不上長得快。

為了考察減排的成效，天津大學環境學院教師童銀棟團隊歷時2年多，對遍佈中國從南到北幾乎全部省份的862個湖泊，進行了水質數據的跟蹤分析。

他的研究聚焦了導致湖泊水體富營養化的一個關鍵要素——磷。研究結果顯示，在2006～2014年間，60%的湖泊中磷元素含量從每升80微克下降到了每升51微克。“磷含量的下降標誌著富營養化現象發生風險減少，也是研判湖水整體品質是否好轉的重要指標之一。”換句話説，中國湖泊的“富貴病”正在慢慢治愈。

這項首次對中國湖泊統一測量磷含量的研究，近日線上發表于英國《自然》雜誌子刊《自然-地球科學》。

看上去非常乾淨的水，喝了也可能會死人

學的是環境科學專業，又做了許多關於水的研究，童銀棟見過各種顏色的“病湖”。那些深深淺淺的綠色、藍色，亦或是大片的紅褐色，“其實是水中姿態各異的微生物本身的色彩。”

很多時候，他能從水的顏色，讀出岸上的故事。在他的經驗裏，如果水體呈現鐵銹色，往往周邊可能有工業區或是礦山，“那是三價鐵離子呈現的顏色”。

湖水的顏色也會隨著季節變化。童銀棟注意到，同樣一個湖泊，冬天比夏天看上去更清澈一些。在一些農業種植密集的區域，這種季節差異更為明顯。因為夏天是農作物集中施肥的季節，而冬天，低溫可以將水中的藻類等生物凍死。

“但這並不能説明水的品質變好了，水體中各種營養物質的濃度可能依舊很高，只是表現得不明顯。”

童銀棟記得，在他的老家附近有一條河，河水湛藍、清澈見底，看上去非常漂亮。“但那微微發藍的水，其實含有大量銅離子，因為周邊有大量銅加工廠。”他説，銅離子有很強的殺菌能力，濃度過高便會將水中的魚類等生物全部殺死，“所以看上去非常乾淨的水，喝了也可能會死人。”

童銀棟更願意拿數據來説話。在他為中國湖泊開具的這份“體檢報告”中，在2006年到2014年這8年跨度的時間軸上，確確實實呈現了一個逐步向好的箭頭。

在被調查的862個淡水湖泊中，約60%的湖泊監測點的總磷濃度下降，中值濃度從每升80毫克降至每升51毫克。2006年，約22%的監測點總磷濃度大於每升200毫克(我國湖泊Ⅴ類水質標準)。到了2014年，總磷濃度這麼高的監測點湖泊僅剩7%。總磷濃度大於每升100毫克的監測點數量也在大幅減少。

約70%的湖泊總磷濃度低於每升50毫克，這是易發生水華和赤潮的濃度閾值，也就是説，這些地方發生富營養化的風險相對較小。

從地區分佈來看，我國東部、中部、西部湖泊的總磷濃度顯著下降，巢湖、洞庭湖、洪澤湖、鄱陽湖和太湖這五大淡水湖的總磷濃度也呈下降趨勢。

在東部和中部地區，農村生活污水是湖泊中磷元素的主要來源，約佔總量的三分之一。整體上看，我國大部分地區生活污水處理設施的升級和改善減輕了水體磷元素負荷，尤其在城市地區，降幅更大。即使如此，在東、中部地區，仍存在一些面源污染，比如網箱養魚，過剩的餌料和魚類糞便，也會使得磷排放量增加，魚類對餌料的利用效率很難超過30%。

在我國西部地區，湖泊中磷元素主要來自種植業和含磷化工業排放，雲南滇池來自磷礦及相關工業的年負荷量有30噸。此外，還有可能存在其他增加磷負荷量的原因，如強降雨等。

儘管不同地區水質改善的具體原因並不相同，但我國城市大規模興建並投入使用的污水處理設施在其中“功不可沒”。

讓藍藻和水葫蘆與人類為敵的，正是人類自己

從高空俯瞰，陸地上星星點點的湖泊像是這個藍色星球的一滴滴“眼淚”，純美而又敏感。因為對人為活動變化的感知極為靈敏，湖泊被比喻成陸地生態系統狀況的“哨兵”。

“把湖泊作為水體富營養化研究的對象，再合適不過。”童銀棟解釋説，不同於時刻流動的河水，湖泊是相對靜態的，其本身就是一個完整的生態系統，與人關係更為密切，也更能反映人為活動的影響。

藍藻和水葫蘆“佔領”了波光粼粼的湖面，阻塞水道，慢慢將湖泊逼近“死亡”時，成了人人喊打的“毒草”。

然而，它們也曾與人類和平相處過。

藍藻是地球上最早的光合放氧生物。幾十億年前，它對地球表面從無氧大氣環境變為有氧環境産生巨大作用。甚至有一種説法，沒有藍藻，可能就沒有人類。

100多年前，水葫蘆被當作觀賞植物引入中國。那時它有個好聽的名字，叫做“鳳眼蓮”。上世紀五六十年代，它還曾被當作理想的豬飼料得到大面積推廣。

童銀棟的報告稱，磷是地球所有生物生長最重要的元素，但也是工業、農業等生産生活常見的污染物。生活廢水、畜牧業廢水、水産養殖以及化工業排放，都是人為造成的磷排放源。

雖然磷對生命至關重要，可水中磷含量過高，就會引起藻類及浮游生物瘋狂繁殖。水體溶氧量會下降，使魚類及其他生物大量死亡，威脅生物多樣性。其産生的藻毒素也威脅周邊居民的飲用水安全。

水體富營養化，已經成為我國水環境安全面臨的最大難題。對付湖泊的“富貴病”，某種程度上，與人治療“三高”一樣，需要“管住嘴”，即通過大規模興建污水處理廠，對工業、生活污水中産生的營養元素“減量化”後再排入水體。

據住建部數據統計，截至2016年第三季度，我國已經建立並投入使用污水處理廠超過4000座。

我們走對了方向

那些“體檢表”上向好的數字並沒有讓童銀棟高興起來。雖然中國湖泊的磷含量下降了近三分之一，但每升51微克這個數字依舊很高。按照歐洲水質標準，磷含量低於每升25微克，才可以被視為優質水。

不僅如此，那些已經被排入湖水中的磷元素，也會在湖泊沉澱物中慢慢聚集，即使在污染源減少後也難以立刻消除，成為持續向表水層釋放的“內源”。

童銀棟在報告中寫道：“中國湖泊達到良好生態狀態仍需相當長的時間。”

事實上，這位年輕的環境研究學者，在“人與自然如何和諧共生”的問題上，始終沒找到完美答案。

他最喜歡那些位於青藏高原上的美麗湖泊，卻又為它們憂心忡忡。喜歡的原因很簡單：那裏人跡罕至，湖泊得以保存其最原始的美。可他也擔心，人類活動越來越多，會讓湖泊不堪重負。他反對一些地方過度開發旅遊，把湖泊當成老百姓脫貧致富的“提款機”，併為一些還沒得到重視的“弱勢地位”湖泊感到憂心。

在美麗的湖中採樣，聽上去是件挺浪漫的事。他喜歡迎著朝霞乘船出發，大朵大朵的白雲映在湖面。他和同事將湖泊劃分成網格狀，分別在湖心、湖邊、湖半徑的中點等十幾個點位，汲取水面以下約50釐米深的湖水，灌進隨身帶來的瓶子裏，再裝進帶有冰塊的保溫箱，空運回實驗室分析化驗。“一般來説，湖水的保質期只有7天。”

在一些較為偏遠的湖景區，總有成片的垃圾漂浮在水面上。簡易的廁所就設在湖邊，遊客的糞便直接排入湖中，岸邊的餐館也將餐廚垃圾直接丟到水裏。

“我們努力讓不清澈的湖泊逐步清澈起來，同時，我們卻又在‘努力搞臟’一些還清澈的湖泊。”

童銀棟清楚，在基礎設施本來就不完善的偏遠地區，通過建設現代化污水處理廠或是改善衛生設施等方式來控制排放，需要花費極其高昂的成本。在中國這樣一個城區人口密集、城鄉分離明顯的發展中國家，其投入和産出比，是一筆不得不算的賬。

過去近10年間，中國投入近8000億元治理生活污水和工業廢水，改善農村衛生設施，換來了湖泊富營養化風險的下降。童銀棟想知道，這些投入能不能更精準、更高效。

在調查基礎上，他提到了一個理想方法，建議今後中國的水質控制政策可以採取更為靈活的營養元素排放控制策略。

“導致水體富營養化有三大主因：氮、磷元素濃度，構成比例以及適宜的水體溫度。”他説，目前我國的污水處理廠已經實現了營養元素“減量”。下一步，在已經實現較高的污水處理率的情況下，污水處理廠可以嘗試採用靈活的指標，從營養元素的“削減器”變為湖泊中氮、磷濃度的“調節器”。

即使這樣，童銀棟依舊認為，再先進的修復技術，也難讓湖泊回到它最初清澈的樣子，“‘路漫漫其修遠兮’，但至少這一次，我們走對了方向。”