建了那么多污水处理厂，是否物有所值！

       随着《“十三五”生态环境保护规划》的颁布，一座座污水处理厂拔地而起，大家玩命的建，以为建得越多效果越好，但事实上到底怎样，我们并不清楚。就好像语文考试阅读理解，抓不住重点，不管有没有用，全部都怼上再说，中国的污水厂显然成了如此局势。

        在中国，很多大城市都有很多污水处理厂，我们日常所用的生活污水最终汇集到污水处理厂去，但是那些污水处理厂在实际水环境中，它对我们湖泊中富贵病的处理到底有没有用呢？

        城市里面会产生生活污水，农村地区也会有。农村地区生产的生活污水就汇集到氧化塘里面。在氧化塘里经过初步的微生物分解后，才会把这部分水排到水环境中。当然这种污水的处理方式是非常低级的，但是建这样一个氧化塘也不便宜，大概也要200万左右，这笔钱到底花的值不值？

图为：氧化塘

       下面这个图片很多朋友应该都听说过，这就是城镇污水处理厂。城镇生活洗菜、洗澡、马桶等污水最终都汇集到这个地方。

图为：污水处理厂

        据某统计中心统计，在2015年，城镇集中水处理厂的数量已超过5000座，然而这仅仅是城镇集中污水处理厂，还不包括一些工厂、化工厂等。

图为：城市污水处理量和处理率

图为：农村卫生厕所覆盖人口和覆盖率

       中国的城镇污水处理率已经达到84%，也就是基本上每个城市、每个县城都会有污水处理厂。如果建造一个每年处理5000-10000吨的污水处理厂的话，建造成本大概是在5000万左右！然而这只是建造污水处理厂的费用，如果要把水引到污水处理厂去，还要包括各种管网。所以加网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1.5亿左右!!除此之外，再加上人工成本、维护成本，那一座污水处理厂的成本，其实是一个非常庞大的数字。

       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，一般情况下地方配套会是它的2倍。

        所以，从2006年至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是不是物有所值。

     在看到太湖藻类仍然在爆发，肯定很多人有异议，为什么我们花了那么多钱，太湖里面藻类还是继续爆发？

        当然湖泊的生态系统问题其实有很多，污染也很多，所以我们今天就来聊聊污水处理厂是否能有效缓解湖泊中的富贵病。

       湖泊中的富贵病其实简单说就是水体富营养化的一个表现。水体富营养化是指在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，第一种是上面提到的藻型富营养化，就是湖泊上飘着一层类似油漆的东西，用手抓不到，一抓他就像沙子一样流走了；还有一类叫草型富营养化，比如我们经常看到河道里的水葫芦。水葫芦多的本质是我们的湖泊里面营养盐特别多。当然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会把中国分成好几个地区，然后不同的地区看它污染物的变化。

这个图比较需要关注的是中国湖泊中磷的浓度变化

2006和2014年湖泊总磷浓度比较

        比较有意思的是我想让你们关注一下下面那个图，如果你看到右下角那个图的话，旁边有一条浅蓝色的线，那条线是欧洲所有湖泊里面总磷的一个分布趋势图。 

中国、美国和欧洲湖泊总磷浓度累积分布

        除了浅蓝色那条线之外，再去看看浅蓝色旁边贴着的红色的那条线。有没有发现红色那条线跟浅蓝色那条线其实相似度是非常高的？它们差点就可以叠在一起了。红色那条线是什么？是2014年我们全国湖泊中总磷浓度的累积分布曲线。

        这个图意味着什么？这个图意味着我们中国湖泊磷的浓度跟欧洲湖泊磷的浓度其实是非常非常接近的，但是跟美国比我们还是有差异的。很多时候我们在说中国，不管是大气环境质量也好，水环境质量也好，我们总喜欢赶英超美，总喜欢跟美国人比，现在又兴起跟澳大利亚比。

        但是比较有意思的是，我们在做这种比较的时候，从来没有想过美国人口是多少。美国人口是3.5个亿，人家国土面积跟我们差不多。澳大利亚呢，国土面积比我们小，但澳大利亚人口只有2400万。但是我们从来不会说跟我们人口最接近的印度比，我们从来不屑于跟印度比。

        但事实上在做这种水环境比较的时候，非常需要考虑的一个因素就是人口密度的影响，不同的人口负担下湖泊里面的污染物浓度肯定是不同的。

        刚才提到了不同地区的污染物的自然情况是不一样的，这张图就给出了我们中国四个地区。

湖泊中污染物历史浓度变化

        我们可以看到东部、中部，还有西部地区，其实湖泊中的磷浓度下降是非常显著的，基本上都是从150到200微克每升下降到了现在的50微克每升。但是需要注意的是50微克每升并不是一个非常好的值，比如说欧洲对于一个湖泊比较好的定义是总磷浓度在25微克每升以下，但现在我们仍然远远高于这个值。

        但在这张图里面我需要你看的是绿色的那条线。你看绿色那条线，你有没有发现东北地区的总磷浓度存在一个轻微的上升趋势？其实我们后来也研究过，为什么东北地区跟别的地方格格不入。

        东北地区总磷浓度虽然是低的，但它在过去几年其实是呈上升趋势的。后来我们分析的也可能是因为这跟东北地区的黑土流失、农业开垦更加有关系，但这个我们就不做细究了。

        其实有各种人为活动都可以向水里面排出氮跟磷的。向湖里面排放污染物的途径，不仅仅只来自于人，不仅仅来自于我们的抽水马桶，还有各种途径。比如说农业的散养，大规模的畜禽养殖，农业开采等等，都是有可能导致湖泊中磷浓度出现变化的。 

        这个也是我们对应时间段里面的，不同地区的湖泊中磷浓度的变化。这个图看起来比较费劲，直接简单地看下降最大的就是农村地区排放量、城市地区排放量，还有一个是畜禽养殖的排放量，在过去10年中是存在着显著的下降的。

        有这个下降之后我们就得去找原因，这到底是由什么因素所造成的，所以我们需要用到一些线性回归模型或大规模通用模型。因为我们看到总磷浓度大部分地区是下降的，所以我们需要用模型去判断这两个是不是相关。

        最后我们的结论是：城市污水处理厂在过去10年中确实带来了水质的改善。但是刚才我也提到了，水质的改善现在尚不足以说明我们的湖泊变成了一个清洁的状态。就像你现在看到的太湖里面的蓝藻仍然是爆发的，因为它湖泊仍然是不清洁的。

        还有一个，我们继续看刚才这个图。第一点，我们已经证明了污水处理厂是有效果的。那么我们需要进一步说明，如果我们依赖污水处理厂，在未来的城市的污染控制中，它到底还有多大的减排潜力。

        我们做了最后一个模拟，我们假设中国所有的城镇人口全都接到了污水处理厂里面，大家每天排放的粪便全都可以去污水处理厂，不用再去别的地方。我们也模拟每个农村都有氧化塘，都有高级的厕所，那么它的削减空间其实只剩下15%。

        因此我们证明了污水处理厂能够带来氮磷营养盐这个污染源的下降，但是在未来它进一步的下降空间是非常有限的。

        所以刚才第二个结论就是未来污水处理厂的升级的潜力是有限的，我们需要找到另一个途径，因为污水处理厂覆盖率已经达到84%了。

         还有我们也得到一个结论，不同地区它的水里面浓度变化是不一样的，它的驱动也是不一样的，所以我们在制定环境标准跟政策制定的过程中不能一刀切。其实我现在比较反对的一点是什么？就是我们中国水环境的标准它是一刀切的。

        举个例子，我们中国所有湖泊中劣五类水的总磷浓度基本上就是200微克每升。但大家有没有发现有一个非常不合理的地方，比如说我们东部地区人口特别密集，但是青藏高原没人。所以青藏高原不管怎么样，不用搞任何污水处理厂建设，它就是不超标，不管怎么做，它都是浓度最低的地方。但是东部地区不管怎么做，它总是超标。

        在我们现在的环境标准或者政策过程中，这种一刀切的方式是非常不合理的，因为你没有办法反映出人口对于当地环境的影响。

        还有就是路漫漫其修远兮，重要的是我们的方向还是对的。