潔凈的湖泊，離中國人民還有多遠？

300個億，這是2009年啟動的國家重大科技 「水專項」的配套經費[1]。為了保護水環境，進入新世紀以來，中國出台了一系列的政策，支持基礎科學與技術應用的研究 ，也新建或升級了不少污水處理廠。「水專項」只是眾多項目中的一個。十多年過去了，如此巨大的投入，究竟成效如何呢？挪威水研究所的林岩和同事們分析了2006至2014年間，中國湖泊的總磷濃度監測數據，並將評估結果發表在了最近的《自然-地球科學》（Nature Geoscience）上[2]。

為什麼是磷？

在健康的淡水湖泊里，植物和微生物都很容易通過光合作用和固氮作用，獲得大量的碳和氮，為生長提供營養。而磷來自於岩石和土壤中的礦物，需要經過緩慢的風化過程， 溶解在水裡，才能被微生物和藻類所吸收，磷也因此成為大多數情況下微生物和藻類生長的限制因素。

2008年藍藻爆發時的安徽巢湖。攝影：Greenpeace China

然而，人類的活動打破了這個限制。工業廢水、生活污水、農田的肥料、牲畜和水產養殖用到的的飼料，以及動物的糞便，都向河流湖泊輸送了過量的氮磷等營養元素。於是，水體富營養化嚴重，藻類過度生長……

水體富營養化和隨之而來的藻類暴發，是讓全世界都頭痛的水污染問題。過度生長的藻類往往包含一些會產生毒素的藻種，威脅水源安全。暴發之後，大量的藻類殘骸在分解過程中消耗水中的氧氣，又威脅到魚類和其它水生生物的生存[3]。2007年五六月間，太湖藍藻暴發，導致無錫市水源嚴重污染，全城自來水供應短缺[4-5]。2014年八月，美國俄亥俄州的Toledo市也因為伊利湖（Lake Erie）的有毒藍藻而斷水三天[6]。

2011年Lake Erie藍藻暴發的衛星照片，可以清晰看到濃綠的藻群從沿岸人口密集地區向湖中心擴散。圖片來源：NOAA

有效果，然而……

2006至2014年，在全國被監測的862個湖泊中，60%的湖泊的總磷濃度都有所降低。總磷濃度的中位數（862個湖泊中排名第431）從80微克/升，下降到了51微克/升。水質最差的劣五類水湖泊數量，從2006年的22%，下降到2014年的7%。分統計區域來看，除了東北之外，東部、中部、西部的湖泊總磷濃度都有顯著下降的趨勢。

成效有目共睹，然而，距離「潭中魚可百許頭，皆若空游無所依」，還有很遠的路要走。顯著改善之後的51微克/升，按中國水環境標準，連三類水都還算不上（三類水要求總磷濃度小於50毫克/升，最好的一類水中要小於10微克/升）。達不到三類水標準的地表水就不能作為飲用水水源地，也不能發展漁業，或者下水游泳。也就是說，2014年調查的800多個湖泊中，還有多半屬於「臟到不能碰」的湖水。

2014年湖泊總磷濃度，藍色為最低，紅色為最高。圖片來源：參考文獻2

降低淡水水體中的磷濃度並非朝夕之功。水環境中的磷不會變成氣體飄走，只能被生物合成到有機物中，或者吸附在水底沉積物顆粒上，再緩慢地輸出到海洋里。所以，即使減少了人為排放到自然環境中的磷，在河流湖泊中，還是有很多以往輸入的磷在沉積物和水中不斷的循環。從降低磷排放到水體中的總磷濃度有相應程度的下降，常常需要幾年，甚至幾十年的時間。

過去的十多年中，新建擴建的污水處理廠，有效地控制了大部分來自生活和工業污水的磷污染。這些都是點源污染，固定、集中，方便逐個治理。這也是大部分湖泊水質開始好轉的主要原因。但隨著污水處理設施的普及，80%的農村生活污水和90%的城市生活污水，在重新進入自然環境之前都已經得到了有效的處理。想繼續依靠新上馬的污水處理設施來減少磷污染排放、改善水質，很難再有太大的提升空間。

而剩下的磷污染源，那些以肥料、飼料、禽畜糞便等等這些廢棄物為來源的非點源磷污染，雖然分散，卻能隨著雨水和灌溉水匯入河流湖泊，污染總量在很多地區與點源污染相當。儘管已經出台了一些控制農田肥料施用和禽畜養殖廢棄物處理的相關政策，成效卻並不顯著。

另一方面，既然水環境中過量的磷來自於人類的生產生活，那麼人口越密集、工農業越密集的地區，水體受到磷污染的風險就應該越大。然而這次的研究卻發現了意外的結果。在近些年工農業發展並不快的東北，一些人口不密集的地區，湖泊水質同樣不容樂觀。林岩和同事們推測，這是由於那些地區森林被砍伐，水土流失嚴重，大量土壤中的含磷礦物被沖刷進河流湖泊，逐漸超出了環境的承載能力，最終導致了污染。

藍藻爆時的湖水，濃綠如漆。攝影：Greenpeace China

回到最初的問題。 嚴格的點源污染控制，改善了大部分湖泊的水質。但中國的湖泊水質治理，只能說，才剛剛開始。想要控制非點源污染，徹底消除湖泊富營養化問題，不管是政策監管還是工程技術，都遠比興建污水處理廠來得艱難、複雜。（編輯：明天）

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