財經(jīng)界：生態(tài)經(jīng)濟效益顯著的污水循環(huán)灌溉

　　當前，我國資源相對不足已成為制約我國經(jīng)濟社會發(fā)展的突出矛盾。黨的十六大和十六屆三中、四中全會提出重視節(jié)約資源、保護環(huán)境和安全生產(chǎn)，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設(shè)節(jié)約型社會已迫切地擺在了我們面前。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)藥和化肥的施用量排名世界第一，過度使用農(nóng)藥及化肥，嚴重地污染了河流、湖泊和土壤，使土地受到侵蝕而嚴重衰竭，加重了水土流失，加速了土壤的熵過程。

　　我國水污染治理問題由來已久，在今后30年內(nèi)，要使水污染得到根本性的改善，除了需要全面調(diào)整經(jīng)濟和城市的發(fā)展模式外，發(fā)展一種低費用、低能耗的污水-土壤循環(huán)圈，利用污水灌溉，是加快改善水污染，特別是解決北方缺水地區(qū)的水污染和水文生態(tài)惡化的根本出路。

　　我國水污染治理面臨的困境

　　我國20年來水污染的趨勢是：局部有所改善，整體上仍在持續(xù)惡化。特別是近10年來，水污染持續(xù)惡化的速度有加快的趨勢。2002年與1993年相比，七大流域的水質(zhì)斷面檢測表明，失去任何利用價值的劣5類水質(zhì)增加2倍多�；春恿饔蛩�污染治理投資600億元，2004年劣5類水質(zhì)斷面達60%，比2002年高出36%。20世紀90年代中東部地區(qū)的湖泊全部遭受富營養(yǎng)化污染，80年代的10年中，近海海域赤潮發(fā)生頻率28次，而2002年一年中赤潮發(fā)生79次。因此可以認為，我國水污染是大規(guī)模的、普遍的和嚴重的。

　　由于我國在人口、工農(nóng)業(yè)主要產(chǎn)品和化肥施用量等方面已成為世界第一大國，所以對一些湖泊的氮和磷污染物的檢測表明，僅來自農(nóng)業(yè)氮、磷貢獻量均占50%以上，即使全部污水進行了二級處理，由于來自農(nóng)業(yè)面源污染的貢獻量，湖泊與海域的富營養(yǎng)化污染將持續(xù)惡化的危險依然存在。因此，我國水污染治理將陷入極大的困境，是一個難以應(yīng)付的嚴峻挑戰(zhàn)。

　　假如2030年我國城鎮(zhèn)人口達10億以上，按污水處理率達到美國1996年的處理水平(72%)，發(fā)生的運營總費用占GDP的2%時，屆時我國的水污染治理總費用(含工業(yè))將占GDP的10%左右；按日本城市污水處理發(fā)生的費用，則我國僅城市污水處理的年費用將占GDP的5%左右。顯然水污染治理費用將成為我國經(jīng)濟上難以承受的沉重負擔。

　　污水——土壤循環(huán)新概念

　　《墑》一書指出，土壤有強大的凈化能力，每盎司肥土里含有幾百萬個細菌、真菌、水藻、原生動物以及微小的無脊椎動物，如蚯蚓和節(jié)肢動物等，所有這些生物體對保持土壤的肥力和結(jié)構(gòu)起著重要作用。殺蟲劑正在摧毀這些生物的棲息地，大大加速了土壤的熵過程。其結(jié)果是土地嚴重衰竭，并受到侵蝕，加重了水土流失。很多浪費掉的能量四處散逸，污染了河流、湖水和土壤。一半以上的水源污染歸咎于化肥流失所引起的硝酸鹽污染。

　　20世紀70年代，前蘇聯(lián)和美國的專家們就提出，取自土壤的營養(yǎng)物質(zhì)應(yīng)還給土壤的生態(tài)學觀點。近幾年來，一些專家分析了水污染和石油農(nóng)業(yè)中出現(xiàn)的困惑，又強調(diào)這一生態(tài)學觀念。1999年UNDP淡水高級顧問安德遜提出“利用污水灌溉農(nóng)田比使用化肥更安全”的觀點�！端�危機》一書強調(diào)指出：“污水進入土壤，雨水進入河道”的主張。

　　上個世紀70年代初，美國從物質(zhì)流的原則，對城市污水三級處理工藝的評價結(jié)果：污水處理過程中投入的資源量大于原從污水中去除的污染物量，結(jié)果是凈化了水體污染了土壤和空氣，使環(huán)境陷入惡性循環(huán)，進一步論證《墑》一書中“技術(shù)不是一種力量，只能是能量的轉(zhuǎn)化器”的觀點。

　　目前我國的水污染治理可能是一個惡性循環(huán)圈，在今后的30年內(nèi)，要使水污染有根本性的改善，除了需要全面調(diào)整經(jīng)濟和城市的發(fā)展模式外，發(fā)展一種低費用、低能耗的污水-土壤循環(huán)圈，將是加快改善水污染，特別是解決北方缺水地區(qū)的水污染和水文生態(tài)惡化的根本出路。

　　污水-土壤循環(huán)經(jīng)濟的最大效益是：把取自土壤的營養(yǎng)物質(zhì)返回土壤，從而減少入河污水量及其處理費用，減少城市污泥的處置，同時可以達到改善土壤有機質(zhì)、節(jié)約新鮮水資源、減少化肥施用量及其對水體的污染等多種效益的目標。因此，利用土壤凈化污水，利用污水滋養(yǎng)土壤，是一項生態(tài)經(jīng)濟效益十分顯著的循環(huán)經(jīng)濟工程。

　　石油農(nóng)業(yè)——化肥面臨的生態(tài)問題

　　礦物化肥增加了糧食產(chǎn)量，但帶來了一系列的生態(tài)問題。在《墑》一書中，從能流的觀點指出：“僅是為生產(chǎn)一個270卡的玉米罐頭，就得耗費掉2790卡的能量，即在整個過程中，用掉10卡能量，方可生產(chǎn)出1卡能量的食品(表1)，其中大部分能量消耗在農(nóng)機使用上以及滿足莊稼的化肥和殺蟲劑的需要上。”

　　殺蟲劑和化肥的施用大大加速了土壤的熵過程，使土地有機質(zhì)衰竭并受到侵蝕，加重了水土流失和水污染。我國一些地區(qū)調(diào)查表明，由于綠肥施用量由1975年的990萬公頃降至1990年的420萬公頃，減少1/2多，使土壤中的有機質(zhì)由數(shù)十年前的約9%降至目前的約3%。1995年我國化肥施用量3592萬噸，占世界總施用量的28%、亞洲的53%和美國的1.8倍，單位面積施用量是世界平均的2.1倍，亞洲的1.72倍，美國的1.26倍(表2)。隨著化肥施用量的增加，其利用效率將逐年降低，而化肥流失量將不斷增加。近20年，我國化肥施用量增加了2倍多，而單位化肥的產(chǎn)糧只增加44%，即化肥效率減少56%(表3)。

　　2000年全國化肥施用量4145萬噸，而且約76%施用于占國土面積不到30%的中東部地區(qū)，這個地區(qū)的農(nóng)田平均每公頃施用488公斤，遠超過發(fā)達國家為防止水污染而設(shè)置的界限的2～3倍。據(jù)有關(guān)資料，我國化肥的平均利用率僅40%左右，低于發(fā)達國家10～20個百分點，有的地區(qū)氮肥利用效率僅30%。據(jù)統(tǒng)計，1984～1994年氮素化肥的損失率達45%。上世紀80年代中期，河北省由于水土流失，每年流失氮、磷、鉀肥約155萬噸以上，相當于全省全年化肥產(chǎn)量的42%。

　　20世紀90年代，我國中東部地區(qū)的湖泊全部遭受富營養(yǎng)化污染。據(jù)統(tǒng)計，來自農(nóng)田的污染占湖泊總污染量的比為：太湖氮污染占60%，巢湖主要污染中約70%的總氮和50%的總磷來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。此間，全國污水排放量只增加45%，而化肥施用量增加2.3倍。農(nóng)田的污染可能是我國近海赤潮污染的主要污染源之一。

　　我國京津塘69個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地下水飲用水中，有一半以上硝酸鹽含量超標，主要是氮肥所引起，這說明氮肥對地下水的污染遠超過污水灌溉的污染，農(nóng)田化肥流失已成為地下水主要污染源。

　　污水灌溉的生態(tài)效益

　　污水農(nóng)業(yè)利用可以達到低費用、低能耗的污水處理費用，同時改善土壤生態(tài)和水污染的多重生態(tài)經(jīng)濟效益。城市污水中含有大量有機物和營養(yǎng)物質(zhì)，利用污水灌溉可增加土壤的有機質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，污水灌溉6年后土壤20厘米深處的有機物含量是灌溉前的7倍。污水灌溉可提高土壤中的肥力，資料證明，污水灌溉26年后，土壤中的氮、磷、鉀含量可分別提高3、4和6倍多。

　　我國20世紀80年代，統(tǒng)計的每噸城市污水的氮、磷、鉀含量為0.088公斤，目前全國污水總量約500億噸，相當于440萬噸化肥。1980年我國污水灌溉面積約120萬公頃，灌溉污水量33億噸左右，相當于提供硫銨和磷酸鈣化肥約46萬噸，增產(chǎn)糧食126萬噸，90年代污水灌溉面積比80年代初增加1.7倍。目前我國污水灌溉農(nóng)田面積330余萬公頃，污水灌溉面積占全國總灌溉面積的7.3%，主要分布在海、遼、黃、淮資源短缺的四大流域，而且占總污水灌溉面積的85%。

　　土壤有強大的凈化能力

　　發(fā)達國家實踐證明，傳統(tǒng)的二級處理不能根本解決水污染，只能延緩水污染的進程。20世紀90年代初，幾個發(fā)達國家的城市污水三級處理率占總處理率(服務(wù)人口與總?cè)丝诒?為：瑞典93%、瑞士70%、德國56%、芬蘭87%、挪威75%，美國和加拿大分別為39%和44%。

　　綜合世界各國的城市污水灌溉與傳統(tǒng)二級生物處理效果相比，前者對氮、磷、鉀的去除率分別是后者的2.2倍、3.3倍和4.3倍。因此，污水農(nóng)業(yè)灌溉完全可以代替污水三級處理。

　　污水——土壤循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)勢

　　傳統(tǒng)的處理方法去除污水中的營養(yǎng)氮和磷營物，需要昂貴的設(shè)備、化學品、能耗和費用。污水土地處理系統(tǒng)可以達到同樣的處理水平——三級處理，土地處理的能耗只有傳統(tǒng)處理的約1/10，基建投資為1/2～1/3，運行費用為1/3～1/5。

　　污水農(nóng)業(yè)灌溉工程基建投資(包括污水預(yù)處理、污水儲存庫和污水灌溉系統(tǒng))可能低于缺水地區(qū)的遠距離引水、水庫建設(shè)或農(nóng)業(yè)節(jié)水設(shè)施的水源工程投資。它與新水源工程比較：

　　南水北調(diào)中線工程中，北京市用水的噸水成本將達6～8元，而目前城市污水三級處理的成本不超過1.5元；我國某省一個農(nóng)業(yè)節(jié)水改造項目，包括管道、防滲渠、配套渠系構(gòu)筑物、各類抽水站和噴滴灌等工程設(shè)施的項目預(yù)算，平均每畝需要投資1452元，而畝均凈增加灌溉供水僅10m3，即噸水的基建投資高達145元多，約是城市污水二級處理投資的近30倍。因此在許多地區(qū)應(yīng)首先把城市污水作為農(nóng)業(yè)水源更符合生態(tài)經(jīng)濟原則。

　　發(fā)展污水灌溉系統(tǒng)存在的問題

　　污水農(nóng)業(yè)利用已幾百年的歷史，其生態(tài)經(jīng)濟效益是明顯的，但為什么生態(tài)經(jīng)濟工程沒有全面推廣？調(diào)查分析認為，存在的主要障礙是：

　　1.農(nóng)民不愿意改變已經(jīng)形成的農(nóng)田種植管理方式；

　　2.顧問公司缺乏農(nóng)業(yè)灌溉的設(shè)計經(jīng)驗；

　　3.關(guān)于對污水灌溉存在的環(huán)境和公共衛(wèi)生的爭論。

　　上個世紀60年代，我國曾開始有組織地發(fā)展過較大規(guī)模的污水灌溉工程，由于利用未經(jīng)任何處理的鋼鐵、石油化工廢水直接灌溉，以及灌溉工程不夠完善，導(dǎo)致了對土壤和農(nóng)作物的污染。1980年調(diào)查表明，全國污水灌溉面積1900萬畝，有65%的農(nóng)田遭受不同程度的污染，其中8.4%因污染而失去利用價值，有的地區(qū)灌溉水稻引起鎘米問題，但所有灌溉地區(qū)并未引起流行病問題。所以污水灌溉導(dǎo)致的污染是由于水質(zhì)和灌溉系統(tǒng)混亂所引起的。

　　我國除存在認識上的因素外，還存在著管理體制的障礙。農(nóng)業(yè)水源工程、農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)和污水處理利用設(shè)施，分別屬水利、農(nóng)業(yè)、城建和環(huán)保等部門。有人形容我國的污水系統(tǒng)存在著“井水不犯河水”或形成了各謀其政的獨立王國。

　　在發(fā)展中國家的水規(guī)劃中往往不包括污水用于農(nóng)業(yè)的計劃，使城鄉(xiāng)居民面臨風險，世界銀行的專家指出：“在干旱氣候條件下，即使沒有回用計劃和回用主管部門，出于經(jīng)濟需要肯定也會回用廢水，但卻不會有足夠的衛(wèi)生控制。當?shù)剞r(nóng)民私自接入城市污水截流管道，偷水灌溉作物的實例不勝枚舉。另外，間接回用無處不在，高度污染的河水常常作為大型灌溉項目的主要水源�！痹谖覈�農(nóng)民偷污水灌溉的例子同樣比比皆是，20世紀80年代以來，我國污水灌溉的面積持續(xù)擴大，90年代的污水灌溉面積已達330萬公頃，比80年代增加了1.7倍，主要分布在海、遼、黃、淮資源短缺的北方四大流域，占污水灌溉總面積的85%。有的地區(qū)農(nóng)民利用污染嚴重的工業(yè)污水灌溉幾十萬畝水稻田，明知道存在著污染，但在沒有污水就沒有糧食的自然條件下，污水成為農(nóng)民生產(chǎn)糧食的根本生計，成為社會的穩(wěn)定因素。因此，污水農(nóng)業(yè)利用是一種不可阻擋的必然趨勢。

　　污水灌溉　任重道遠

　　美國著名的世界觀察研究所副所長、全球水政策項目負責人珀斯特爾，走遍中東和考察世界許多國家后指出：“污水回用主要障礙是心理上的，不是技術(shù)上的。城市污水大規(guī)模地回用于農(nóng)業(yè)有可能獲得最大的利益。水污染、水短缺、水傳播疾病三位一體，給現(xiàn)今的世界帶來無窮煩惱。各級政府、開發(fā)部門、工程建設(shè)人員長期努力，大力推動污水低成本處理與灌溉相結(jié)合，才有可能解決這個問題�！�

　　在水污染治理方面，我們要充分認識所面臨的困境，假如采用傳統(tǒng)的技術(shù)路線，在今后20～30年內(nèi)，治理10億人口的城市污水，特別是將發(fā)展數(shù)以萬計的小城鎮(zhèn)污水和污泥處理，要邁過治理費用的門檻，將是異常地艱難。

　　可以肯定地說，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，即使全國城市污水全部達到傳統(tǒng)的二級處理水平，由于不完全的生物處理和來自農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和城市的面源污染源的貢獻量，近海海域、中東部地區(qū)湖泊的富營養(yǎng)化污染和稀釋能力低的北方水系，水污染持續(xù)惡化的危險依然存在。因此建立污水-土壤循環(huán)凈化系統(tǒng)，并利用土壤回收污水中的有機物和營養(yǎng)物，是有效和盡快地解決我國一些地區(qū)水污染的根本出路。