污泥的海洋弃置已被国际公约所禁止,中国是伦敦公约的缔约国之一。讨论海洋弃置这个话题,表面看似乎有些过时,但就向水体倾倒废物而言,污泥却是一个极好的案例,因为在这方面,人类曾对海洋弃废的环境影响有过最彻底的研究,其经验和教训还是很值得我们借鉴的。
一、纽约污泥弃海案例的历史
1884年纽约就有了第一座污水处理厂,4年后上升为6座。由于污泥的产生量提高,土地处置费用昂贵,美国人很早就发现了水体弃置是最廉价的出路。1914年开始,污泥就被投入纽约港内的海水中,这一做法持续了10年直到1924年,当局被迫宣布禁止在港湾内弃海,污泥需运到港外的定点海域弃置。这一弃海点离纽约港入口处约12海里,北距长岛海岸线5-6公里,水深约27米。1927年纽约已有了11座污水处理厂,一直到1960年代,弃海所造成的污染才被军方的研究机构所证实。
1972年《净水法案》修正案(Federal Water Pollution Control Act Amendments)通过,美国的污水处理普遍需要升级为二级处理,据预测,污泥的产量也将因此增加一倍。为此,1972年美国国会通过了《海洋弃废法》(Ocean Dumping Act, Marine Protection, Research and Sanctuaries Act),要求美国环保署(USEPA)负责有关海洋弃废的授权审批,并进行海洋弃废点的选址及环境评价。USEPA原希望在1981年彻底停止海洋弃废,但在找到陆基处置替代前的过渡期内,12海里弃置点可能容量不足,需要为大量增加的污泥寻找一个替代弃海点。1974年USEPA建议的弃海点在65海里处(120公里),深度约70米,该点距离长岛海岸线和新泽西州的海岸线均有25海里(46公里)之遥。但最终实施的选址选在了106海里处(196公里),该点恰好位于大陆架边缘,海水深度2500米。纽约污水处理的二级改造到1980年代末实施完毕,1986年也开始了106海里弃海,原12海里弃海点弃用。
随着70年代污水处理的加强,由陆基径流携带排放入海的污染物浓度大幅度降低,近海海水的水质得到明显改善,1993年纽约附近各处水质已经都可达到适宜游泳的指标。
70年代,USEPA以及商业部国家海洋与大气管理局实验室为污泥弃海的选址曾做过多次调查和研究。从环境控制角度看,当时有一个明确的目标和底限,即污泥投海不应影响纽约港内、长岛海滩以及新泽西州沿岸的水质,因为周边海滩工业的产值每年就达20亿美元(1973年)之巨,造访泳滩的人次有6500万之多。
除了海滩工业可能受到负面影响外,只有一项可预见的经济损失,那就是渔业。1976年USEPA已经规定在12海里弃海点为中心的11公里半径内禁止渔业捕捞,以避免可能被致病菌和重金属所污染的海产品进入食物链,这属于典型的预防性措施。
尽管早在1978年通过的《海洋弃废法》修正案(Hughes Amendment to ODA)已经提出了自1981年12月31日起禁止弃海,但迟至十年后的1988年,美国国会才以通过《禁止海洋弃置法》(Ocean Dumping Ban Act),彻底宣告了海洋弃废的终结,最终期限为1991年12月31日。
就总的弃置量而言,这一世界上规模最大、持续时间最长的污泥海洋弃置(1914至1992),终于在1992年6月底画上了句点。
二、纽约污泥弃海的环境影响
对污泥弃海的环境影响研究,可分为两个阶段。
1970年代的研究,主要是围绕12海里弃置点进行的,其目的是研究该点和长岛附近水质的变化,以确定污泥弃置量的增加可能产生怎样的影响。这些研究的一个缺陷是,由于缺少历史背景资料(即开始弃废前的监测数据),尽管观察到一些海底生态群落以及水质变化,但无法确定这种影响与污泥弃置的直接相关性。
1990年代的研究,特别是围绕106海里弃置点的选址以及1992年7月停止弃海后长达数年的深海观测,使人们终于对污泥弃海有了对比认识。
污泥弃海的做法一般是将平均含固率大约3.6%的浓缩污泥用大型漕船运到海上,在指定区域抛撒。早期研究认为,这种抛撒实现了5000:1的稀释,在远期背景上应该达到500000:1的稀释,因而是安全的。弃置后大部分污泥会沉入靠近弃置点的海底,弃置点附近进行禁渔,即可避免污染对人类的威胁。
较新的研究则证实,污泥只有一部分落入弃置点区域,但沉入海底的这部分污泥也随着海底水流方向,呈条状推移,短短几年底泥的漂移距离已超过50-100公里。所到之处,污泥产生的不可恢复的负面影响是确定的,稀释作用并不能阻止其负面影响。污泥会造成海底生态环境的改变,生物群落迥异,海水中污染物和致病菌浓度上升,沉积物中有害物质浓度高,周边区域内鱼类的污染物生物富集现象明显,传统捕鱼区内鱼的种类发生变化,产量下降。有机质浓度导致海水含氧量降低,污泥有机质降解的半衰期在3-6年以上。
国际公约禁止海洋弃置废弃物的原因,正是基于以下理论推论:污泥作为一种富集了污水处理污染物的浓缩结晶,对海洋生态有潜在危害,如污染海水和海滩,鱼类可能被致病菌和重金属污染,有机物富集形成过营养化可能引发有毒藻类大量繁殖,局部海水氧气耗竭,发生赤潮,导致大面积鱼类死亡等。
2004年由国会指定成立的美国海洋政策委员会发布了一份长达2400页的报告,首次对35多年来美国海洋状态和政策进行彻底的检讨,报告指出:美国近海海域的环境状况严重堪忧,“国家在控制点源排放方面的努力如禁止污泥和废弃物弃海是成功的,但法律所预期的来自非点源径流和空气的污染未得到抑制”。
三、分析和讨论
从纽约污泥弃海弃置的实例来看,有诸多结论值得我们注意。
1、陆基污染源主要是来自污水
造成近海水域污染的主要陆基来源是污水而非污泥。纽约的实例表明,由于污水处理标准的提高,终于在颁布《净水法案》的20年后,才实现了纽约近海所有海滩的水质达标(可游泳)。正是由于污水处理厂的存在和运行,才使得入海污染物大为减少。也只有大力治理陆地上的污水,才是保护海洋的唯一有效途径。
2、污泥是一个需要妥善解决的二次污染源
污水处理的结果产生了污泥。将污泥倾倒在港口,会使港口水质恶化;倾倒在近海,会造成近海海水污染,威胁泳滩;倾倒在远海,会造成海洋生态群落的退化……
人类为了不把水中的污染物直接排入水体污染河流和近海水质,才搞了污水处理。把污泥原封不动再排回到海里,哪怕是深海,从情理上也实在说不过去。
3、污泥的污染并非稀释就能无害化
所有环境研究的焦点在于,究竟何种条件下,污染排放能够在可承受范围内,即不造成不可逆转的环境和人类健康损害。不过,掌握这一限度并非易事。
纽约的污泥海洋弃置实际来自纽约和新泽西两个州大约2000万人口的市政污泥。从有记录的1960年开始的16年里(1960-1975),在12海里弃海点弃置的污泥总量为5253万立方米,干基大约192.9万吨,年均干基污泥投放量12万吨。1986年开始至1992年6月底,在106海里弃海点共处置污泥4200万吨,干基150万吨,年均干基投放量25万吨。以该区域平均深度100米、相关海域面积20000平方公里考虑,海域每年倾倒的污泥干基负荷才0.13mg/l,浓度确实不值一提。这应该就是以往人们以为有着海水几十万倍的稀释,应该不会产生危害的原因。但,现在的研究表明,污泥的危害是不能用海水体积稀释比来衡量的,何况不同海域、不同水文条件下,海水更新、混合、流动的频率是完全不同的。
4、污泥的高有机负荷是海洋生态不可承受之重
海水中的溶氧量是反应海水水质的一个直接参数。不同温度、盐度(深度)的海水溶氧量不同。20度下淡水中的溶氧量大约是9.1mg/l,海水如果盐度为0.3%的话,溶氧量应为7.6mg/l。纽约州环保部门2008年海水监测执行的质量标准是SA、SB、SC类水质的溶氧量应在4.8 mg/l以上。我国国家标准(GB3097-1997 《海水水质标准》)规定的海水浴场水质溶解氧应大于5.0mg/l。
污泥中有较高的有机质含量,这部分有机质进入海水后氧化代谢较慢,长达数年,是一个持续消耗氧气的过程。根据有机物降解的公式,1摩尔有机物降解需要氧化106摩尔的有机碳和16摩尔的有机氮,总的氧气消耗为138摩尔。如果弃海是连续进行的,每年25万吨干基污泥、平均有机质含量60%,弃海中心面积100平方公里、平均深度27米的话,中心区域海水的日均耗氧量将达到14.5mg/l以上。
这就是说,弃置了大量污泥的海水中,每天的耗氧量可能数倍于海水的实际溶氧量,因气候等各种原因,一旦海水补充氧气的速度低于其耗氧速度,就有可能造成局部海水的水质恶化,继而影响到海中生物的生存。这就是赤潮发生的基本原理之一。
5、美国污泥弃海实践所提供的启示
将我国的污水、污泥处理与美国进行比较,不是本文的目标。但笔者认为,这个话题还是很有意义的。
美国的污泥弃海所涉及的污泥量仅仅是相当于一个具有2000万人口的纽约、新泽西地区的市政污泥,工业污泥原本所占数量极小,且自1976年以后绝对禁止弃海。市政污泥绝大部分都经过了厌氧消化处理,其有机质规模已削减了30-50%。而且,USEPA从1972年接手海洋弃置的管理授权始,就明确提出了早日结束所有海洋弃废的意愿,因为他们深知,海洋弃废尽管最便宜,但它是不能推广复制的。
一个十分有趣的现象是,在美国,污泥弃海被禁的原因并非它已实际形成怎样的污染灾害,也非因为国际组织的压力。导致污泥弃海被禁,是由于几次海滩污染导致的抗议,尽管这些事件最终都被证实可能与污泥无关(如1976年大量垃圾冲上长岛南岸海滩事件,1976年整个海岸线引起大量底栖生物缺氧死亡事件,1987年夏新泽西州海岸遭遇大量垃圾袭击导致海滩相关产业遭受数十亿美元损失事件,1987-1988年3月东海岸大量死亡或濒临死亡的宽吻海豚、瓶鼻海豚冲上海岸事件,1988年夏长岛海岸遭遇医疗垃圾碎片袭击事件及原居住在大陆架海底与大西洋深处峡谷裂缝中的红海蟹爆发壳病事件等),然而污泥的弃海处置被当做了替罪羊。这种“张冠李戴”的情形恰恰是环境事件的一个典型特征。
民众和舆论无从鉴别环境事件的真实原因。因为环境问题所导致的灾害、伤害常常有很长的潜伏期,且表现形式间接、隐秘,取证极为困难,但它对环境和人类健康的损害机理是众所周知的,它已影响到民众的切身利益。前不久我国发生的江苏省南通市启东市王子造纸尾水排海事件、四川省德阳市什邡市钼铜事件都有类似的特点。
不难理解,陆基污水是我国近海产生严重污染的基本原因,尤以经济发达区的河流入海口为剧。高污染工业区沿江密布,可以说是当代中国工业文明的奇特一景,工业污泥的产量和去向至今没有统计,沿江靠海的高污染企业很多都通过暗管将污泥排入水体,这早就不是什么秘密。即便是市政污泥,尽管住建部每年都在不遗余力地统计污水厂数目和设计处理能力,但实际有效运行的污水项目、处理量,特别是污泥的处理处置项目到底有多少,绝大部分市政污泥的去向如何,恐怕都是大家心照不宣的业界“秘密”。2012年8月爆出的丑闻,广州天河奥特农化新技术有限公司将大量未经无害化处理的污泥偷排到广州、中山市交界的洪奇沥水道,只能说是水体偷排污泥产业链的冰山一角。国人比美国人更“精明”之处在于,同样是污染近海,但我们连出海的运费都想省。
泥客庄主
2012年8月25日
参考书目:
01. USEPA, Ocean Disposal in the New York Bight Technical Briefing Report [Number 2 1975];
02. USEPA, Environmental Impact Statement on the Ocean Duming of Sewage Sludge in the New York Bight [Draft 1976]
03. USEPA, Monitoring Research and Surveillance of the 106 Mile Deepwater Municipal Dump Site and Environs [1995]
04. R. Lawrence Swanson et al. Science, policy and the management of sewage materials: The New York City Experience.
05. Marcia Collie & etc. Deep-Sea Biodiversity and the Impacts of Ocean Dumping.
(http://www.oar.noaa.gov/spotlite/archive/spot_oceandumpi)
06. Greenpeace, Greenpeace and the Dumping of Wastes at Sea - A Case of Non-State Actors´ Intervention in International Affairs [1999]
07. Pew Ocean Commission, America’s Living Oceans - A Report to the Nation Recommendations for a New Ocean Policy [2003]
08. US Ocean Commission, An Ocean Blue Print - For the 21th Centrary [2004]



