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【今天扯氮】欧美往湖库输入硝酸盐，中国为何还要频频要深度甚至极限脱氮？

2019-07-17 15:04 来源：水进展作者：刘智晓分享：

最近几年，中国污水处理进入了污水厂排放标准快速提高的新阶段，新规划、新设计建设的项目，都是所谓的“准四类”，各种DB相继出台。这些标准的制定与实施，逐步牵引中国的污水处理向更高等级的标准迈进！甚至出现了滇池流域TN=5mg/L， TP=0.05mg/L的“双5”标准。

制定如此高的排放标准，初衷当然是为了进一步削减进入水体的N、P总量，这原理上是没有问题的。污水厂出水N、P削减=控制水体富营养化，这个遵循的基本逻辑看上去似乎也是没有问题。

但是，富营养化的控制远不是这样简单！

笔者担忧的是，我们在深度脱氮标准上越举越高，但是我们却走向了一条不但不经济，反倒是事倍功半，甚至是对水质没有改善、甚至还可能会恶化湖库水质的技术路线！

为什么这样讲？我们不妨先看北美安大略实验湖进行的一个关于削减TN输入控制富营养化的案例。

先看看文章标题及结论：“37年的整个生态系统的试验研究表明削减TN不能控制富营养化”

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文章甚至给出结论，削减TP输入是有效的，即便将TN削减到0，也不能消除水体富营养化，甚至进一步削减TN反而能诱发固N类蓝藻水华！

这是不是让你很惊异？！因为我们中国的排放标准导向性就是通过不断同步抬高TN、TP排放标准来想象性实现对水体富营养化的控制，但是，根据欧美过往几十年的湖库水体富营养治理经验和实践来看，这是很值得商榷的做法，后面文章还会提到，欧美一些湖库还季节性往水体输入NO₃-N。此外，相对N，控制P更经济有效，深度脱氮，起码就目前中国现阶段经济发展状况看，是不经济的做法！

欧美国外的很多案例经验看，在控制湖库富营养化措施中，控P比控N更经济有效！下表给出9个国家控P有效的湖库清单。

国际环境领域顶级学术期刊《Environ. Sci. Technol》2016年发表一篇重要文章，题目是：“通过削减P的输入控制湖水富营养化是成功的!”文章给出了9个国家通过控P而实现有效控制水体富营养化的案例。

表1. 9个国家通过控P实现有效控制湖库富营养化的案例清单

水体名称	国家	地理坐标
Sacramento River	U.S.	40°N, 121°W
Lake Erie	Canada, U.S.	42°N, 81°W
Lake Onondaga	U.S.	43°N, 76°W
Lake Ontario	Canada, U.S.	44°N, 78°W
Lake Huron	Canada, U.S.	44°N, 82°W
Lake Michigan	U.S.	44°N, 87°W
Little Otter Lake	Canada	45°N, 80°W
Gravenhurst Bay	Canada	45°N, 80°W
Lake Geneva	Switzerland, France	46°N, 6°E
Lago Maggiore	Italy	46°N, 9°E
Moses Lake	USA	47°N, 119°W
Lake Balaton	Hungary	47°N, 18°E
Murtensee	Switzerland	47°N, 7°E
Lake Lucerne	Switzerland	47°N, 8°E
Turlersee	Switzerland	47°N, 8°E
Hallwilersee	Switzerland	47°N, 8°E
Sempachersee	Switzerland	47°N, 8°E
Lake Superior	Canada, U.S.	47°N, 88°W
Lake Zürich	Switzerland	47°N, 9°E
Pfäffikersee	Switzerland	47°N, 9°E
Lake Washington	U.S.	48°N, 122°W
Lake Vättern	Sweden	48°N, 15°E
Lake Constance	Switzerland, Austria, Germany	48°N, 9°E
Rhine River	Europe	49°N, 7°E
Kootenay Lake	Canada	50°N, 117°W
ELA Lakes 226 NE, 303, 304, 261	Canada	50°N, 94°W
Schlachtensee	Germany	52° N, 13°E
Lake Tegel	Germany	53°N, 13°E
Lake Fure	Denmark	56°N, 12°E
Lake Vänern	Sweden	59°N, 13°E
Lake Hjälmaren	Sweden	59°N, 16°E
Lake Mälaren	Sweden	59°N, 17°E
Lake Norrviken	Sweden	59°N, 18°E
Lake Mjøsa	Norway	61°N, 11°E
Meretta Lake	Canada	72°N, 95°W

本文最终给出的结论：“There is no evidence that eutrophication can be managed by controlling N inputs. In contrast, multiple lines of evidence at the whole-lake scale of management show that P control works to mitigate eutrophication.”没有证据表明通过控制N输入能有效控制富营养化，相反，P控制对整个湖泊的富营养化而言更为有效！

需要进一步说明的是，欧美有些湖库水体水质的控制，不但是没有采用一直削减入流TN的做法，而且季节性往水体输送硝酸盐N，这种做法在国内是不是不可想象？因为我们很多时候，没有或者缺乏对湖库水体富营养化或者控制水华的认知的科学规律，因此，我制定排放标准时难免一刀切。

看看美国弗吉尼亚Occoquan Reservoir为了保证水质，季节性输入NO3-N，到10mg/L，以控制湖库底泥P和氨的释放，水库的富营养化得到遏制。

往湖库季节性输入NO3-N以改善湖库水质，在欧美案例很多（不一一介绍），主要目的就是控制湖库底泥、沉积物的P及其它有害物质的释放。进而有效控制藻类水华的爆发。

需要补充说明，本文绝不是否认N、P双控对于流域综合治理的重要性；不否认特殊水质特殊环境下N控制的效果。比如，湖库水环境质量控制及治理与河流不同，河流最终会携带污水厂排放的TN至河口和海洋水域，可能会加剧海湾地区海水水质N浓度提升，可能会成为海湾赤潮的发生因素，因为河口和海洋水体是N限制性。当然，硝态氮在海岸或海湾流域可能会被快速反硝化，尤其是水-岸交替带，那边是厌氧氨氧化发生的热区。因此，只能说有N在海湾地区的输入，是存在导致赤潮的潜在因素之一。

此外，控制水体富营养化，水体背景P浓度非常重要，一般认为水体溶解性的活性P浓度在0.02mg/L是控制蓝藻爆发的阈值，因此控制外源性P输入和内源P的释放对于控制水体P浓度进而控制富营养化是非常重要的措施。

国外的案例及数十年的实践表明，控制TN来实现控制水体富营养化是存在很大不确定性的，甚至很多案例不支持，对特定湖泊的几十年的跟踪性研究，最终结论也不支持控制N的输入可以控制水体富营养化问题，进一步削减TN甚至会诱发固N类水华。相反，欧美发达国家太多的案例表明，控制P的输入往往是最可靠、最经济的手段。

我们是不是要重新反思？重新辩证看待NO₃-N的作用？重新研究针对TN的排放标准？尤其是去向为湖库的时候，是不是在走了一条相反、或者是不经济、不可持续的道路？

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