奥斯陆峡湾内部的污染与保护

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内容摘要：

奥斯陆峡湾内部的污染与保护:
重新确定20世纪废水处理政策的目标
The Pollution and Protection of the Inner Oslofjord:
Redefining the Goals of Wastewater Treatment Policy in the 20th Century
Vegard Arnesen
20世纪奥斯陆峡湾内部的主要污染源是奥斯陆市的城市污水排
放.20世纪初,污染只限于下水道出口附近的沿岸水域和奥斯陆的港
区.细菌含量高造成健康危害,而城市当局试图通过建造一个污水系
统,包括截流污水管和度水处理厂来减轻这种危害.由于人口的增
长,日益增加的污水负荷的影响区域扩大.30年代,整个奥斯陆峡湾
内部受到了影响.科学研究把城市污水排放与藻类生 产量的增加联系
起来.40年代,发现底层处于缺氧状态.奥斯陆下水处理机构意识到
峡湾的污染,但认为有机质是主要的问题,并认为活化污泥法是最佳
的解决办法.营养盐的作用一直到60年代末才得到普遍的承认.70
年代去磷法开始采用,90年代又采用了去氮法.去除营养盐造成峡湾
恢复缓慢.
引言
城市污水排放与水污染是互相联系的.自从采用了自来水管和污
水管后,水污染开始在西欧和美国的大城市中引起关注[1, 41.在奥斯
陆,早在19世纪末,就已经讨论水污染问题了[[1,6% 1910年奥斯陆已
经建起了第一个废水处理厂.在以后的几十年中,建成了若干截流下
水道和处理厂,但一直到1983年才把奥斯陆所有家庭的下水系统接
人废水处理厂.为什么整整化了几乎一个世纪的时间才在奥斯陆建起
一个有效的污水处理系统呢
影响环境保护的决策过程涉及复杂的问题.这一篇历史的陈述旨
在综述奥斯陆发展有效的污水处理系统背后所开展的讨论.技术,科
学及经济方面的问题在这一过程中起到了重要作用.但是本文将集中
探讨技术和科学因素的作用.要回答的主要问题是:各个历史时期专
家们是如何看待奥斯陆峡湾内部的水污染问题以及为了解决不断变化
的污染问题提出了哪些解决办法
解决问题的一个重要前提是就问题的性质和解决办法达成共识.
按照结构主义者的理论,一个事实只有当所有相关的社会集团一致认
为它是一个事实时才能被确定为事实.确定一个事实为普遍接受的事
实并选定一种特定的技术作为某一特定问题的解决办法可称为协商过
程.它包括试图使其他人相信哪种技术选择办法是解决问题的最佳办
法的各有关社会集团之间的辩论,讨论以及提出的解释.一种特定的
技术,只有在它的能力得到相关集团承认之后才能采用[7. 91
从历史吸取经验的一个途径是紧跟正在发展中的社会[81.这篇历
史的陈述旨在主要从有关的技术人员和科学家的观点阐明在奥斯陆废
水处理系统的长期发展过程背后所开展的讨论.本研究论文是基于奥
斯陆城市决策政治当局的档案材料,有关废水管理的科学报告和文章
以及当地的报纸.从自然环境角度看,奥斯陆不属于波罗的海的集水
区.但在文化意义上,奥斯陆属于波罗的海边缘,而且它参与了波罗
的海地区的环境讨论和合作.因此,在波罗的海范围内陈述奥斯陆的
环境历史是恰当的.
峡湾的自然特征
奥斯陆峡湾约100km长,从南部的斯卡格拉克海峡延伸到北面的
奥斯陆城(图1).奥斯陆峡湾内部是个长而狭的深海盆(最大深度
164m).它被德罗巴克海峡(Drobak Sound)(深27m)与峡湾外部隔
开,该海峡有效地阻止了峡湾内外部之间良好的水交换.峡湾内部由
两个深海盆:韦斯特峡湾(160m深)和邦恩峡湾(Bunne巧ord )(160m
深),以及三个较浅的海盆:吕萨克峡湾,奥斯陆港区以及贝克拉格
特(Bekkelaget)海盆组成.由于不同深海盆之间的水交换很有限,峡
湾对营养物负荷极其脆弱:较深的水层容易变得缺氧.
图1奥斯陆峡湾内部和城市废水处理厂(黑色表示正在作业,红色表示已
关闭)
港区的污染
1900年,任命了一个委员会负责考虑引进抽水马桶系统和重建
奥斯陆下水处理系统[[10].该委员会聘请奥斯陆大学医学教授A.Holst
来研究排放的城市污水对港区海水的影响,并评估其对公众健康的影
响(10].他发现港池已经受到来自奥斯陆城废水的严重污染.他认为,
海洋的自净能力不能应付废水中的污染物.有机物质下沉到海底,处
于那里的缺氧状态下,产生有毒,发臭的硫化氢.这种硫化氢污染空
气,同时被认为会造成急性或慢性中毒.港区中细菌含量很高,从而
构成对公众健康的潜在危险[]'].
委员会断定,该城市应该建造一个适当的废水清除系统1101, 1910
年,第一个废水处理厂在Filipstad建成.其处理方法被称为Rinsch
skive,它包括一个旋转盘,用机械手段从废水中去除污泥,浮沫以及
悬浮固体[1210 1911年,奥斯陆的第二个处理厂一一斯卡普斯诺
(Skarpsno)厂投人生产.它是一个设计用于分碎有机质的发酵池[1210
此外,以后几年还建造了几个小型的机械处理厂(图2和3)0
随着人口的增长,废水排放量也增加了.因此,小型处理厂已经
不够用.1920年,市议会接受了建造新的污水系统的计划.其目的是
在经由一个单一出口将污水排入峡湾之前对污水进行处理.这样作被
认为足以解决港区的污染问题[131
而后,在奥斯陆进行了废水处理技术方面的国际交流和探讨口
1925年,一个代表团访问英国,去学习最近发明的活化污泥技术.这
项技术被认为是当时最好的处理技术,因为它能够去除90%一95%的
有机质和98%一99%的细菌含量,而且能产生清洁,无味的水.奥斯
陆污水工程局局长O.Owe曾于1926年称:人们可以完全确信,如果
在一个活化污泥厂内处理,港区内部的所有污染物都将被净化〔'列.在
这次出访之后,奥斯陆污水工程局申请经费用以用活化污染设备重新
装备斯卡普斯诺厂并在费斯特宁根(Festningen )建造一个新厂[1510
1926年用于斯卡普斯诺活化污染厂的资金落实了,但费斯特宁根厂所
需资金到30年代初才到位.
奥斯陆的首席技术官员H.Sarnuelsen反对这项新技术,认为它是
一种未经证实的选择办法.他认为,最好还是继续向峡湾排放未经处
理的废水以确定它是否会造成任何不利["].费斯特宁根机械厂于1933
年投人生产,负责170 000人所产生的废水!'"].去除悬浮固体可望解
决腐败污泥造成的污染问题.O.Owe还说,峡湾的自净能力使我们没
有必要大规模应用活化污泥处理[[171
奥斯陆峡湾内部的污染
20和30年代,峡湾的污染问题曾被专业人员和公众广泛地讨论口
在温暖的夏日,成千上万的人们坐小船或公共汽车到峡湾上的各娱乐
场所去享受户外活动的乐趣[61.港区内的游泳比赛后深受人们欢迎,
吸引了几千名观众.但是,由于水污染,卫生委员会不得不将这些竞
赛场地移走,若干公共海水浴场也被关闭['",191
1932年,奥斯陆最大的报纸—《晚邮报》说,海水的状况比以
往任何时候都糟,并谴责奥斯陆污水工程局不负责任地将未经处理的废
水排入峡湾.而该局则责怪市政当局不拨必要的资金建造下水系统[201
该报纸反复地提醒人们注意海水的颜色发灰绿色,从而使海水看
起来很脏,闻起来很臭,而且使海岸变得泥泞,粘腻.来自处理厂的
污泥被倾倒在长岛群岛中间的港区附近,而这被认为是造成海水变成
这种颜色的主要原因[[211.奥斯陆污水工程局局长Owe同意,这种颜
图2 1913年的污水处理规划.奥斯陆自来水和污水工程局.历史档案.幻
灯片F.13.18
图3在第一个处理厂采用的Rinsch skive处理法.奥斯陆自来水和污水工程
局,历史档案,幻灯片:G.28.15
色是因为藻类生产量增加所致,但辩称这是水文条件造成的结果,
即,大量藻类从峡湾外部进人到峡湾内部.他不认为城市废水排放是
问题的主要原因[17].他的这一解释得到了一位化学家的赞同,这位化
学家声称,温暖的夏季为藻类生长提供了最佳的条件[[221
随时警惕着峡湾污染的奥斯陆大学的海洋科学家们开展了关于污
水排放对海洋生物影响的研究.夏季表层水域中浮游植物生产量的增
加被认为是由于废水负荷增加所造成的.来自海洋科学研究所的T.
Braarud教授于1945年断定,废水,其磷含量以及浮游植物生产量增
长之间肯定有一种联系[[231
Braarud说,有机和无机物质以及营养盐肯定会对峡湾产生影响,
增加将为海洋动物提供更多食物的浮游生物产量,而海洋动物反过来
又能被居住在峡湾周围的人们所利用.尽管如此,他指出有必要为改
善奥斯陆内部的状况而确立科学依据[[24].按照Braarud的意见,应该
从经济的角度评价污染对海洋生物的影响;同时也要考虑卫生,保健
以及美学等方面的需要.他强调,峡湾的不同侧面和用途可能会相互
冲突.奥斯陆污水工程局从与海洋科学家不同的角度看待污染问题.工
程师们也承认存在氧耗竭的问题,但他们把这归因干有机质的排放.
1938年的污水工程规划称,未溶解和溶解的有机质是奥斯陆峡湾水域
内污染物的主要来源.港口中含氧量不高,不足以分解有机物负荷,
而这些有机质下沉到海底并演变成腐败污泥[251.据估计,在一个活化
污泥厂中95%的有机质可以被去除.1944年费斯特宁根的最大处理
厂重新装配了沉淀程序,但没有装配活化污泥设备,其结果是,只有
20%的有机负荷被去除[261.峡湾和自净能力被认为能够应付废水排
放,从而使一大部分废水处理不够或未经处理就被直接排人峡湾.
有争议的废水影响问题
1946一1950年,海洋科学研究所的E. Foyn和F. Beyer研究了城
市废水排放对峡湾生物系统的影响.在较深的水层,平均氧含量已经
减少.在较深的邦恩峡湾中,从70m以下到150m的水深,氧已耗竭,
结果峡湾的底部从生物学角度上看已经死亡网.
在1954年一次由当地工程师团体组织的一次会议上,Braarud教
授作了一次有关目前海洋科学家所认为的污染形势的演讲.他强调,
峡湾及其海洋生物的状况已经达到了一个必须在未来的废水处理规划
中予以严重考虑的阶段.人们应该知道,处理什么,为什么要处理以
及如何处理.废水中有哪些因素增加浮游生物,有机质或磷污染性的
生产量 奥斯陆大学的海洋科学家们论证说,营养物质增加藻类的产
量.在重新改装污水系统的同时,应考虑营养物的可能影响[eel
Braarud还呼吁峡湾地区各城市之间开展合作:即便城市之间是有边
界的,但污染并没有边界.
在他的演讲之后进行了辩论,最后大家一致认为为了解决污染问
题有必要进行一次广泛的调查.此外,需要有公认的发展下水处理系
统的方针和原则.首席技术官员评论说,解决污染问题是最迫切的任
务之一,应高度重视建造废水处理厂[281.然而,奥斯陆污水工程局的
政策仍然是一个有争议的问题.
当时,关于去除营养物的方法的信息很少.40年代,美国开展了
有希望的关于清除营养物的实验,但是这些实验结果不能令人信服.
在挪威,E. F勿n研制了其自己的清除营养物,有机质,污泥以及细
菌的电解方法.原则上,这是一种很完善的处理方法,没有必要进行
生物预处理[291
奥斯陆的市府政治家们必须决定是采用活化污泥处理技术还是
E. F勿n的电解处理方法.奥斯陆污水工程局曾资助过早期的电解处
理的实验室研究,但它也在规划在贝克拉格特建造一个为奥斯陆东部
地区服务的大型活化污泥厂.奥斯陆污水处理局局长S. Bechholm对
营养物在污染中的作用提出了质疑,并建议修建一个活化污泥厂,因
为这是一种公认的处理方法[301.尽管如此,市议会还是决定两个厂都建
[31, 321.贝克拉格特活化污泥厂于1963年投入生产,处理15万人所产
生的废水,清除60%的有机质.但若干年后该厂才开始正常运作.电
解处理试验厂只是在1958一1963年期间在运作.
采用营养物清除技术:一个新的领域
1960年,奥斯陆市决定启动一项广泛的研究计划来阐明废水排
放对奥斯陆峡湾内部的影响并找到污染问题的技术解决办法.这项研
究在1962--1965年由挪威水研究所(NIVA)负责实施,其费用由奥
斯陆峡湾内部周边的10个城市分担.宗旨是研究物理,生物及化学
过程与废水排放是如何在峡湾内相互作用的[331.研究发现,峡湾内外
部之间有限的水交换加剧了污染.废水排放使峡湾变得肥沃,因此上
水层的浮游生物生产造成底层缺氧.结果,在峡湾的某些部分找不到
动物生物[331
1960年在奥斯陆峡湾的科学家
和城市行政官员.右边站立者为
Trygve Braarud和Ernst Foyn,
资料来源:Baalsrud, K.,1996,
Et bidrag til NIVAs historie(对
NIVA历史的贡献).NIVA, p.
125开创性研究站在其电解试验处
理厂旁的Ernst F价yn(大约在
1963年).资料来源:Baalsrud,
k__1996_ P_124
1970年,NIVA提出了改进废水处理的原则[[341(图4),废水中的
有机质不再被认为是一个主要问题.由于磷被认为是藻类生长必不可
少的,因此,旨在改善峡湾内部状况的废水处理要以清除磷为基础.
处理技术现已具备.峡湾内部是废水的一个适当的接纳者,但是被处
理过的废水要排放到水体的中层,因为估计在那里废水造成的损害较
小.建议各城市制定一个共同的废水管理规划[341
同时,奥斯陆污水工程局继续实施其自己的废水处理规划.来自
奥斯陆西部几个区的废水未经处理就被排人峡湾.拟在吕萨克建造一
个新的活化污泥厂来解决这个问题[[351.奥斯陆污水工程局承认清除有
机质是一个重点,但也有必要对废水受体进行监测以控制废水排放的
影响[361.但是,1970年奥斯陆污水工程局也接受了NIVA提出的关于
未来污水工程系统规划的建议[371
1975年,阿克斯尔,伯鲁姆以及奥斯陆等几个城市开始规划一个
新的中央废水处理厂,该厂将结合机械,生物和化学等处理技术[381
1976年,为规划,建造和经营该厂,组建了一个跨城市的公司VEAS,
但是,生物处理的成本相对于处理效率而言被认为太高,因此生物处
理被摒弃[391, VEAS厂于1983年投人生产.它用机械和化学方法处理
污水,然后将污水排人韦斯特峡湾较深的水层中.至此,所有城市废
水都最终得到了处理.去氮:一个重大的问题
VEAS厂逐渐改善了表层水的状况,因而从娱乐的观点看,这是
个好消息.然而,深水层中的缺氧仍是一个关键问题.1990年,邦恩
峡湾70m水深以下的底部仍是一片死寂.同时,韦斯特峡湾的某些部
分也有缺氧的问题.NIVA进行的一系列调查断定,作为机械和化学
处理的一个补充,生物处理将改善深水层的状况.同时也指出,未来
规划的出发点应是确定在峡湾中哪些自然条件是想要的.应该考虑不
同用户的利益并进行成本收益分析[40].这正是与Braarud教授40年前
提出的一样的建议.
当挪威1987年签署了《北海宣言》之后,政府就有义务将挪威排
人北海的氮减少50%.为了履行这一义务,国家的政治当局指示奥斯
陆市将其氮负荷减少70%.这一要求引发了一场新的辩论.奥斯陆市
的海洋学家和政治家们都提出这样的问题峡湾内部的氮负荷究竟是
否会对北海产生任何影响 该市的政治家们问,为什么要求的是减少
50%,而奥斯陆却要减70%[41, 411o NIVA公司估计,与磷相比,在奥
斯陆峡湾内部,氮在限制藻类生产方面的作用是较小的.在开阔海
域,情况则正好相反[43].奥斯陆大学海洋生物学教授J.Gray批评要求
少向北海排放城市废水中的氮的做法o Gray认为,只有一部分污染是
来自这一来源[42].尽管如此,19%年在VEAS处理厂还是采用了去氮
方法.此外,还决定修建一座新的贝克拉格特厂,以满足去除70%氮
的要求(图5)0
80年代以来由于采用去磷办法使浮游生物生产量减少,奥斯陆峡
湾内部的状况有了改善.但底层的状况仍然很差.在邦恩峡湾,70m
以下的底层仍是没有生物[4e[.去氮的影响将在今后几年内见到.
结论
在奥斯陆建立一个有效的废水处理系统的过程并没有带来一次性
的改善.废水处理的目标反复受到要求重新评价现有概念的新问题,
新方法的挑战.这种再思考是在关于改进废水处理技术的影响与尝试
的辩论中提出的.20世纪确定的最重要的新目标包括从去除有机质转
到去除营养物的转变.
20世纪初,奥斯陆的污染问题发现只限于港区和沿岸水域.公众
健康是主要的担忧,因为细菌含量过高和硫化氢造成对健康的危害.
曾经试图通过机械处理废水和经一个单一出口将废水排入峡湾来解决
这一污染问题.随着有机质已逐渐被认为是废水中最重要的成问题的
物质,1910年后去除有机质成了废水处理的主要目标.
20和30年代,整个开阔峡湾发现受到城市废水负荷的影响.海
水发出恶臭,呈浅绿色并含有大量藻类种群.30年代,废水与藻类产
量增加之间的联系得到海洋科学家们的承认.然而,在当时,科学家
们还不能肯定营养物是否对峡湾有积极或消极的影响.到40年代末
和50年代中,营养物对水生生态系的影响才得到更好的了解.同时,
污染继续存在,导致峡湾深水区缺氧.为此,自然科学家们要求采用
去除营养物的方法.
这一期间,工程师们认为有机质是废水中有问题的物质.整整过
了20年,一直到70年代,奥斯陆污水工程局的工程师们才承认去除
营养物是废水处理的主要目标.为什么奥斯陆污水工程局这样长期地
坚持他们原来的立场
关于这一点的最显而易见的解释似乎是,奥斯陆污水工程局是在
一个欧洲废水工程背景下开展工作的,而它把有机质看作是主要的污
染源.研制了不同的去除有机质的技术,但去除营养物技术的研制工
作则启动晚得多.由于这一工程传统,奥斯陆采用了为不同于奥斯陆
峡湾的情况而研制的处理方法.海洋科学家不得不使奥斯陆污水工程
局承认,奥斯陆峡湾内部的污染问题有别于一条河流的污染问题.此
外,他们还必须使该工程局相信,解决污染的办法必须基于营养物的
图4 1971年.约20%的奥斯陆城市废水仍被直接排入(黑色数字)奥斯陆
峡湾.当时有四种废水处理法在使用.资料来添奥斯陆自来水和污水工程局.
历史档案.幻灯片F.13.17.
图5老式的贝克拉格特废水处理厂于2000年关闭.资料来源:奥斯陆自来水
和污水工程局,历史档案.幻灯片:G.28.2.
去除,而不单单是去除有机质.
因此,废水处理目标的变化可解释为协商变化的结果.在这一协
商过程中,主要目标是讨论和决定污染问题的性质以及技术解决办法
的特征.这一过程是极其复杂和耗时的.污染问题,解决办法以及为
了在科技界达成一致意见而需要进行的协商等的性质综合复杂性是为
什么建设有效废水处理系统工作被延误的关键原因.要说在整个20
世纪废水处理的目标几经修改,看来这种说法是公正的.
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Vegard Arnesen是一位历史学家.卑尔根大学社会科学研究中心
助教.他的研究兴趣是挪威及北海周边国家的水资源保护史.他的地址:
Centre for Social Science Research, University of Bergen, Prof. Keysers
gt. 2, N-5007 Bergen, Norway,
E-mail: vearnese@online.no
〔林宝法译赵绪才校〕
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