变废为宝解决“厕所”污染之困

杨兰 曹璇

时至今日，保护环境、保护水源的理念早已深入人心，然而，具体的保护流程和措施，许多人还停留在防止水源被工厂、企业的生产污水侵害，禁止向民用水系内倾倒生活垃圾等常规渠道。事实上水源受到污染是多方面的，看似难登大雅之堂的如厕问题，也有可能成为污染水源的“祸首”，甚而由此引发一系列在其他方面污染环境的问题。中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室的研究员李壮博士，以极度认真和负责的精神，对此作出了一系列探讨和研究，并且根据我国的实际情况提出了解决方案，记者据此对他进行了采访。

记者：通常说到解决污染问题，人们想到最多的是工业污染，禁止工业污水倾倒等等，您提出来的解决污染问题却是从生活污染角度出发的。您能给我们谈谈您提出这一方案的背景和出发点吗?

李壮：曾经有文献做过这样的调查报道，“从1852年英国诞生第一座冲水公厕开始，水冲厕所逐渐在世界范围内普及。水冲式厕所对改善人类的生活环境，防止粪源性疾病的流行起到了重要作用。但水冲式厕所也是污染环境的一个主要根源。据统计，每人每天大约上厕所6～8次，一年大约2500次。成年人每人每年平均产生粪尿约550l，其中粪便约50l尿约500l，COD约30kg粪尿中所含的养份以氮、磷、钾为主。含氮4.5kg磷0.8kg钾1.8kg这些养份80％以上存在于尿中水冲式厕所每次需用6-13自来水冲洗，即用99％的清洁水冲洗1％的粪便，产生100％的生活污水。据测算，冲厕用水约占生活用水量的20％全国城镇人口每年冲厕用水不低于50亿吨相当于25座中型城市的年供水量。生活污水中人体粪便是地表水富营养化的主要原因。据中国科学院地理与湖泊研究所的调查和研究认为：太湖流域各种途径对太湖水体磷的贡献率依次为：人体(粪便)排磷43 57％，洗衣排磷16.1％，畜禽排磷12.51％，农业(化肥流失)排磷11.89％，工业(污染)排磷7.41％，水产养殖排磷5.30％，其它排磷3.22％。在江河湖海中有70％的氮也来源于生活污水。”

根据2008年度的环境统计年报报道的数据，当年全国的废水排放总量为571.7亿吨，其中工业废水排放量占废水排放总量的42.3％，生活污水排放量占废水排放总量的比例高达57.7％。全国废水中化学需氧量排放量为1320.7万吨，其中生活污水化学需氧量排放量占化学需氧量占排放总量的65.4％；全国废水中氨氮排放量127.0万吨，生活污水氨氮占到氨氮排放总量的76.6％。

据统计，当年全国共有1692座城市污水处理厂，全年共处理废水237.3亿吨。其中，生活污水202.9亿吨，占到总处理水量的85.5％，其中仅城镇生活污水处理率就达到57.4％。我国的辽河、海河、淮河、长江、黄河、松花江和珠江七大流域的污水治理设施的年运行费用在351.6亿元，城市生活污水处理率为57.0％。

在国家的“十二五”环境保护规划中，主要着力削减化学需氧量和氨氮排放量，规划将化学需氧量排放总量由2010年的2551.7(万吨)降低到2015年的2347.6(万吨)；氨氮排放总量由2010年的264.4(万吨)降低到2015年的238(万吨)。为了实现这一目标，国家还启动了建国以来投资最大的水污染治理科技项目，总经费概算三百多亿元的水体污染控制与治理科技重大专项(水专项)。

从以上数据我们可以得知，一方面，人类粪便处理造成了大量宝贵的水资源的浪费，污染了环境，人们不得不投入大量的资金建设污水收集与处理系统；另一方面，巨量化肥的使用不仅降低了土壤质量，而且进一步污染了地下水及河流。我们很早就意识到：如果能将粪便单独收集、集中处理就可以变废为宝，从源头上解决粪便污染，大大降低生活污水中的化学需氧量和氨氮排放量。而且，从现有技术发展来讲，具有实施的可能性。进一步延伸，还有可能同时解决餐厨垃圾对环境的污染。

但是，由于冲水马桶在世界各个城市及富裕地区的普及，城市居民打开水龙头就能得到自来水，如厕之后一按按钮马桶就会出水，将排泄物冲走；很少有人关心这些自来水是从哪里来的，以及那些排泄物进入下水道之后去了哪里。要改变人们的“方便”系统，非常困难。然而，来自互联网的一则消息为解决“将粪便单独收集、集中处理、变废为宝，从源头上解决粪便污染”，这一难题找到了突破口。

记者：您所讲的突破口是什么?

李壮：2011年11月15日，云南省盈江县委副书记在微博上发帖称盈江地震灾区盏西镇中心寄宿制小学是一所山区小学，共有师生1000多人，全校却只有男女各七个蹲位的小厕所。每到早操结束或课间休息时，厕所都非常拥挤，要排长长的“方便队”。该小学一老师说，“……大部分学生都去这个厕所方便，课间休息15分钟，一直都很挤，学生们需要排队如厕。确实有个别学生靠每天少喝水来减少去排队。”“老师们采取了调剂措施，学生上课后，老师讲完课程或者抽空去上厕所……”该县委副书记呼吁：“孩子们希望能有一个大厕所，希望有能力的人们能帮助解决这个难题!”

因为我的童年时代是在陕北度过的，曾经在农村城镇的学校就读，所以对微博上的这条消息感同身受。目前我国许多农村城镇学校仍然以使用旱厕为主，卫生条件差，夏天蚊蛆四串，苍蝇乱飞，臭气熏天，即便如此，相当多的农村城镇学校仍然由于蹲位少，存在如厕困难的问题。

我们本着因地制宜、就地取材的原则，提出了简洁而有效地“零污染、零感染、零废弃物排放，变废为宝”解决方案。

尽管目前的方案比较实用，还可以解决没有卫生间的家庭在室内大小便的问题。但还比较简陋。然而，对于没有水冲厕所，甚至旱厕也不够的农村城镇来说具有必要性和可行性。并可以在使用过程中进一步发现问题、解决问题，为全面推广提供经验教训。成为“由农村包围城市”，向全人类推广“零污染、零感染、零废弃物排放，变废为宝”如厕方式的突破口。

记者：您是研究应用化学和电分析化学专业的，不仅是电分析国家重点实验室的研究员.博士生导师，而且还曾在德国著名的Jena分子生物技术研究所分子细胞和电子显微学实验室担任客座科学家。是什么力量促使您关注到“如厕”这一看似不起眼的问题的?

李壮：这些年来，我主要从事DNA与蛋白质相互作用、扫描探针显微学及纳米化学领域的研究工作，曾经提出了利用原子力显微镜制作基础因组DNA高分辨物理图的概念，改进和发展了DNA、单链DNA及DNA／限制性内切酶EcoRI在DNA质粒pBR 322上酶切点和星号活力高分辨物理图，成功获得了人类基因组130kb-190kb BAC DNA克隆分子展开形貌图，为发展快速、精

确、简便的用于解决大规模DNA测序中排序与组装困难的高分辨物理图提供了可能。近年又负责973项目“纳米材料与纳米技术在水污染物检测与治理中的应用基础研究“课题“基于纳米材料与纳米技术发展高效、快速、智能检测表征系统的新原理、新方法”作为一名科学家，研究工作不能局限在书斋和实验室，应该放眼到外界更广阔的天地里。

我们从事科学研究目的是为人类提供更好的生活、生存环境，解决国家、人民切身相关的实际问题。我童年时期在陕北的生活经历给我留下了非常深刻的印象，所以我了解农村城镇学校、家庭如厕难这一实际问题。有人曾经说过，人不吃饭可以坚持生存一个月，不喝水能够维持生存一个星期。但是，人不大小便能够坚持多长时间?如厕问题看上去简单，实际上是人类最基本、最重要的生命活动内容之一。目前水冲厕所虽然方便，但后果是浪费了资源，污染了环境。人们不得不花大力气治理。

记者：您能给我们具体介绍一下您所研究的解决污染源头.改善如厕环境的方案以及这一方案的特点吗?

李壮：要在农村城镇学校推广必须考虑经济性和实用性，我所提的方案特点是“零污染、零感染、零废弃物排放变废为宝”，而且简便易行。

具体到方案本身，因为关系到如厕问题，其实本方案可以按照大便和小便的步骤来区别划分。1.小便：步骤：A.将饮料瓶用剪刀剪成塑料杯作为支撑物。B.将一次性不透明可降解塑料袋放入塑料杯，可降解塑料袋袋口粘有封口胶带或扎口丝。C.将小便便入可降解塑料袋后，用粘在袋口的封口胶带或扎口丝将装有尿液的塑料袋密封。D.将密封的装有尿液的塑料袋从支撑的塑料杯中取出，放到指定的地方集中处理。E.将支撑的塑料杯归还或放到指定位置以便重复使用。如果希望能够进一步降低费用，用口径较大的带盖的饮料瓶也可以。小便后，将瓶中尿液倒入指定的尿液收集桶，空瓶盖盖后可重复使用。(当然，为了避免交叉感染，最好每个人用自己的尿瓶)。而且经过适当的练习这一方法也可适用于女性。

2.大便：步骤：A.将塑料便盆(淘宝价格5元／个)作为支撑物。B.将一次性不透明可降解塑料袋放入塑料便盆，可降解塑料袋袋口粘有封口胶带或扎口丝。C.将大便便入可降解塑料袋后，用粘在袋口的封口胶带或扎口丝将装有大便及手纸的塑料袋密封。D.将密封的装有大便及手纸的塑料袋从支撑的塑料便盆中取出，放到指定的地方集中处理。E.将塑料便盆归还或放到指定位置以便重复使用。

3.使用场所：本方案无需构建特殊建筑，只要能将男女分开，各自拥有隐秘空间即可。甚至下课后可以在教室或礼堂用布或不透明塑料布拉成隔离空间，分别供男女当厕所用，大小便后将密封在塑料袋中的大小便放到指定的地方，将布或不透明塑料布撤离之后，教室或礼堂即又可正常使用。此外还可采用更简单的办法：下课后将教室分为男教室和女教室，在规定的时间内分别用作男厕所和女厕所，规定的时间结束后恢复原教室。其实在任何地方拉个帘子形成隐秘空间，都可以方便，将帘子撤掉又可还原原来空间，但是如果有条件还是建议建造专门使用地方。

4.集中处理：A.在大小便的场所或指定其他地方放至少带有两个容器的车(或手推车)用于分别收集小便和大便，容器中放大的较结实的塑料袋，当快收集满时，将袋口密封进一步保证没有臭气泄露。B.将密封的塑料袋中的大小便运到指定的地方堆肥还田，或制造有机化肥，制造沼气或制备生物燃料。小便还可以卖给生物公司提取尿激酶等。

由于本方案采取将大小便密封在一次性不透明可降解塑料袋中，解决了臭味问题，也解决了蚊蛆苍蝇寄生虫及交叉感染问题。但要求教育使用者必须习惯将塑料袋口封闭，严格管理。

原则上本方案可用于解决任何多人同时如厕、可以解决没有卫生间的家庭在室内大小便的问题。由此扩展，原则上本方案可以解决人类的如厕问题。当然，在技术和加工制造及管理方面需要根据实际情况相应地改进和发展。要全面推广，必须进一步研究和发展完善更方便的全自动技术。

记者：您认为您的研究方案还有哪些需要改进和注意的地方?

李壮：“零污染、零感染、零废弃物排放，变废为宝”是一种理想化的境界，达到全民行动，此项方案仍有需要改进的地方。诸如：封口技术如何更方便；是用一次性不透明可降解塑料袋，纸袋，还是用可回收再生的塑料袋更经济更环保；为了大面积推广，需要专门设计制造批量生产成套设备；尿液的收集和处理要考虑塑料袋的后处理问题，使用口径较大的带盖尿瓶更为经济实用；大便处理时需要进一步研究密封袋的回收和处理工作；要全面推广必须进一步研究和发展全自动塑料袋打包型马桶；如何培养使用者养成相应的习惯；在城市建立密封大小便袋收集，运送，处理行业体系，建立尿产业等。

这一方案的进一步研究和发展，有可能从根本上解决人类粪便和化肥对环境的污染及水污染问题；有可能彻底解决粪便的交叉感染，为人类健康提供保障；同时，有可能解决冲水厕所造成的巨大水资源浪费，大大降低水处理厂生活污水处理成本；更重要的是为人类提供了“方便”。这一方案的延伸，还有可能同时解决餐厨垃圾对环境的污染。实现从源头解决污染，改善人类生活环境。这一方案的进一步研究、发展和实施，将是人类继水冲厕所后的又一次变革，涉及每个人的行为方式。希望引起更多人们的重视。欢迎大家讨论，提出建设性的改进意见，并建议国家设立重大研究专项。