新加坡水源:供水解决方案与新西兰面源污染

（一）新加坡水源保护方案

新加坡是东南亚的一个岛国，位于马来半岛南端，国土面积为716平方公里。新加坡地势起伏和缓，其西部和中部地区是丘陵地，东部以及沿海地带都是平原。新加坡靠近赤道，为热带雨林气候，常年平均气温变化不大，雨量充足，年平均温度23～34℃，年均降雨量在2400毫米左右。新加坡全岛共32条主要河流，但由于地形所限，都十分短小。

新加坡虽然降水丰富，但河流储水能力有限，水资源短缺，人均水资源量仅有211立方米，很长时间以来，依靠向马来西亚政府购买淡水资源，以满足国内用水需求。因此，新加坡政府高度重视水资源，认为水不只是一种重要的资源，而是可能威胁到国家安全的战略因素。对于新加坡水资源问题的主要挑战，不是来自技术或者经济，而更多的是政治和社会问题。政府只有在管理和处理水资源方面得到民众和社会的支持，才能保障水资源、水生态的可持续发展。为实现水供应自给自足和城市水生态环境可持续发展的目标，新加坡政府和全体国民一直都在不遗余力地努力着。正因如此，新加坡才在水资源管理上取得了令世人瞩目的成就。

新加坡的水源由四部分构成，即进口水、当地地表水、新生水和淡化水，这四部分水被称为新加坡的4个国家水龙头。

1.进口水

长期以来新加坡一直从马来西亚进口淡水用于维持国民的生活以及生产需要。进口淡水质量高，价格低，所占比重大，因此，维持稳定的进口水一直是新加坡政府所努力坚持的。早在1961年和1962年，新加坡和马来西亚就先后签署了两份供水协议。协议规定：2011年前，新加坡每天从马来西亚南部的柔佛州进口3．25亿升淡水，价格为每1000加仑（4540升）未经处理的“生水”支付0．03林吉特（约合0．01美元）；2011—2061年，新加坡每天从柔佛州进口的淡水增加到9．46亿升；2061年后，双方将根据新加坡的实际用水量另行商谈具体的供水量。由于供水价格等原因，两国多次为供水问题产生纷争。在2011年新加坡水周上，两国又签订了新的供水协议。总的来看，进口淡水受制于人，成为制约着新加坡发展的瓶颈。这也是新加坡大力研究使用新技术，开辟新水源、多水源的重要驱动力。

2.地表水

为了解决面积狭小蓄水困难的问题，新加坡政府提出了将新加坡百分之九十的面积转为水库集水区的奋斗目标，竭尽可能从水源涵养、收集和利用上做足文章，落实措施。目前，新加坡已经建设了包含17座水库、32条主要河流、超过7000公里渠道和排水道组成的地表水源系统，已有2/3的国土面积变成集水区。这些流域受到保护，不允许有污染性活动。为了保护水源，新加坡不断提高人民节水、爱水、保水的自觉性，不乱扔垃圾，加强绿化，保持排水道的清洁，将水库建为市民休闲娱乐健身的场所，使人们在亲水乐水的同时，更加珍惜水资源，爱护水环境。开展了“活跃、优美、清洁——全民共享水源计划”，表彰那些自觉进行水道美化的机构和发展商。他们把节水当成一种信仰，笃信每一滴水都是珍贵的。即使节约用水可能很麻烦，或者经济上不是很合算，但是一定要让民众牢记要把每一滴水都当成十分珍贵的东西来看待。

3.新生水

新加坡把经过处理的污水（主要是生活污水）称作新生水。新生水的主要用途是工商业。估计新生水的用量占总供水量的15%。由于微过滤和反渗透技术的联合使用，新生水的品质已经达到了很高的标准。有关研究鉴定表明，新生水可靠、安全，其水质不但符合国际食水标准，也比新加坡公用事业局的自来水更干净。因此，2002年开始，新加坡政府决定把新生水注入水库中，让新加坡人间接饮用。用于间接饮水用途的新生水量，在开始时约占每天水供总量的1%。之后，会逐渐增加新生水的注入量，目标是到了2011年，间接做饮水用途的新生水量，占总水供的2．5%。目前这一目标已经实现。这样做，主要基于以下三点考虑：一是为了慎重起见，沿用美国过去20多年来受到肯定的做法，即把回收水注入水库，让它回到水循环的天然过程中；二是消除一些新加坡人对直接饮用再生水所可能持有的心理障碍；三是因为新生水在经过反渗透处理后，许多矿物质都被去除掉，注入水库与天然水混合，使之更接近天然状况。新生水直接饮用，主要在一些大型的集会活动中。由此可见，污水处理不仅是一种环境保护行为，而且也是水资源再利用的重要途径。

4.淡化水

新加坡把海水淡化处理视为重要的供水发展方向。随着海水淡化技术的日益成熟和处理成本不断下降，海水淡化技术正在成为扩大和多样化可获得水源的重要途径，大规模海水处理在经济上已经具备可行性。在2005年，新加坡第一个自主设计、建造和操作的海水淡化工厂投产，海水淡化的花费是0．78新元/立方米淡水。近年来第二家也是最大的大泉海水淡化厂落成。通过40多年的努力，新加坡已经确保了一个稳定的、可持续的供水保障系统能够满足该国的需要。

（二）新西兰面源污染防治案例

新西兰位于太平洋西南部，领土由南岛、北岛两大岛屿组成，国土面积26．868万平方公里。新西兰畜牧业发达，畜牧业生产占地1352万公顷，占国土面积的一半，乳制品与肉类是最主要的出口产品。近年来，随着畜牧业的发展，由此产生的面源污染日趋严重。

新西兰环境机构分析35条河流77个站点水质监测数据后发现，河流氮磷浓度呈现明显的上升趋势（图7-25、图7-26）。这与牧场面积扩大有着明显的相关关系，畜牧业发展是水质下降的重要原因。

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图7-25　1989—2007年新西兰河流总氮变化趋势

图7-26　1989—2007年新西兰河流总磷变化趋势

为了保护水资源，维系良好的生态环境，新西兰从流域生态修复、重点行业治理等方面实施规划，采取多种措施改善水质。“乳业与清洁河流协议”就是其中的一个重要措施。据资料分析，新西兰约有420万头产奶奶牛，总计526万头奶牛，3850万头绵羊和439万头肉牛（2007年）。但是，发达的畜牧业也给河湖水质造成一定的污染，局部地区还比较严重。2003年在新西兰恒天然公司，环境部、农业和林业部以及地方议会之间签署了“乳业与清洁河流协议”。该“协议”的总目标是确保乳业放牧区的水资源适宜鱼类、牲畜的饮用以及游泳。协议要求采取措施，让奶牛远离溪流、河流和湖泊，并保证所有奶牛场的污染物排放都符合环保规定。

由于该“协议”是在充分听取奶农意见的基础上签订的，从执行情况来看，总体上令人满意，仅营养盐控制要求的完成情况不是很好。从新西兰的河口、海岸水质和生态健康得到的明显改善也可看出，该“协议”产生了良好效果。

新西兰在流域生态修复方面主要采取了以下几种技术措施：

（1）人工/加强型湿地：通过降低入流的流速，从而促进湿地植被对营养物质的吸收以及氨的硝化。主要用于来自畜牧业的点污染源，例如乳制品厂或猪舍排放的污水和来自径流的面源营养盐。可以有效去除氮，并具有一定的除磷效果。炼铁渣或黏土等矿物质，可作为人工湿地的基质使用，以提高对磷或氮的结合力。碳源，例如未经处理的锯末，可用于提高细菌和氮气的活力。不足之处是磷的去除效果有限。从头开始构建湿地的费用是昂贵的，通过对现有湿地或沼泽地带的改造，如限制牲畜和种植一些本地植物，可能更符合成本效益。

（2）河滨牲畜围栏：该项措施是为了防止牲畜排泄直接增加湖中的营养物质和粪大肠菌群，也可防止因牲畜践踏湖滨带的植被和土壤造成水土流失。在水质较差时期（如在蓝藻暴发期间），围栏也能阻止牲畜摄入毒素。当河滨牲畜围栏与河滨缓冲带结合使用时，可以减少来自牲畜排泄和侵蚀的点源养分以及来自周围农田的面源养分。但可能会导致一些以前放养区的退化，也限制了牲畜接近水源。但是，如果湖中确实遭受蓝藻水华“问题”，这又变成了优点。

（3）河滨植物带：通过种植在湖泊周边或河流入口缓冲区上的植被，从地下或地表水径流吸收营养，减少输入湖泊的氮和磷。河滨带植物也有助于减少侵蚀，因为它们具有固定土壤的作用。这反过来又有助于防止泥沙中所携带的养分进入湖泊。

河滨植物可以有效防止周边农田面源污染进入受保护的湖泊中，拦截沉降悬浮泥沙，通过细菌作用、沉淀和吸附，去除有机营养物和粪便污染。但当水流过快时（如发洪水时），效果不明显。缓冲区的大小要与需保护的集水区面积成比例。因此，它应该是足够宽大，以便吸附所需的营养物质的量。一般来说，湖滨种植应该与干流或支流入口处的沉沙池或河滨缓冲带相结合。同时应防止牲畜进入河滨缓冲带。

若不能正确设计或保持河滨缓冲带，其使用周期将受到限制。例如，河岸缓冲区若只有草本植物，如果大量磷酸盐定期进入河岸带，可能就会比较快的成为磷饱和状态。

植物带去除溶解性无机氮的能力较弱，粪便区的硝酸盐容易渗漏到地下水并有可能从河岸区下面绕道进入湖泊。

（4）沉沙池：用于减少进入湖中的悬浮泥沙量。这是很重要的，因为沉积物和悬浮泥沙会吸附营养物质，增加光衰减，从而减少大型植物生存或生长的可能性。可用于控制点源，如入湖排水渠。沉沙池的设计必须能充分减缓水流运动，使得悬移质泥沙能在水柱中沉降。沉沙池一旦淤满，需要维护和清淤。

（5）高级塘系统（APS）：系由高级兼性塘，高效塘，沉藻塘和熟化池组成。通过试验项目两年的研究表明，高级塘系统可以作为众多污水稳定塘（WSPs）和氧化塘升级改造的一种选择。