清華學生為村民過濾砷汙染地下水:免費不被在意

　　原標題：喝水這件大事

　　從山西平遙縣城出發，沿著省道向西行駛，當路邊單調的景色被成叢的向日葵取代時，梁家堡村就到了。

　　這裡與大部分中國北方農村一樣安靜沉寂。只有隨處可見的向日葵黃得發亮，讓村子顯得有些生命力。很少人知道，在這些茂盛的向日葵腳下，有中國砷汙染最嚴重的地下水。

「清源」2017年暑期實踐小隊合影

　　2017年7月下旬，清華大學的20多名學生每天都在這條省道上往返。他們大多來自環境學院和生命科學學院，是「學生清源協會」（下稱「清源」）成員。協會簡介中的「宗旨」是「運用專業知識，促進中國的可持續發展」。

　　這些學生大部分喝自來水長大，在梁家堡，他們的宗旨變得頗為現實：「讓村民喝上乾淨的水。」

　　在開往山西的火車上，幾乎每位同學都在期待，自己真誠的態度和來自最高學府的科學「饋贈」，會得到村民淳樸的回報。

　　現實中，村民回饋他們的更多是冷漠，甚至懷疑。這些熟練操作各種精密科學儀器的年輕人沒預料到，在村子裡「搞科研」，需要蹲在土路邊，頂著大太陽補塑料桶、洗沙子。

除砷慢濾池設計圖

 

除砷慢濾池實物圖

　　他們喝的水，砷濃度是世衛組織標準的20倍

　　「清源」帶來的「科研成果」看起來並不複雜：兩個白色大塑料桶裝入沙子、石子和鐵釘，被一根水管連接起來。在一篇發表於國際學術期刊《臭氧層》的論文裡，它的名字叫做NIS filter（除砷慢濾池）。

　　回想第一次見到慢濾池實物時，「清源」的現任會長曹逸寧說：「顛覆了我對那個『明星產品』的想像。」她不敢相信這樣一個「外形粗獷」的裝置真的能起到淨水作用。

　　直到在梁家堡村，同學把發黃、有異味，甚至能看到紅色線蟲的地下水倒進塑料桶，過了一會兒，從另一個塑料桶底部的出水口湧出了清澈無味的水，她才開始相信這臺裝置的效果。

　　慢濾池還有一項最重要的功能，是她在現場看不到的。

　　「清源」團隊從慢濾池流出的水中取樣帶回北京。最終的分析結果顯示，水樣的砷濃度低於50毫克每升，達到了中國農村地區飲用水標準。從梁家堡水井裡直接抽出的地下水，砷濃度接近200毫克每升，幾乎是國家標準的4倍，世界衛生組織（下稱世衛組織）標準的20倍。

　　在梁家堡村，人們早就習慣了與這個看不見、摸不著、聞不到的化學元素共處，卻對它知之甚少。它的名字與鄉村生活相去甚遠，很多村民都不知道，經常出現在各種民間故事和通俗影視劇裡的劇毒物質砒霜，正是砷的氧化物。

　　世衛組織曾把砷和二噁英、苯、鎘等著名「健康殺手」放在一起，列入「引起重大公共衛生關注的10種化學品」。

　　「可溶性無機砷是劇毒物質，長期攝入無機砷會引起慢性砷中毒。」世衛組織在其官方網站上解釋，「可能與長期攝入無機砷有關的其他不良健康影響包括發育影響、神經毒性、糖尿病，肺部疾病和心血管疾病。」

　　芬蘭奧盧大學在一份研究報告裡提到，砷暴露與自然流產、死胎、出生體重、新生兒和嬰兒死亡率呈正相關。

　　「清源」團隊中，一位牛津大學的學生凱薩琳·阿諾德走訪了梁家堡村的村醫。已經為村民看了30年病的醫生告訴她，梁家堡村很多人都會患上一種獨特的病，他們的掌心會無緣無故地起繭。

　　這與世衛組織有關砷危害的提示是一致的：長期接觸高濃度無機砷的先兆症狀通常見之於皮膚，包括色素沉著變化、皮膚損傷以及手掌上的硬斑和雙足上的肉墊（角化過度）。

　　根據世衛組織一份報告中的數據，這些症狀說明他們暴露於砷的環境中至少5年，還可能是皮膚癌的先兆。

　　科研成果用到村子，需要花不少錢和時間

　　「清源」是在2014年遇上梁家堡村的。

　　在一場與太原理工大學關於地下水汙染的交流中，一位名叫梁洪剛的學生告訴「清源」，自己家鄉的水質很不好，缺少有效的淨化裝置。那時他還不知道，在家鄉渾濁的水中，還隱藏著一種更可怕的物質。

　　時任「清源」社長的凱特·史密斯很快到了村子。在現場，這個主攻飲水安全的留學生發現自己帶去的檢測儀直接「爆表」：儀器只能顯示當地地下水砷濃度超過了100毫克每升，沒有更高的數值可以顯示。

　　後來，水樣被送到清華大學環境學院的測水中心，砷濃度數值最終確定在200毫克每升。

　　事實上，梁家堡村所在的太原盆地一直是中國地下水砷汙染最嚴重的區域之一。

　　在2013年《自然》雜誌發表的一篇論文中，美國聖地牙哥大學的一支研究團隊介紹，地下水砷汙染一般發生在乾旱地區。「這些地區的飲用水極端依賴深部地下蓄水層（含水的巖石體）中的地下水。在這些地下蓄水層中，來自火山巖的沉積物和其它來源的沉積物含有天然形成的砷。」

中國地下水砷汙染地圖

　　研究團隊還利用新建立的模型，繪製了中國的地下水砷汙染地圖。

　　圖中，太原盆地的輪廓被用顏色最深的紅線圈了出來，梁家堡村就在「深紅」之中。

　　2007年，當地政府曾在梁家堡村建過一個淨水站，能有效過濾地下水中的有機物和砷。如今這個淨水站依然完好無損地躺在原地，只是早已不再運行。

　　「淨水站投入使用後，意味著村民『免費』吃水時代（每戶一年20元以下的水費）的結束，處理過的水每噸收費兩元錢。」「清源」現任理事長胡外外先後去過6次梁家堡村，村民告訴他：「淨水站只用了幾個月。」

　　「考慮到當時的物價，這個水價對當地村民來說並不低，所以村民的積極性就不高。」胡外外說。

　　也正因為建設成本、管網鋪設等現實條件的限制，「清源」才有機會進入梁家堡村。

　　「我們不僅要考慮慢濾池的有效性，還要考慮它的經濟性、材料的可獲取性。」曹逸寧說，她終於理解了慢濾池為什麼那麼「粗獷」。

　　2017年夏天，曹逸寧第一次到梁家堡村參加實踐，在經歷慢濾池的安裝、維護等全部步驟後，她了解到它背後精細的一面。

　　慢濾池對構造和材料都有著嚴格要求。塑料桶從上往下，第一層是直徑小於2毫米、沒有完全洗淨的細沙，鋪5釐米厚，5公斤的鐵釘也埋在這層細沙裡。往下一層是30釐米厚，直徑小於2毫米、洗淨的細沙，再往下是兩層不同直徑、不同厚度的石子層。

　　鐵釘生鏽後，鐵鏽通過化學結合的方式將砷吸附在自身表面。沙子是為了過濾水中的有機物和微生物，石子則是為了防止沙子直接進入管道，影響通水。

　　對剛剛參加實踐的同學來說，在土路邊洗沙並不是件「粗活」。

　　「不能太淨，也不能太髒，否則就會影響慢濾池的效果。」在梁家堡村，胡外外有時會給新人示範洗沙的過程。

　　3年間，慢濾池的除砷效果在一點點嘗試和調整中逐漸趨於穩定。最初，凱特為了論證不同材料對除砷效果的影響，參照已經成熟的「生物慢濾池」模型，在村子裡同時安裝了6臺不同類型的慢濾池。

　　它們有的使用鐵屑，有的使用鐵釘，有的使用了新材料。為了控制實驗條件，她在同一時間同一地點取水，然後連續6個月觀察、記錄淨化情況。

　　數據分析工作完成後，「鐵釘版」的除砷慢濾池入選了。

　　曹逸寧在環境學院主攻光伏材料的生命周期等領域，每天都在實驗室裡接觸最新的材料。對她來說，這就是科研應有的「高大上」。

　　洗過鐵釘、淘過沙子後，看到乾淨的水從慢濾池中流出。她忽然發現「這也是一種科研」。

　　「實驗室裡的科研當然很重要，但成果要用到農村，得花費很多錢和時間。」曹逸寧說，「中國農村有很多人一時半會兒還喝不上乾淨的水，我覺得這種應急的、過渡性的慢濾池也是科研應該做的。」

　　在一次慢濾池的例行維護中，胡外外發現更換鐵釘後，濾水效果就大幅變差。但鐵釘和沙子同時更換，效果又會很好。

　　「鐵釘是除砷的主要作用物，沙子本身是沒有除砷功能的。」胡外外滿臉疑惑，「這裡面有太多影響因素，我們都需要再探究。」

　　直到現在，「清源」還沒有搞清楚慢濾池裡鐵鏽與砷的反應機理，鐵釘為什麼使用半年就開始失效的問題也一直找不到答案。

　　2016年夏天，他們從村子回到實驗室，開始嘗試分析鐵鏽吸附的砷的量，及它們隨時間變化的過程。這樣的實驗需要用移液器把水樣一滴滴轉移到試管裡，不再用到塑料桶與橡膠水管。

　　「沒有原理就無法保證慢濾池能長期穩定使用，也很容易陷入瓶頸。」曹逸寧說，「科研就是這樣，一定要問到底。」

　　免費的東西不被在意，收費又會遭到抗拒

　　每次從平遙出發去梁家堡前，「清源」的隊員都會去縣城的「五金一條街」買齊材料。

　　算好了帳，他們向村民收取每個慢濾池260元的成本費，這成了在梁家堡推廣慢濾池的最大障礙。

　　2011年，「清源」曾在寧夏和甘肅免費發放1000臺「生物慢濾池」，能夠過濾當地地下水中物理性狀的雜質。那時他們爭取到當地政府的支持，除了免費提供慢濾池材料外，還製作了安裝使用手冊，派人到村子裡現場講解。

　　隊員期待這些慢濾池能改變當地村民的飲水狀況，結果幾個月後，當他們再去回訪時，卻發現政府免費發放的慢濾池材料，連同安裝手冊一起原封不動地躺在原地，上面蓋著一層灰塵。

　　「免費的東西他們不在意，只有收費了他們才不想浪費，才會用。」胡外外攤了攤手說。

　　今年夏天，大部分「清源」隊員在梁家堡村，都是給村民免費維護慢濾池，迎來的有笑臉，也有甘甜的西瓜。但只要談起成本費，老鄉的臉就會馬上「沉下來」。

　　一個隊員回憶，在提到成本費時，有些村民馬上要求降價，有的人改口說水質沒問題，有的人直接擺手，拒絕他們進院子。

　　「大老遠跑過來幫忙，這樣被拒絕還是挺失落的。」這個剛剛讀大二的清華男生說。

　　很多隊員都有過類似的遭遇，有些甚至會被村民懷疑是騙子。

　　梁洪剛告訴中國青年報·中青在線記者，這幾年村子裡忽然出現了不少遊商，開著小貨車，販賣不同品牌的淨水器。

　　「這些淨水器沒有低於1500元的，有好多可能是不達標產品，村裡沒幾個人買。」梁洪剛說。

　　「清源」在梁家堡村推廣的慢濾池的遭遇也沒比這些淨水器好太多。從2014年開始，這個400多戶的村子，現在只有大約80戶在使用慢濾池，「不到五分之一」。但好的是，有30多臺是村民自行搭建的。

　　一位從小生活在湖邊、喝著Ⅰ類水的隊員，第一次在梁家堡看到黃色的、裡面漂浮著線蟲的飲用水時，「差點吐了。」當地的村民就在他眼前把水燒開，然後倒進鍋裡開始做飯。

　　這個夏天，他再來到村民家維護慢濾池時，老鄉舀出過濾後的清水，燒滾後倒入水杯。他抿了一口，就像喝家鄉水一樣放心。（記者 楊海）