他们冒着坐牢的风险偷粪便，为一个世界性难题的解决带来启发
三百年前的日本农民争抢甚至盗窃城市居民的粪便，而两百年前的英国人放任泰晤士河被排泄物堵塞，最后为清理河流付出了近两亿美元的代价。现在，人们不再需要走日本人或英国人的极端，但如何处理粪便仍是人类的重要课题。
图片来源：Pixabay
来源 Undark
撰文 Jenny Morber
翻译 闭诗林
编辑 戚译引
在 18 世纪初的日本大阪，相邻的村庄常为了争夺获取城市居民粪便的权利而争斗。日本的大部分土地都是沙质土壤，营养贫乏，作物歉收，牲畜稀少，所以农民们只能依靠人的粪便作为肥料来种植粮食，并愿意为此买单。农民们为了制作粪肥，通常定期向每个家庭支付一笔费用以收集粪便，再将其制成肥沃的堆肥。那时的粪便是很珍贵的，人们把在朋友家方便视为一种慷慨的行为——一种馈赠。房东拥有收集住客粪便的权利，能从中获得额外收入，因此在通常情况下，租客家庭规模越大，租金就收的越低。随着大阪的发展，城市居民的粪便也在“增值”，到了 18 世纪早期，粪便的价格攀升到历史最高值，一些绝望的农民甚至不惜冒着坐牢的危险去偷窃粪便。
时间跳转到大约一百年后。那时英国伦敦的泰晤士河里充满了人类和动物的排泄物，释放出有毒的甲烷，以及氨和硫化氢的臭鸡蛋味。放眼望去，河里的脏东西比河水还多，垃圾堆满河岸，还阻碍船只出海航行，让许多伦敦人的生活非常糟心。最终，市政府不得不采取行动，雇佣船只清除淤泥，运往海洋倾倒——这一项目花费了大约 100 万英镑，在今天相当于超过 1.7 亿美元的金额。
同样是关于人类排泄物，为什么故事大相径庭? 科学记者莉娜·泽尔多维奇（Lina Zeldovich）在《另一种暗物质：将废物转化为财富和健康的科学与商业》（The Other Dark Matter: The Science and Business of Turning Waste into Wealth and Health）一书中指出，这其中关键就在于一种文化将粪便视为垃圾，而另一种文化将粪便视为财富。
英国人均占有大量平坦的土地和肥沃的土壤，他们负担得起处理排泄物的费用，也确实这样做了。由于缺乏无脊椎动物和土壤微生物，无法将粪便转化为无害的堆肥，伦敦人的排泄物就直接流入河里，在那里发烂发臭。另外，当耕地被耗尽了，英国农民就会再开垦一块地。但日本农民却不能。有限的耕地和牲畜需要利用粪便中存在的氮、磷和其他营养物质，所以说在日本，粪便被循环利用到产生食物的地方。
在全球范围内，卫生对健康、环境和经济的挑战都在增长，而人类微生物群和粪便在健康中起到了性命攸关的作用。为了生态环境和人类自身的健康，我们需要重新审视对人类排泄物的理解。
泽尔多维奇写道：“我们或许认为自己已经通过建设大规模的污水处理厂，解决了西方世界的粪便问题。但残酷的是，我们只解决了一个问题——确保粪便不再危及我们的健康。”
泽尔多维奇认为，如今，我们发现自己正处于类似日本的需求问题和英国的过剩问题的交汇处。不断增长的食物需求使得土壤中的氮及其他营养物质被大量消耗，废弃物又污染了土地和水。如果继续把粪便当成废物，忽视它的价值，就相当于人为制造一颗定时炸弹，让土地、食物和肥料的循环断裂问题一直无法解决。
旧时日本的封闭式循环系统能够将废弃物犁回土壤，这在今天农田中的应用并不普遍。在缺乏水处理设施的城镇和乡村，粪便可能会直接排进溪流，甚至在人们的院子里堆积。泽尔多维奇指出：“世界卫生组织（WHO）估计，地球上仍有 24 亿人缺乏基本的厕所设施，近 10 亿人仍然只能在丛林里解决大小便问题。”
现代污水处理可以除去病原体，但通常会留下氮、磷和矿物质。几个世纪前，由于土壤贫瘠，农民们被迫将废弃物添加到农田中，但在 20 世纪初，德国科学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和卡尔·博施（Carl Bosch）发明了一种从空气中提取氮来生产合成肥料的方法。通过这种方法合成的肥料由于易于运输，异味轻，效果好，很快就取代了粪便。
在大多数工业化国家，粪便中的营养物质并不总能返回农田。过量的氮和磷从土壤里流入水体，导致藻类大量繁殖，并破坏了沼泽。位于美国科德角（Cape Cod）的夸什内河（Quashnet River）附近的一个池塘就是这样典型的氮过剩沼泽，泽尔多维奇写道，“池塘崩塌的沿岸非常容易打滑，你得非常小心，不要掉进恶臭的池水里，这水呈浑浊的深蓝色，看起来像墨水一样。”
不久以前，科学家们还认为沼泽地是无限的海绵，只要简单地种植更多的植物，它们就能源源不断地吸收我们排放的氮。我们现在知道，当污染过重时，沼泽植物的根系会变浅，河岸会被侵蚀，微生物群落会变酸，鱼和螃蟹会死亡，正如泽尔多维奇指出的，“当污染程度过了临界值，沼泽的角色性质就会发生‘反转’，从碳存储库变成碳排放源，加剧可怕的气候变暖循环以及随之而来的所有恶果。”
所幸还有很多有希望的解决方案，其中之一是像 Loowatt 这样的公司。这是位于马达加斯加首都塔那那利佛的一家小型初创企业，专门做将粪便转化为电力和肥料的工作。在塔那那利佛，公共卫生问题严峻，那里的“厕所”不过是在地上挖的洞。泽尔多维奇写道，在频繁的降雨之后，“污物会随着水位涨到坑的边缘，然后慢慢溢出来，流到院子里，最后再沿着街道流进人们的客厅。”
为了防止雨后粪水泛滥，Loowatt 公司提供了用生物可降解塑料包装做的特殊厕所，使用时按月或按次付费。公司员工们会回收装满粪便的袋子，并把它们送进专业处理设施，用机器把包装袋撕碎吸收，让污物与食物垃圾混合。再用高温加热杀死病原体后，通过细菌将混合物转化为沼气和肥料。
Loowatt 公司还利用沼气产生的能量对排泄物进行巴氏消毒，而厕所里的生物消化器可以为顾客的手机提供充电服务。这家刚刚起步的公司每月能将 1000 人的排泄物转化为大约 6 吨的液体肥料，有望在 5 到 10 年内成为全市 120 万人口的主要卫生设施供应商。
规模更大的一家企业位于美国纽约的布鲁克林，名为纽镇溪污水处理厂（Newtown Creek Wastewater Treatment Plant），“该工厂服务着大约 100 万人，每天产生 200 万立方英尺（约合 5.7 万立方米）的沼气。”书中提到，在华盛顿特区，市污水处理厂将 220 万人的排泄物加工成 A 级化肥，并在商店中出售。
在太平洋西北部，科学家们正致力于将加拿大温哥华市的居民排泄物转化为生物燃料。一项将藻类转化为石油的计划因成本问题而告吹之后，科学家们转向了廉价而丰富的下水道污泥。相较于必须运回农场的化肥，“从粪便中提取的汽油就不必到处运输，因为可以在生产处就地取用……” 泽尔多维奇写道。
粪便在医学上也是重要的诊断工具，粪大肠菌群移植近年来也引发了许多关注。“大便的共通性将不同种族、肤色、宗教、饮食或传统的人类团结在一起。”泽尔多维奇这样形容，她补充道：“也许这一代人不会耻于谈论这一有机力量。他们不会认为那是废物。”
参考来源：https://undark.org/2021/12/10/book-review-the-other-dark-matter/
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