坦桑尼亚城市非正式定居点卫生难题：气候变率如何搅乱粪便污泥管理？

为解决气候变率对坦桑尼亚达累斯萨拉姆 Tandale 区粪便污泥管理（FSM）的影响问题，坦桑尼亚达累斯萨拉姆大学研究人员开展相关研究。结果表明气候变率影响 FSM，该研究为 FSM 规划提供依据，值得科研读者一读。

　　

在 21 世纪，气候变化和气候变率成了全球面临的重大挑战。想象一下，到 21 世纪末，因为气温预计会在 0.3 - 5℃之间变化，每年会有 1000 万人受到沿海洪水的影响。全球范围内，洪水、风暴和干旱已经影响了 42 亿人，造成了高达 1.3 万亿美元的损失。到 2050 年，超过一半的世界人口将生活在缺水地区，16 亿人面临洪水风险，到 2030 年和 2050 年，为解决由此产生的水污染和相关健康问题，需要分别投资 6.7 万亿美元和 22.6 万亿美元。就拿坦桑尼亚来说，预计到 2080 年，该国气温会升高 2.5 - 4.5℃，所有雨季的降水都会发生变化，还会出现海岸侵蚀的情况。

在达累斯萨拉姆这座城市，大部分区域都是未经规划的，超过 70% 的人口居住在这些地方，糟糕的粪便污泥管理服务（FSM）成了大难题。这里大约 70 - 80% 的人生活在非正式区域，雨水排水系统和卫生设施严重不足。气候变率对卫生服务和基础设施产生了负面影响，阻碍了现场卫生设施中粪便污泥的收集、运输和处理。未经控制的粪便污泥和废水排放以及污染溢流，成为了生态系统、水体和土壤生物污染的主要来源。在人口密集的城市地区，有效的卫生系统至关重要，而当地的现状却令人担忧。

为了解决这些问题，来自坦桑尼亚达累斯萨拉姆大学工程与技术学院水资源工程系等单位的研究人员，在《Heliyon》期刊上发表了一篇名为 “Climate variability impacts on sanitation services in an informal urban settlement of Tandale Ward in Dar es Salaam Tanzania” 的论文。他们通过研究发现，气候变率对坦桑尼亚达累斯萨拉姆 Tandale 区的粪便污泥管理服务影响重大，高降水集中度指数（PCI）值的年份会引发洪水，导致粪便收集系统超载、厕所频繁溢流和水源污染；而低标准异常指数（SAI）值的年份则会出现长期干旱，影响粪便污泥的清空、运输和处理操作。这项研究强调了将气候数据纳入卫生规划的重要性，这有助于提升粪便污泥管理（FSM）系统的可持续性和适应性。

研究人员为开展这项研究，使用了多种技术方法。在数据获取上，由于附近气象站数据不可靠，他们采用了达累斯萨拉姆国际机场 1991 - 2017 年的观测降雨数据，还利用了 CHIRPS 卫星每日降雨数据。在数据分析方面，运用了系数变异（CV）评估季节和年度降雨变率，标准异常指数（SAI）分析短期降雨偏差，降水集中度指数（PCI）衡量降雨分布，曼 - 肯德尔（Mann - Kendall）检验寻找降雨趋势，标准降水指数（SPI）描述气象干旱严重程度。

下面我们来看看具体的研究结果：

1. 气候变率评估：对比 CHIRPS 数据和达累斯萨拉姆国际机场观测数据，发现二者时间序列相关性强，趋势相似，证明了 CHIRPS 数据在该地区降雨分析中的可靠性，所以研究选择使用 CHIRPS 数据14。
2. 观测数据与再分析数据的相关性：对 1991 - 2017 年的每日降雨数据分析后发现，坦桑尼亚气象局记录的降雨数据和 CHIRPS 再分析数据之间，月度、季节和年度数据都呈现出很强的正相关关系，但年度降水数据的线性回归得分低于月度和季节数据23。
3. 描述性统计和降雨分布（CV）：1991 - 2017 年 CHIRPS 降雨数据显示，该地区年平均降雨量为 1046 毫米，年降雨系数变异（CV）值为 28.08%，属于中等变异水平。长雨季 CV 值为 31.8%，旱季为 47.0%，短雨季高达 51.4%，这表明短雨季降雨高度可变且难以预测。短雨季降雨量年际变化大，可能导致局部洪水，影响现场卫生设施的使用。长雨季降雨总量通常较高，但也存在变化，可能引发洪水；旱季降雨最少，缺水问题突出，需要采取节水和干旱管理措施56。
4. 年度和季节性降雨波动：研究期间，2017 年出现了最显著的降雨异常，SAI 值为 2.9，是极端湿润的一年，引发了严重洪水，影响了 Tandale 区的粪便污泥管理服务，如厕所和化粪池溢流等。2003 年 SAI 值为 - 1.69，表明出现严重干旱，这与之前的研究结果相符78。
5. 年度和季节性降雨分布：长雨季通常降水均匀，但在 2002 年和 2006 年 PCI 值较高，可能导致洪水风险增加。旱季降水也较为均匀。短雨季降雨分布极不规则，PCI 值经常大于 20，可能引发洪水或干旱，对水资源和粪便污泥管理服务的规划有重要影响9。
6. 极端事件（洪水和干旱）的降雨特征：研究确定了两个显著的干旱时期，分别持续 20 个月和 25 个月，SPI 值分别为 - 2.47 和 - 2.01 。这些极端干旱事件对水资源供应影响重大，也给粪便污泥管理带来诸多问题，如储存系统频繁填充和清空、管道堵塞、污泥运输困难等10。
7. 降雨趋势：从 1991 - 2017 年，年度、长雨季和短雨季降雨呈增加趋势，但在 99% 置信水平下不显著。旱季降雨也呈增加趋势，在 99% 置信水平下趋势较弱，但在 90% 置信水平下可能显著。总体来说，该地区降雨呈上升趋势，这对 Tandale 区的粪便污泥管理基础设施构成了复合风险，因为该地区靠近河流，地势较低，易受洪水影响，需要建设防洪的粪便污泥管理结构，并合理规划新设施的位置11。

综合研究结论和讨论部分，这项研究意义重大。它揭示了研究区域降雨的高度不规则性，尤其是短雨季，PCI 值异常高，增加了洪水风险。SAI 分析突出了关键的降雨异常年份，如 2017 年的极端湿润和 2003 年的干旱。降雨趋势分析表明，虽然部分趋势在统计学上不显著，但整体呈上升趋势，这对 Tandale 区的粪便污泥管理服务产生了多方面的影响。为了应对这些挑战，研究强调了将气候适应性策略融入粪便污泥管理基础设施和运营中的紧迫性。例如，建设高架和防洪的储存设施，改善道路和排水系统，推广节水技术，依据详细和持续的气候数据分析进行适应性卫生规划等。这些措施对于保障当地卫生服务的可靠性、可及性和功能性，提升粪便污泥管理系统的可持续性和抗风险能力至关重要，也为其他面临类似问题的地区提供了宝贵的参考经验。