供水与污水处理发展史

供水与污水处理的发展史（history of water supply and sanitation）是有关清洁水的供应、污水处理以及个人卫生设施方面的技术与社会演进的历史。水卫生的发展既是技术进步的结果，也深受生活方式、思想观念和社会制度等文化因素的影响。正如学者指出，水供给和水卫生是“人类与这个星球上大水文循环互动连接最初的交汇点”。水卫生涵盖的核心领域包括清洁水的供应、污水处理、以及沐浴和水冲厕所设施的进步。从人类最早的定居聚落开始，供水与污水处理就是维持聚居的前提条件，在文明发展史上具有不亚于生产力革命的重要意义。

## 古代文明时期

最早的供水设施可追溯至新石器时代。考古学家在塞浦路斯发现了约公元前8500年修建的水井，在以色列的耶斯列谷发现了约公元前6500年的水井。位于苏格兰奥克尼群岛的斯卡拉布雷遗址（约公元前3000年）发现了两条用树皮铺衬的石制水槽，将淡水引入并将废水排出，是已知最早的室内排水设施之一。

在美索不达米亚地区，苏美尔人约在公元前4000年于尼普尔的贝尔神庙中使用了陶制排水管。考古学证据表明，在公元前4000年至前2500年位于今天伊拉克境内的许多城市中，街道上已有大量排水沟。乌鲁克城在公元前3200年已建有砖砌的厕所。

印度河流域文明（约公元前2600—前1900年）代表了古代城市排水系统的最高水平。在摩亨佐达罗和哈拉帕等城市，考古学家发现了数以百计的水井，几乎每户住宅都配有沐浴平台和厕所，通过砖砌的覆盖式排水渠连接至城市主干排水系统。这些排水系统的质量和规划水平表明古印度河流域的城市政府具有高效的市政管理能力，将城市卫生列为优先事项。

克里特岛上米诺斯文明的克诺索斯王宫（约公元前2000—前1400年）展示了同时期欧洲最发达的卫生设施。考古学家在克诺索斯等遗址中发现逾千个配有独立浴室和水冲厕所的房间，完善的供水和雨水排放系统，以及可能是公元前16世纪的冲水厕所。

在古代中国，河姆渡文化遗址（距今约6000年）中发现了水井，主要功能是过滤当地苦涩的地下水。在钻井技术方面，中国可能最早使用竹套筒进行冲击钻探，这一技术后来在自贡盐井中得到充分发展。河南Q133238013（距今约4000年）发现了陶质排水管道，是中国古代排水实践的重要实证。《周易》（西周，约公元前1046—前771年）中已有关于水井维护的记载。

罗马帝国时期，给排水技术达到了古代世界的巅峰。引水渠（aqueduct）将远方的清洁水源输送至城市，罗马的11条引水渠总长超过500公里。始建于约公元前600年的马克西姆下水道（Cloaca Maxima）是罗马城的主要排水干渠，至今仍在发挥功能。罗马帝国疆域内遍布公共浴场，其中卡拉卡拉浴场可同时容纳约1600人。沐浴不仅仅是为了洁净身躯，也是一种社会生活时尚，罗马人甚至将沐浴设施纳入军营标准配置，认为洁净的身体是战斗力的体现。

## 中世纪至近代早期

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在伊斯兰世界，卫生是宗教实践的有机组成部分。小净和大净是礼拜前的必修仪式，因此洗澡成为日常必需。阿拔斯王朝时期，巴格达据记载拥有约6.5万间浴室和完整的排水系统。波斯工程师阿尔-卡拉吉（约953—1029年）撰写了《隐藏之水的开采》一书，系统论述了地下水勘探和引水技术，被视作最早的水文地质学教科书。坎儿井（qanat）是古代伊朗的一项杰出水利技术，通过地下廊道将地下水从山麓引至农田和居民区，在干旱地区维持了数千年的供水。

同时期，尼泊尔发展出了独特的石雕喷泉供水系统（dhunge dhara或hiti），最早可追溯至公元6世纪。这些雕刻精美的石质水龙头由复杂的地下渠道和池塘网络供水，至今仍被许多尼泊尔居民日常使用。

在中世纪欧洲，罗马帝国时期的公共浴场和排水设施大多失修废弃。公共浴室在君士坦丁堡、巴黎、雷根斯堡、罗马和那不勒斯等地仍一度存在，Q132289901也修建了男女分开的浴室。但黑死病（1346—1353年）之后，许多公共浴室关闭，城市卫生状况严重倒退。13世纪起，伦敦开始利用导水渠（conduit）从城外引水，1236年开通了第一条导水渠。德文郡埃克塞特和布里斯托尔、格洛斯特等城市在14世纪也建立了市政供水系统。英国人约翰·哈林顿爵士于1596年为伊丽莎白一世发明了早期抽水马桶，但这一发明在当时的欧洲并未迅速普及。

16世纪起，欧洲一些城市开始利用污水农庄（sewage farm）处理污水，将废水收集后施用于农业土地，其中最古老的记录是1531年德意志本茨劳（今波兰博莱斯瓦维茨）的运作案例。

## 工业革命与现代供水、排水

工业革命给供水与污水处理带来了根本性的变革。在伦敦，1609—1613年修成的新河（New River）引水渠将清洁水从赫特福德郡引入伦敦。1723年建立的切尔西水厂（Chelsea Waterworks）利用纽科门蒸汽机为城市输送加压水。到18世纪末，蒸汽动力已成为城市供水的主要动力来源。

19世纪快速工业化和城市化使欧洲主要城市的卫生状况急剧恶化。霍乱和伤寒的反复流行迫使各国政府采取系统性的给排水基础设施建设。1858年夏季，伦敦遭遇了著名的“大恶臭”（Great Stink）——泰晤士河因污水严重污染而恶臭冲天，英国议会无法正常办公。工程师约瑟夫·巴瑟杰（Joseph Bazalgette）受命设计并主持修建了伦敦拦截式下水道系统（1859—1865年），包括6条主干拦截下水道，总长约160公里，连接约2.1万公里的小型下水道，使用了约3.18亿块砖。北岸和南岸的污水分别被输送至贝克顿和Q5188737的污水处理设施。这套系统至今仍是伦敦污水排放的骨干设施。

巴黎在豪斯曼男爵主持的巴黎改造中，工程师Q528604（Eugène Belgrand）于1865—1920年修建了约600公里的引水渠和发达的排水网络。约有5000公顷的土地被用于污水自然净化。在德国，工程师Q567495（William Lindley）为法兰克福设计的排水系统于1863年投入使用，20年内当地伤寒死亡率从每10万人80例下降至10例，彰显了排水基础设施对公共健康的显著效益。

现代水处理技术在这一时期逐步成熟。1804年，苏格兰佩斯利的约翰·吉布（John Gibb）首次使用砂滤池净化供水。1829年，詹姆斯·辛普森（James Simpson）在伦敦切尔西水厂建立了首个市政砂滤系统。1852年，英国通过《大都会水法案》（Metropolis Water Act），强制要求伦敦所有供水进行过滤。1892年，德国汉堡暴发霍乱疫情，使用未经过滤的易北河水的汉堡市约8600人死亡，而相邻的使用砂滤水的阿尔托纳区几乎未受影响。这一“自然实验”无可辩驳地证明了水过滤对阻断水传播疾病的重要性。

在化学消毒方面，1897年英国梅德斯通在供水系统中首次进行临时性氯化消毒。1905年，英国林肯在伤寒疫情后实施永久性氯化消毒，由亚历山大·休斯顿（Alexander Houston）医生主持。1908年，美国泽西市率先实施连续性氯化消毒，由约翰·L·利尔（John L. Leal）医生设计。1945年，密歇根州大急流城成为全球首个实施饮用水氟化的城市。

在污水处理方面，19世纪末至20世纪初的技术突破具有里程碑意义。1870至1880年代，爱德华·弗兰克兰爵士发现污水经砂砾过滤后会产生硝化作用，出水不再腐败。1887年，威廉·迪布丁（William Dibdin）发明了接触床（contact bed）生物氧化技术。1912年，曼彻斯特大学的科研人员在实验中发现了活性污泥法，开启了现代生物污水处理的新纪元。

## 公共卫生认知与当代挑战

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供水与污水处理的历史演进始终伴随着对疾病传播途径认知的深化。在很长时期内，瘴气论（miasma theory）主导了人们对疾病成因的理解。虽然17世纪安东尼·范·列文虎克和罗伯特·胡克就已用显微镜观察到了水中的微小生物，但直到19世纪中叶，人们才从统计和流行病学上建立水污染与疾病之间的确切联系。

1854年，英国医生约翰·斯诺通过对伦敦苏豪区宽街霍乱疫情的调查，绘制了著名的霍乱地图，将病例分布与各水泵相关联，有力证明霍乱通过受污染的饮用水传播而非瘴气。斯诺说服当局拆除宽街水泵手柄后，疫情迅速消退。汉堡—阿尔托纳的1892年“自然实验”（同一河流、一个过滤一个未过滤的不同结果）进一步证实了清洁供水对公共卫生的决定性作用。

第二次世界大战后，许多国家将安全的供水和污水处理列为基本公共服务。美国的研究定量表明，20世纪上半叶美国城市给排水基础设施的普及使全因死亡率降低了约一半，婴儿死亡率和肺结核死亡率的下降尤为显著。2015年，联合国将“为所有人提供水和环境卫生并对其进行可持续管理”列为Q48741129（SDG 6）。

尽管在过去两个世纪取得了巨大进步，供水与污水处理在全球范围内仍然面临重大挑战。世界卫生组织和联合国儿童基金会的联合监测报告显示，截至2020年，全球约有22亿人缺乏安全管理的饮用水服务，其中约18亿人的饮用水受到粪便污染。全球所产生的污水中有约80%未经任何处理即直接排入自然环境，严重威胁人类健康和水生态系统。加强水卫生体系建设、提高供水和污水处理水平，依然是全球公共卫生领域的迫切任务。