北京時(shí)間 4 月 7 日消息，通常人們認(rèn)為河流會(huì)對(duì)全球氣候轉(zhuǎn)暖起到抑制作用，但最新研究表明，人類(lèi)對(duì)部分河流缺乏治理，會(huì)使它們成為產(chǎn)生溫室氣體的一大來(lái)源，一旦河流水質(zhì)遭受污染，河流釋放溫室氣體將更加嚴(yán)重。
新界是香港最綠色的區(qū)域之一，它似乎與香港城市中心的高樓大廈不相匹配，相比之下，新界仍有鄉(xiāng)村、大片農(nóng)田，以及濕地、山脈、公園和河流，從表面來(lái)看，新界區(qū)域似乎是香港的 “綠肺”，但事實(shí)是這樣的嗎？依據(jù)科學(xué)家對(duì)新界地區(qū) 15 條水道的全面分析，結(jié)果令人大吃一驚，蜿蜒穿過(guò)綠色景觀的河流實(shí)際上正在呼出大量的溫室氣體。
城市河流釋放 3 種溫室氣體
香港中文大學(xué)地理與資源管理學(xué)教授 Derrick Yuk Fo Lai 說(shuō)：“新界所有河流可能飽和 3 種主要溫室氣體——二氧化碳、甲烷和一氧化二氮，這些河流溫室氣體濃度竟達(dá)到大氣中溫室氣體濃度的 4.5 倍。”
該項(xiàng)研究重點(diǎn)評(píng)估了水污染對(duì)香港溫室氣體排放的影響，分析結(jié)果表明，新界地區(qū)河流是大氣溫室氣體的持久來(lái)源，并可能導(dǎo)致氣候變暖，我們發(fā)現(xiàn)研究的河流都會(huì)產(chǎn)生溫室氣體排放，伴隨河流污染越嚴(yán)重，其溫室氣體排放量就越大。
畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)排出的污水、舊建筑坍塌拆除以及無(wú)溝渠的經(jīng)營(yíng)場(chǎng)地，是造成當(dāng)?shù)睾恿魑廴镜闹饕?，這與人類(lèi)活動(dòng)密切相關(guān)，事實(shí)上，污染嚴(yán)重的河流中二氧化碳、甲烷和一氧化二氮的平均飽和水平分別是污染較輕河流的 2.2 倍、1.5 倍和 4.0 倍。
▲ 對(duì)香港新界地區(qū)河流的研究發(fā)現(xiàn)，遭受污染的河流釋放溫室氣體比清潔河流高數(shù)倍
微生物吸收各種形式的碳和氮，并將這些元素分解成其他形式，通常通過(guò)有氧或者厭氧呼吸，釋放二氧化碳，也可能釋放甲烷和一氧化二氮。
雖然人類(lèi)活動(dòng)影響下的河流碳排放量小于人類(lèi)日常生活中化石燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放量，但是香港地區(qū)河流排放的總溫室氣體不應(yīng)忽視，該現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)引起高度重視，盡可能將河流碳排放量最小化，從而盡可能減輕未來(lái)氣候變化。
微生物活動(dòng)
香港新界地區(qū)河流高碳排放量現(xiàn)象并不罕見(jiàn)，令人驚訝的是，河流現(xiàn)已成為全球溫室氣體的重要來(lái)源。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球河流和溪流每年釋放 39 億噸碳（大約是全球航班飛機(jī)每年碳排放量的 4 倍），如果考慮到地球上河流所占面積相對(duì)較小，該數(shù)據(jù)就不容小覷了。此外，大江和湖泊等大型水生系統(tǒng)釋放的溫室氣體占大氣甲烷 50% 以上，全球河流一氧化二氮排放量比人類(lèi)排放量多 10%。
英國(guó)伯明翰大學(xué)生物地球化學(xué)家索菲 · 科默 · 瓦爾納說(shuō)：“之所以河流釋放大量溫室氣體是由于河流沖刷土壤吸收了大量的碳和氮，之前人們僅認(rèn)為，河流只會(huì)將這些元素傳輸?shù)胶Ｑ笾?，但我們現(xiàn)在知道，河流具有較高的生物地球化學(xué)反應(yīng)度?！?/p>
換句話講，微生物吸收的各種形式碳和氮將被分解成其他形式，它們通常是通過(guò)有氧或者厭氧呼吸釋放二氧化碳，也可能釋放甲烷和一氧化二氮。
當(dāng)河流水質(zhì)惡化時(shí)，它對(duì)全球變暖的影響將上升一個(gè)數(shù)量級(jí)。
瓦爾納說(shuō)：“在某種程度上，河流作為大氣中二氧化碳和其他溫室氣體排放的來(lái)源，是生態(tài)系統(tǒng)的自然組成部分，然而，如果河流水質(zhì)惡化，溫室氣體排放量可能會(huì)增多?！?/p>
尤其是城市河流，更高的溫室氣體排放量正在成為一個(gè)日趨嚴(yán)峻的問(wèn)題，在某些情況下，城市河流排放的溫室氣體是遠(yuǎn)離城市河流排放量的 4 倍。
“當(dāng)河流水質(zhì)由可人類(lèi)適應(yīng)轉(zhuǎn)向污染惡化時(shí)，河流中的二氧化碳和甲烷濃度將增加 10 倍，一氧化二氮濃度增加 15 倍?！?/p>
▲ 流經(jīng)城市中心的河流通常污染更嚴(yán)重，因此該河流溫室氣體排放量也更高
近期，一項(xiàng)研究評(píng)估了厄瓜多爾昆卡城市河流系統(tǒng)排放的二氧化碳、甲烷和一氧化二氮?dú)怏w，發(fā)現(xiàn)了水質(zhì)和溫室氣體排放之間的明顯趨勢(shì)——污染越嚴(yán)重的河流，溫室氣體排放量就越高。事實(shí)上，該項(xiàng)研究表明，當(dāng)河流水質(zhì)惡化時(shí)，它對(duì)全球變暖的影響可以上升一個(gè)數(shù)量級(jí)。
比利時(shí)根特大學(xué)博士后研究員 Long Tuan Ho 說(shuō)：“依據(jù)我們的評(píng)估，當(dāng)河流遭受污染時(shí)，其全球趨暖潛勢(shì)（GWP）會(huì)增加 2-10 倍，當(dāng)河流水質(zhì)從適合生命生存轉(zhuǎn)變?yōu)樵馐芪廴緯r(shí)，河流中的二氧化碳和甲烷濃度將增加 10 倍，一氧化二氮濃度增加 15 倍?！?/p>
同時(shí)，他和研究同事發(fā)現(xiàn)，河流釋放的溫室氣體增量也與河流周邊土地利用和土地覆蓋的變化密切相關(guān)，尤其是鄰近地市地區(qū)的河流，二氧化碳和一氧化二氮的平均濃度是遠(yuǎn)離城市河流的 4 倍，而甲烷平均濃度竟高達(dá) 25 倍。這些發(fā)現(xiàn)表明，土地使用和土地覆蓋對(duì)遭受污水排放和地表徑流污染地區(qū)的溫室氣體產(chǎn)生重要影響。
鄰近城市的河流之所以無(wú)法成為 “綠肺”，是因?yàn)榈衔锖腿祟?lèi)活動(dòng)造成的污染物會(huì)進(jìn)入流動(dòng)的淡水，被水域中的微生物轉(zhuǎn)化為溫室氣體，具體而言，當(dāng)河流中溶解氧因污染而下降時(shí)，厭氧細(xì)菌將有機(jī)物礦化產(chǎn)生二氧化碳和甲烷，反硝化細(xì)菌則將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為一氧化二氮。
Long Tuan Ho 說(shuō)：“這些過(guò)程在我們通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用中獲得了驗(yàn)證，特別是溶解氧、氮化合物濃度和河流流量特征被確定為河流溫室氣體排放的主要影響因素?！?/p>
更清潔的水，空氣就更干凈
因此，河流仍然受到人類(lèi)活動(dòng)的污染，尤其是城市地區(qū)，這最終導(dǎo)致了更多的溫室氣體排放，研究表明，世界 50% 以上居民生活在距離河流不足 3 公里的區(qū)域，城市化進(jìn)程將對(duì)河流帶來(lái)大量污染物，80% 以上的城市污水仍然直接排入環(huán)境，事實(shí)上大多數(shù)污染物來(lái)自未經(jīng)處理的廢水、農(nóng)業(yè)徑流和逐漸增多的沖積泥沙，這將繼續(xù)導(dǎo)致城市污染水體成為溫室氣體排放的重要熱點(diǎn)。
據(jù)預(yù)測(cè)，河流排放的溫室氣體將逐漸增多，Long Tuan Ho 說(shuō)：“考慮到城市化的加劇，以及農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖的集約化，未來(lái)河流對(duì)氣候變化的影響可能會(huì)遠(yuǎn)高于當(dāng)前的預(yù)測(cè)值?！?/p>
然而，人們?nèi)绻浞忠庾R(shí)到河流污染的嚴(yán)峻性，并積極采取相關(guān)措施進(jìn)行河流水質(zhì)治理（包括減少污染），將有助于降低溫室氣體排放速度。
Long Tuan Ho 說(shuō)：“我們研究表明，當(dāng)污染河流的水質(zhì)改善到優(yōu)質(zhì)狀態(tài)時(shí)，水域甲烷濃度可能減少 10 倍，相比之下，二氧化碳和一氧化二氮濃度會(huì)減少 4 倍。”
因此，該研究結(jié)果表明，改善水質(zhì)確實(shí)可以產(chǎn)生顯著影響，為此，研究人員進(jìn)行了許多研究工作，通過(guò)減少污染來(lái)恢復(fù)河流水質(zhì)，例如：《歐盟綠色協(xié)議》、《歐盟水框架指令》和《美國(guó)清潔水法》等。
這些治理措施旨在改善河流水質(zhì)、減少洪水風(fēng)險(xiǎn)、恢復(fù)野生動(dòng)物棲息地，在增加全球生物多樣性方面具有積極影響。
與此同時(shí)，Long Tuan Ho 建議采取一系列預(yù)防措施從而減少污染，降低河流溫室氣體排放量，更好的污水處理措施，以及增加污水處理設(shè)施的數(shù)量，在河流周?chē)刖彌_帶從而減少污染物流入，恢復(fù)自然河流形狀和自然水流狀態(tài)，以避免泥沙堆積，這都將有助于減少河流排放溫室氣體。
目前，香港中文大學(xué) Derrick Yuk Fo Lai 教授進(jìn)行了一項(xiàng)研究，測(cè)量了 15 條城市河流的溫室氣體排放，他建議減少農(nóng)業(yè)領(lǐng)域過(guò)度使用化肥，并將污水處理網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展至更多的農(nóng)村居民，從而可以減少污染。
Derrick Yuk Fo Lai 教授與同事正在完善研究報(bào)告，計(jì)劃將該研究成果分享給相關(guān)政府部門(mén)和非政府組織，讓他們了解改善河流水質(zhì)的更多益處。
他說(shuō)：“雖然過(guò)去幾十年里香港河流水質(zhì)得到顯著改善，基于香港污水處理系統(tǒng)采取的多項(xiàng)措施（例如：立法、建立污水處理網(wǎng)絡(luò)），河流水質(zhì)改善仍有一定空間，特別是新界西北部的河流，我們發(fā)現(xiàn)減少河流營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染，不僅能改善動(dòng)物活動(dòng)產(chǎn)生的水質(zhì)狀況，還有助于減少溫室氣體排放，緩解全球氣候趨暖?！?/p>
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