重磅研究 | 富營養(yǎng)化誘發(fā)的甲烷排放會致嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失

水處理網(wǎng)訊:按美國政府機(jī)構(gòu)評價方法，湖泊和水庫等水體環(huán)境甲烷（CH4）直接排放造成的社會經(jīng)濟(jì)損失估計為7~80萬億美元（2015~2050年總額）。這還沒有包括來自河流、近海和海洋CH4排放，也不包括其它（CO2與N2O）水生性溫室氣體排放。

僅水體富營養(yǎng)化CH4排放就占3/4湖泊和水庫導(dǎo)致的溫室效應(yīng)，約占化石燃料溫室效應(yīng)的20%，且因水環(huán)境富營養(yǎng)化程度而加劇。到2100年，全球富營養(yǎng)化加劇會使湖泊和水庫CH4排放量增加至目前化石燃料溫室效應(yīng)的38~58%。

對北美伊利湖評價，比較其富營養(yǎng)化對休閑漁業(yè)或娛樂休閑造成的社會經(jīng)濟(jì)損失：伊利湖2015~2050年期間CH4排放氣候變化經(jīng)濟(jì)成本不容小覷，富營養(yǎng)化導(dǎo)致的CH4排放相關(guān)經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)390~420億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出通過改變農(nóng)業(yè)應(yīng)用方式向湖泊減少40%營養(yǎng)物輸入帶來的預(yù)估經(jīng)濟(jì)效益（31億美元），也是沙灘關(guān)閉等旅游經(jīng)濟(jì)損失估計值（61億美元）的7倍之多。這還并未考慮富營養(yǎng)化導(dǎo)致的其它經(jīng)濟(jì)損失，特別是財產(chǎn)損失和有毒藻類繁殖可能帶來的健康風(fēng)險。

簡介

清潔淡水資源作為戰(zhàn)略資源，水污染治理一直是環(huán)境安全的首要問題。但美國水質(zhì)管理經(jīng)濟(jì)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水質(zhì)保護(hù)所需投入成本超過其產(chǎn)生的效益，意味著入不敷出。造成這一矛盾的主要原因是，水質(zhì)保護(hù)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益被低估；對清潔水支持的生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)缺乏深刻認(rèn)識，導(dǎo)致其并沒有列入效益考慮范圍，特別是其中最容易被忽視的氣候變化及影響。

湖泊和水庫等排放的溫室氣體中CH4占比75%，達(dá)到每年5.5~10億t CH4/a排放量，折算成CO2當(dāng)量相當(dāng)于目前化石燃料燃燒排放的20%左右。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，由氮（N）、磷（P）污染引起的水體富營養(yǎng)化將導(dǎo)致溫室氣體排放進(jìn)一步加劇。此外，由于近年來人口增長、農(nóng)業(yè)發(fā)展、水體變暖、風(fēng)暴加劇以及富營養(yǎng)化水域擴(kuò)張，內(nèi)陸水域產(chǎn)生了相當(dāng)可觀的CH4排放，預(yù)計下個世紀(jì)將增加至原來的近5倍。

水體富營養(yǎng)化是一個具有重大經(jīng)濟(jì)意義的問題。據(jù)估計，水體富營養(yǎng)化導(dǎo)致的CH4排放占湖泊和水庫碳溫室氣體排放總效應(yīng)的3/4，約占化石燃料溫室效應(yīng)的20%；且該比例隨富營養(yǎng)化程度加劇而增加。根據(jù)一般氣候和人口變化預(yù)測，到2050年，富營養(yǎng)化現(xiàn)象預(yù)計將增加20~100%，至2100年將增加120~390%；那時，湖泊和水庫CH4排放對氣候變化的影響可能相當(dāng)于目前化石燃料排放的38~53%。如果富營養(yǎng)化繼續(xù)以預(yù)測速度增加，未來湖泊和水庫CH4排放可能會抵消海洋或所有陸地生物碳固定總量。

另一方面，美國和歐盟此前將與人類活動造成的N2O排放也計入溫室效應(yīng)，并計算了其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。另外，也有研究估計了水體富營養(yǎng)化對飲食、垃圾等廢棄物處理和休閑娛樂等產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。但是，還沒有研究評估水體排放CH4產(chǎn)生的溫室效應(yīng)所造成的經(jīng)濟(jì)損失。基于此，美國三位學(xué)者計算了2015~2050年間，CH4排放造成的全球氣候變化，分析治理富營養(yǎng)化產(chǎn)生的碳減排效益；同時，以五大湖之一的伊利湖為例，評價水體富營養(yǎng)化治理對碳減排必要性。

結(jié)果與討論

湖泊和水庫的大量碳排放和持續(xù)增加趨勢表明，改善湖泊和水庫水質(zhì)、防止其進(jìn)一步惡化具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)價值。2015~2050年湖泊和水庫因CH4排放導(dǎo)致的全球氣候變化經(jīng)濟(jì)損失估計在7.5~81萬億美元之間（詳見下表）。這還僅僅是考慮了CH4排放所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，而CO2和N2O排放并未計入其中?？紤]當(dāng)前CO2和N2O排放量，其經(jīng)濟(jì)損失將分別增加27~51%。雖然越來越多證據(jù)表明，水質(zhì)惡化也會導(dǎo)致CO2和N2O排放，但關(guān)于湖泊CO2和N2O排放還未有定論。所以，暫不考慮其各方面危害。綜合研究結(jié)果表明，控制水體水質(zhì)是避免氣候變化危害的重要手段，且極具經(jīng)濟(jì)潛力價值。

雖然阻止來自湖泊和水庫的所有CH4排放并不現(xiàn)實，但通過有關(guān)部門協(xié)調(diào)并一致努力，完全可以減少溫室氣體排放，以避免在2050年因水體富營養(yǎng)化而造成超出20~100%的經(jīng)濟(jì)損失（約0.66~24萬億美元）。

經(jīng)濟(jì)性評估實例—伊利湖

為進(jìn)一步研究，以伊利湖為例。該湖水體富營養(yǎng)化和有害藻爆發(fā)(HABs)主要來源于農(nóng)業(yè)超量磷（P）流失，這種現(xiàn)象已造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，若從毛米河流域（Maumee River）流入西部伊利湖盆地的總P量削減40%，將為俄亥俄州漁業(yè)帶來每年400~600萬美元/a收益。

進(jìn)一步氣候影響層面評估顯示，伊利湖總P負(fù)荷削減40%將每年減少7.9萬t CH4/a排放(約合每年270萬t CO2-eq/a)。若從2015年開始治理水體，持續(xù)到2050年，水質(zhì)改善實現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益現(xiàn)值（包括避免氣候變化災(zāi)害等）約31億美元/a。經(jīng)濟(jì)學(xué)家計算，由于伊利湖藻類爆發(fā)導(dǎo)致俄亥俄州和密歇根州陸續(xù)關(guān)閉其67個湖濱沙灘，將造成每日239萬美元/d旅游經(jīng)濟(jì)損失；若考慮沙灘每年發(fā)生的嚴(yán)重生物災(zāi)害，導(dǎo)致沙灘關(guān)閉造成的經(jīng)濟(jì)損失將大約為61億美元/d。如果葉綠素a濃度持續(xù)過高，導(dǎo)致藍(lán)藻爆發(fā)后自身降解導(dǎo)致碳排放將達(dá)到每年100萬t CH4/a（約合3 400萬t CO2-eq/a）排放量。若采用SC-CH4法以3%/a降解速率計算，將導(dǎo)致390億美元/a經(jīng)濟(jì)損失（采用SC-CO2×CO2-eq法計算值420億美元/a），大約是上述估值的七倍，足以造成密歇根州和俄亥俄州所有伊利湖沙灘關(guān)閉35年之久。其中，2014年藻爆發(fā)導(dǎo)致托萊多市（Toledo）公共供水管理局發(fā)布“禁止飲用”公告，造成了約13億美元的損失，包括對房產(chǎn)價值、水處理成本和旅游業(yè)影響，也包括伊利湖沿岸漁業(yè)活動經(jīng)濟(jì)損失。僅考慮到氣候影響，估計伊利湖水體富營養(yǎng)化造成的CH4排放所帶來的經(jīng)濟(jì)損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其所公布數(shù)據(jù)。若全面估計水體富營養(yǎng)化以及生物災(zāi)害造成的非氣候損害經(jīng)濟(jì)損失（特別是在對人類健康造成重大影響的情況下），可能該估值還會更大。這些結(jié)果意味著，在針對伊利湖或其它水體富營養(yǎng)化治理效益—成本評估體系存在遺漏，特別是氣候變化帶來的各類影響。

結(jié)論

水質(zhì)惡化通常被認(rèn)為是區(qū)域性問題。但研究表明，水體CH4和其它溫室氣體排放對全球氣候有著重要影響。除非采取行動，防止水體富營養(yǎng)化進(jìn)一步嚴(yán)重，否則，這些碳排放量會大幅度增加。與此同時，與之相關(guān)的溫室氣體排放造成的經(jīng)濟(jì)損失可能高達(dá)數(shù)萬億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于迄今為止經(jīng)濟(jì)學(xué)家能夠量化水質(zhì)惡化的經(jīng)濟(jì)損失，特別是在當(dāng)前污染似乎還未對健康造成嚴(yán)重?fù)p害的情況下。該研究分析表明，地區(qū)水質(zhì)保護(hù)具有對全球經(jīng)濟(jì)和氣候之影響，有必要開展更多水質(zhì)保護(hù)工作，重視維持或改善水質(zhì)。