按美国政府机构评价方法,湖泊和水库等水体环境甲烷(CH4)直接排放造成的社会经济损失估计为7~80万亿美元(2015~2050年总额)。这还没有包括来自河流、近海和海洋CH4排放,也不包括其它(CO2与N2O)水生性温室气体排放。

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重磅研究 | 富营养化诱发的甲烷排放会致严重经济损失

2021-07-06 09:10 来源: 水业碳中和资讯 作者: 赵梓丞,郝晓地等

按美国政府机构评价方法,湖泊和水库等水体环境甲烷(CH4)直接排放造成的社会经济损失估计为7~80万亿美元(2015~2050年总额)。这还没有包括来自河流、近海和海洋CH4排放,也不包括其它(CO2与N2O)水生性温室气体排放。

仅水体富营养化CH4排放就占3/4湖泊和水库导致的温室效应,约占化石燃料温室效应的20%,且因水环境富营养化程度而加剧。到2100年,全球富营养化加剧会使湖泊和水库CH4排放量增加至目前化石燃料温室效应的38~58%。

对北美伊利湖评价,比较其富营养化对休闲渔业或娱乐休闲造成的社会经济损失:伊利湖2015~2050年期间CH4排放气候变化经济成本不容小觑,富营养化导致的CH4排放相关经济损失高达390~420亿美元,远远高出通过改变农业应用方式向湖泊减少40%营养物输入带来的预估经济效益(31亿美元),也是沙滩关闭等旅游经济损失估计值(61亿美元)的7倍之多。这还并未考虑富营养化导致的其它经济损失,特别是财产损失和有毒藻类繁殖可能带来的健康风险。

简介

清洁淡水资源作为战略资源,水污染治理一直是环境安全的首要问题。但美国水质管理经济研究结果发现,水质保护所需投入成本超过其产生的效益,意味着入不敷出。造成这一矛盾的主要原因是,水质保护所产生的经济效益被低估;对清洁水支持的生态系统循环缺乏深刻认识,导致其并没有列入效益考虑范围,特别是其中最容易被忽视的气候变化及影响。

湖泊和水库等排放的温室气体中CH4占比75%,达到每年5.5~10亿t CH4/a排放量,折算成CO2当量相当于目前化石燃料燃烧排放的20%左右。研究人员进一步发现,由氮(N)、磷(P)污染引起的水体富营养化将导致温室气体排放进一步加剧。此外,由于近年来人口增长、农业发展、水体变暖、风暴加剧以及富营养化水域扩张,内陆水域产生了相当可观的CH4排放,预计下个世纪将增加至原来的近5倍。

水体富营养化是一个具有重大经济意义的问题。据估计,水体富营养化导致的CH4排放占湖泊和水库碳温室气体排放总效应的3/4,约占化石燃料温室效应的20%;且该比例随富营养化程度加剧而增加。根据一般气候和人口变化预测,到2050年,富营养化现象预计将增加20~100%,至2100年将增加120~390%;那时,湖泊和水库CH4排放对气候变化的影响可能相当于目前化石燃料排放的38~53%。如果富营养化继续以预测速度增加,未来湖泊和水库CH4排放可能会抵消海洋或所有陆地生物碳固定总量。

另一方面,美国和欧盟此前将与人类活动造成的N2O排放也计入温室效应,并计算了其产生的经济损失。另外,也有研究估计了水体富营养化对饮食、垃圾等废弃物处理和休闲娱乐等产生的经济损失。但是,还没有研究评估水体排放CH4产生的温室效应所造成的经济损失。基于此,美国三位学者计算了2015~2050年间,CH4排放造成的全球气候变化,分析治理富营养化产生的碳减排效益;同时,以五大湖之一的伊利湖为例,评价水体富营养化治理对碳减排必要性。

结果与讨论

湖泊和水库的大量碳排放和持续增加趋势表明,改善湖泊和水库水质、防止其进一步恶化具有相当大的经济价值。2015~2050年湖泊和水库因CH4排放导致的全球气候变化经济损失估计在7.5~81万亿美元之间(详见下表)。这还仅仅是考虑了CH4排放所导致的经济损失,而CO2和N2O排放并未计入其中。考虑当前CO2和N2O排放量,其经济损失将分别增加27~51%。虽然越来越多证据表明,水质恶化也会导致CO2和N2O排放,但关于湖泊CO2和N2O排放还未有定论。所以,暂不考虑其各方面危害。综合研究结果表明,控制水体水质是避免气候变化危害的重要手段,且极具经济潜力价值。

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虽然阻止来自湖泊和水库的所有CH4排放并不现实,但通过有关部门协调并一致努力,完全可以减少温室气体排放,以避免在2050年因水体富营养化而造成超出20~100%的经济损失(约0.66~24万亿美元)。

经济性评估实例—伊利湖

为进一步研究,以伊利湖为例。该湖水体富营养化和有害藻爆发(HABs)主要来源于农业超量磷(P)流失,这种现象已造成了巨大经济损失。调查发现,若从毛米河流域(Maumee River)流入西部伊利湖盆地的总P量削减40%,将为俄亥俄州渔业带来每年400~600万美元/a收益。

进一步气候影响层面评估显示,伊利湖总P负荷削减40%将每年减少7.9万t CH4/a排放(约合每年270万t CO2-eq/a)。若从2015年开始治理水体,持续到2050年,水质改善实现的经济效益现值(包括避免气候变化灾害等)约31亿美元/a。经济学家计算,由于伊利湖藻类爆发导致俄亥俄州和密歇根州陆续关闭其67个湖滨沙滩,将造成每日239万美元/d旅游经济损失;若考虑沙滩每年发生的严重生物灾害,导致沙滩关闭造成的经济损失将大约为61亿美元/d。如果叶绿素a浓度持续过高,导致蓝藻爆发后自身降解导致碳排放将达到每年100万t CH4/a(约合3 400万t CO2-eq/a)排放量。若采用SC-CH4法以3%/a降解速率计算,将导致390亿美元/a经济损失(采用SC-CO2×CO2-eq法计算值420亿美元/a),大约是上述估值的七倍,足以造成密歇根州和俄亥俄州所有伊利湖沙滩关闭35年之久。其中,2014年藻爆发导致托莱多市(Toledo)公共供水管理局发布“禁止饮用”公告,造成了约13亿美元的损失,包括对房产价值、水处理成本和旅游业影响,也包括伊利湖沿岸渔业活动经济损失。仅考虑到气候影响,估计伊利湖水体富营养化造成的CH4排放所带来的经济损失远远超过其所公布数据。若全面估计水体富营养化以及生物灾害造成的非气候损害经济损失(特别是在对人类健康造成重大影响的情况下),可能该估值还会更大。这些结果意味着,在针对伊利湖或其它水体富营养化治理效益—成本评估体系存在遗漏,特别是气候变化带来的各类影响。

结论

水质恶化通常被认为是区域性问题。但研究表明,水体CH4和其它温室气体排放对全球气候有着重要影响。除非采取行动,防止水体富营养化进一步严重,否则,这些碳排放量会大幅度增加。与此同时,与之相关的温室气体排放造成的经济损失可能高达数万亿美元,远远大于迄今为止经济学家能够量化水质恶化的经济损失,特别是在当前污染似乎还未对健康造成严重损害的情况下。该研究分析表明,地区水质保护具有对全球经济和气候之影响,有必要开展更多水质保护工作,重视维持或改善水质。


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