污水循环利用会大幅增加温室气体排放

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Amy Townsend-Small和学生在用气相色谱仪来测量氧化亚氮。（图片来源：Dottie Stover）

虽然有证据证明某些污水处理大幅增加氧化亚氮的排放，研究人员指出规划人员需要更全面地考虑问题。

新的研究表明污水循环利用过程可能比传统的水处理过程产生更多的温室气体。尽管如此，研究人员认为城市地区有充分的理由继续污水的循环利用。

这是由美国辛辛那提大学地质与地理学助理教授Amy Townsend-Small及加州大学欧文分校的研究人员在《环境质量杂志》上发表的一篇文章的概要。

“先进的污水处理技术为水资源短缺地区补充了水的供给，”Townsend-Small说。“至少部分由人为温室气体排放造成的气候变化预计会加剧很多这些地方的水资源短缺，包括美国西南部。”

Townsend-Small与Diane E. Pataki，Linda Y. Tseng，Cheng-Yao Tsai及Diego Rosso一起研究了不同的污水处理类型如何影响氧化亚氮这种温室气体的排放。氧化亚氮是一种寿命长的强大温室气体，其暖化能力约为二氧化碳的300倍。

“如二氧化碳一样，氧化亚氮浓度因为人类活动而在增加，”Townsend-Small说。“大气中氧化亚氮浓度的增加很大程度上是由于农业中化肥的使用。”

氧化亚氮是两种不同细菌的新陈代谢副产品。一种是硝化细菌，把还原态氮（如铵）转化为氧化态氮（如硝酸盐）。另一种是反硝化细菌，把硝酸盐转化为惰性的氮气。

“生活在农业土壤中的微生物同样活跃在污水处理及水循环利用厂，”Townsend-Small说。“这些厂利用同样的硝化和反硝化过程来去除污水中的氮。”

Townsend-Small和同事对加州南部两个不同的污水处理厂的氧化亚氮排放进行了比较。第一个常规的污水处理厂把污水中的有机碳去除后把水排放到河流或海洋中。第二个污水循环利用厂不但去除污水中的有机碳，还去除污水中的氮，经过这样处理的污水用于园林和城市绿地的灌溉。

“污水循环利用于灌溉，潜在地减少了加州南部（正在受到水资源短缺及人口增长的威胁）总的淡水消耗，”Townsend-Small说。

然而，她和同事发现如果把所有因素考虑进来，污水循环利用厂排放的氧化亚氮比传统污水处理多3倍。研究人员的数据表明污水循环利用厂中高度密集的硝化和反硝化细菌是氧化亚氮高排放的原因。他们就加州南部污水循环利用厂对氧化亚氮排放的影响做了初步计算。

“因为洛杉矶地区高度城市化，我们的计算表明污水处理与循环利用所排放的氧化亚氮比该地区农业氧化亚氮排放量高几个数量级，”Townsend-Small说。

尽管有氧化亚氮的排放，作者认为就加州南部地区的具体情况而言，污水循环利用仍然是一个好办法。

“污水循环利用是城市水资源管理的必要组成，尤其在半干旱的西南部城市地区，”Townsend-Small说。“因为加州南部的饮用水是经长距离引进的，它是高能耗和二氧化碳高排放的原因。”

加州南部的水资源短缺也影响到其饮用水抽取地（亚利桑那州大部分地区及加州北部），干扰水生生境。作者建议城市允许重复利用的污水用于补充饮用水供应，而不仅仅用作灌溉水。

“如果污水循环利用可以补充饮用水资源而不是仅仅用作园林灌溉水，那么总的温室气体排放就可以得到减少，加州南部的水资源短缺也可以得到缓解，还有其它一些益处。”Townsend-Small说。

英文原文：http://www.sciencedaily.com/releases/2011/08/110829114717.htm