近期，中國科學技術大學環境科學與工程係基於我國市政汙水處理設施運行與碳排放的大數據分析，全麵評估了汙水行業的溫室氣體排放特征並探討了其未來減排潛力及技術路徑，為回答汙水行業如何實現碳中和這一重要問題提供了重要參考依據。研究成果以“Spatiotemporal Pattern of Greenhouse Gas Emissions in China’s Wastewater Sector and Pathways towards Carbon Neutrality”為題，於2023年1月26日發表於Nature Water(doi: 10.1038/s44221-022-00021-0)。

　　汙水處理廠不僅是電能和化學品消耗的大戶，而在汙染物降解轉化過程中還大量產生和直接排放CH4、N2O等溫室氣體，因此是不可忽視的碳排放源。在當前的“雙碳”目標時代背景下，汙水處理行業如何實現碳中和已成為了全社會關注的焦點。然而，目前仍缺乏國家尺度的、詳細的汙水處理碳排放基礎數據，嚴重製約了各國碳減排策略的製定和實施。中國當前的總碳排放量和汙水處理行業規模均為全球第一，因此全麵評估中國汙水行業的碳排放現狀及未來發展趨勢將不僅能為汙水行業的發展規劃提供有益參考，對碳評估和碳減排也將具有重要意義。

　　以往溫室氣體評估研究中通常采用固定值的溫室氣體排放因子並且未考慮其時空差異，因此難以準確反映汙水行業的真實碳排放情況。針對這一不足，李文衛教授團隊收集和係統分析了2009-2019年間中國所有主要市政汙水廠及配套管網、汙泥處理處置設施的運行數據，綜合分析了我國能源結構及主要化學品生產能耗的變化規律，並結合文獻數據挖掘和大數據分析，獲得了單個汙水廠精度、動態變化的溫室氣體排放因子，並繪製出了高時空精度、全處理流程的中國汙水處理行業碳足跡演化及地區分布圖，填補了這一領域的空白。發現隨著汙水廠的升級提標和處理能耗、藥耗增加，在2009-2019年間整個市政汙水行業的平均溫室氣體排放強度增長了17.2%，排放總量則增加了140%且持續增長。新增加的排放主要來自於由能耗、藥耗引起的間接排放。從地域分布看，北方地區汙水處理設施的排放強度更大，比南方地區約高出1倍。不同的汙水水質特征和汙水廠運行情況是造成排放強度地域差異的主要原因。排放強度將隨著未來我國汙水資源化的逐步推進而降低，但不同資源化路徑在減排潛力和經濟成本方麵均存在顯著差異。如果能因地製宜實施最優化技術路徑，整個市政汙水行業將有望於2044年左右實現碳中和。該研究為我國低碳汙水處理與資源化相關的政策製定和技術研發提供了重要的參考依據，對全球汙水處理行業也具有重要的借鑒意義。

　　該研究工作得到了國家自然科學基金委員會項目的支持。