
甲烷是繼二氧化碳後的第二大溫室氣體。氣候與清潔空氣聯盟數據顯示,人為甲烷排放量佔目前淨升溫近45%,是全球暖化的重要元凶。由香港城市大學(城大)學者領導的國際研究團隊,挑戰業界長久以來忽視污水管網作為甲烷來源的現狀,首度研發全球適用的估算工具,為減緩氣候變化提供嶄新觀點。
研究團隊推算,全球污水管網的甲烷排放高達每年118至195萬噸,揭示全球污水處理,對溫室氣體減排及全球暖化的影響遠超預期,對於完善溫室氣體排放核算及推動全球減排至關重要。

研究由城大能源及環境學院講座教授袁志國教授領導,時間長達二十年。除了城大,團隊成員來自昆士蘭大學、香港理工大學、天津大學及同濟大學等。研究成果最近於國際學術期刊《自然-水》發表,題為「估算全球污水管網的甲烷排放量」。
一直以來,業界普遍認為污水在管網中的停留時間有限,難以穩定生成甲烷,且整個系統的排放量因監測困難而難以統計。因此,在現行「政府間氣候變化專門委員會」及各國的溫室氣體清單中,城市污水管網被視為可忽略的來源,一直被錯誤標示為甲烷「零排放」。
然而,城市污水富含可降解有機物,污水管網中普遍存在厭氧條件,為甲烷的生成提供了適宜的環境。
由袁教授領導的研究團隊,一直致力研究污水系統及環境生物技術的創新解決方案。團隊早於2008年成功研發SeweX模型,模擬污水在管道輸送過程中發生的物理、化學及生物轉化,包括預測其硫化氫及甲烷的生成量。
因應SeweX缺乏甲烷預測的現場實測數據,團隊在此基礎上,以定制的線上感測器在澳洲污水管網收集數據,以進行模型校準及核實。

利用校準後的SeweX模型,團隊模擬了近3,000種不同結構及運行條件的管道情景,最終證實污水管網的甲烷生成,與污水在管道中形成的濕潤管壁面積息息相關,並提出一套簡化的污水管網甲烷估算模型。只要掌握管道尺寸、設計和實際旱季污水流量,以及污水溫度等數據,即可估算污水管網的甲烷排放。
最後,團隊利用21個位於澳洲、美國、中國及比利時的城市數據進行驗證,成功研發一套污水管網甲烷排放估算工具。
憑藉這套嶄新工具,團隊估算全球污水管網每年排放的甲烷約為118至195萬噸,使此前估算的全球廢棄物產業甲烷排放增加1.7%至3.3%,並使污水系統整體碳足跡增加約16%至38%。
袁教授表示:「我們的研究證實污水管網並非零排放,而是一個可量化且對全球氣候意義重大的甲烷排放源。隨著城市污水管網規模不斷擴大,其潛在的甲烷排放亦會增加,因此將其納入核算體系,不僅有助完善國家溫室氣體清單,還為減排提供了全新的切入點,進一步推動全球實現可持續發展目標。」
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