重磅研究 | 富营养化诱发的甲烷排放会致严重经济损失

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。

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。