Инженеры из Принстонского университета провели исследование с использованием мобильной лаборатории и выяснили, что очистные сооружения выбрасывают в атмосферу примерно в два раза больше парниковых газов, чем считалось ранее.
В статье, опубликованной в журнале Nature Water, исследовательская группа под руководством профессоров Марка Зондло и Ц. Джейсона Рена в сотрудничестве с профессором Фрэнческой Хопкинс из Калифорнийского университета в Риверсайде сообщает, что коллективно очистные сооружения произвели в 1,9 раза больше закиси азота и в 2,4 раза больше метана, чем оценивало Агентство по охране окружающей среды.
Согласно новым измерениям, очистные сооружения вносят 2,5% в общий объём выбросов метана в США и 8,1% — закиси азота. Оба этих газа являются мощными парниковыми газами, которые в совокупности ответственны примерно за 22% глобального потепления с 1850 года, сообщили исследователи.
Исследователи отмечают, что хорошая новость заключается в том, что большая часть выбросов приходится на небольшое число очистных сооружений. Это означает, что принятие мер по улучшению работы относительно небольшого числа предприятий может оказать значительное влияние на общее загрязнение.
Методика исследования
Для проведения исследования команда использовала мобильную лабораторию под названием Princeton Atmospheric Chemistry Experiment — электромобиль, оснащённый лазерными системами, разработанными Зондло и коллегами, а также коммерческими газовыми и метеорологическими датчиками.
Команда Принстонского университета провела прямые измерения на 96 очистных сооружениях, которые вместе обрабатывают 9% сточных вод США. Аспиранты Дэниел Мур и Натан Ли ежеквартально ездили на мобильной лаборатории от Восточного побережья до Калифорнии и отслеживали выбросы с предприятий в каждом сезоне в течение 14-месячной кампании.
Для сбора данных команда объезжала очистные сооружения на мобильной лаборатории по общественным дорогам и записывала возникающие газовые шлейфы. Обычно исследователи проезжали мимо объекта около 10 раз, чтобы собрать образец. Они проводили отбор проб на многих объектах несколько раз в разных погодных условиях и в разное время суток (37 объектов были отобраны ежеквартально).
Выбросы каждого очистного сооружения были проанализированы индивидуально, чтобы определить как общие выбросы в секторе, так и понять особенности работы каждого предприятия. Данные по каждому объекту были представлены анонимно, поскольку целью исследования было не обнародование информации о каком-либо конкретном предприятии, а выявление тенденций в отрасли в целом.
Выводы
Обычно очистные сооружения используют микробы для очистки сточных вод. В процессе очистки микробы производят различные газы, такие как метан и закись азота. Из-за сложности состава сточных вод технологии очистки и стратегии эксплуатации различаются на разных объектах, что приводит к различным биологическим реакциям и, следовательно, к большим колебаниям выбросов парниковых газов.
Исследователи отметили, что на выбросы также влияют погодные условия. Сильные дожди могут повлиять на содержание сточных вод, а температура и сезон могут повлиять на выбросы.
Зондло подчеркнул, что предыдущие оценки были основаны на хороших научных данных, но они опирались на очень малую часть небольшого числа предприятий, которые были экстраполированы на национальный уровень.
Дальнейшие шаги по минимизации выбросов, по словам Зондло, должны включать работу с операторами очистных сооружений для лучшего понимания того, что происходит внутри предприятий. Поскольку большинство очистных сооружений являются крупными и относительно сложными, вполне вероятно, что определённые процессы или методы очистки выделяют больше газов, чем другие. Возраст оборудования также может играть роль.
Рен отметил, что контроль выбросов может также стать финансовым стимулом для коммунальных предприятий. Если существует экономический способ улавливания метана или газообразного азота, это может стать источником дохода для операторов очистных сооружений.