Канализация скрывала климатическую проблему у всех на глазах: новый инструмент наконец показывает, что происходит под люками

Под улицами, там где обычно заканчиваются очень практичные мысли и почти совсем не хватает воображения, проходит и та часть климата, которую нам трудно увидеть. Люки канализации, трубопроводы, бетонные изгибы, сточные воды, которые текут во мраке: всё это кажется частью обычного обслуживания городов, того мира, который заметен только когда происходит поломка, поднимается, пахнет, затопляет. И именно там, в городских сетях канализации, может оказаться доля метана гораздо более concreta, чем учитывали официальные расчёты до сих пор.

Метан — после углекислого газа — один из самых важных парниковых газов в контексте глобального потепления: он остаётся в атмосфере меньше CO₂, но задерживает много тепла и оказывает значительное влияние в краткосрочной перспективе. NASA указывает на него как на второй по величине вклад в потепление Земли после CO₂, в то время как EPA напоминает, что он — второй по распространённости антропогенный парниковый газ после CO₂ и что его концентрации более чем вдвое выросли за последние два века. Международные сводки по метану приписывают антропогенным выбросам долю, близкую к 45% текущего чистого вклада в нагрев, а Программа ООН по окружающей среде уже указала сокращение метана как одну из самых быстрой рычагов для замедления потепления в ближайшие десятилетия.

Где грязная вода задерживается достаточно долго, трубопроводы становятся маленькими реакторами без кислорода

Годами канализации оставались в серой зоне климатических учётов. Исходная идея казалась разумной: сточные воды проходят по коллекторной системе ограниченное время, поэтому образование метана должно быть marginale. К этому добавлялась очень практичная проблема: измерить то, что происходит внутри обширных подземных сетей, irregulari и различающихся от города к городу, сложно. Так городские канализационные сети рассматривались как источник, пренебрежённый, часто принимаемый за ноль в учётах, связанных с руководящими принципами Межправительственной панели по изменению климата.

Исследование, опубликованное в Nature Water, переворачивает эту «удобство» учёта. Авторы говорят о надёжных доказательствах эмиссий CH₄ из систем канализации, в противовес гипотезе «нулевых выбросов», и предлагают набор уравнений, предназначенных для оценки метана по канализационным сетям, используя данные, доступные достаточно просто: геометрия труб, проектные пропускные способности, реальные средние потоки в сухую пору и температура сточных вод.

Собственно, всё это есть. Городские сточные воды богаты биологически разлагаемой органикой. Во многих трубах кислород дефицитен. В таких анаэробных условиях микроорганизмам подходит среда для производства метана. Канализация перестаёт быть просто трубой, которая отводит то, что город выбрасывает, и превращается в химическое, биологическое место, живущее самым не поэтичным образом.

Группа международная, координируемая Юанем Чжигу из City University of Hong Kong, работает над этими процессами около двадцати лет, вместе с учёными Университета Квинсленда, Гонгконгской политехнической университеты, Тяньцзиньского университета и Тонгчи университета. Уже в 2008 году группа разработала модель SeweX, созданную для моделирования физических, химических и биологических процессов, происходящих в канализациях, включая производство сероводорода — газа, ответственного за множество проблем запаха и коррозии, и производство метана.

Ключевым моментом была калибровка. Чтобы сделать более надёжной часть модели, посвящённой метану, исследователи собрали полевые данные по австралийским сетям канализации, используя онлайн-датчики, разработанные для отслеживания того, что происходит внутри труб. После калибровки модели они смоделировали почти 3 000 сценариев трубопроводов, меняя структуру и рабочие условия. И вот возникла очень конкретная вещь: производство метана тесно связано с влажной поверхностью внутри трубопровода, то есть с внутренней поверхностью трубы, которая фактически контактирует со сточными водами.

Глобальная оценка говорит о миллионах тонн в год

Решающий переход наступает, когда сложная модель трансформируется в более удобный инструмент. Новая оценка позволяет рассчитывать выбросы на основе информации, которая уже есть у многих водохозяйственных органов или которую можно восстановить: диаметр труб, уклон, средние потоки, температура, проектная пропускная способность и фактический расход. Инструмент затем проверили на реальных данных из 21 города в Австралии, США, Китае и Бельгии.

Результат обладает тяжёлыми цифрами: глобальные сети канализации выбрасывают ежегодно от 1,18 до 1,95 миллиона тонн метана, то есть 1,18–1,95 терграмм CH₄. По данным исследования, эта доля добавила бы от 1,7% до 3,3% к глобальным выбросам метана, которые сегодня приписывают сектору отходов, и от 15,7% до 37,6% к предполагаемому климатическому следу управления сточными водами.

Наконец, климатическая проблема принимает некую скромную форму. Никакой вспышки, никакой дымовой трубы, никакого крупного спутникового изображения. Только трубы, грязная вода, органика, отсутствие кислорода и городская сеть, растущая вместе с городами. Именно такая нормальность делает данные значимыми: если канализации считать нулевым источником, часть выбросов остаётся вне картины. Если же они попадут в учётную систему, они станут измеряемой и поэтому управляемой статьёй.

Юань Чжигу и его группа настаивают на этом аспекте: канализации представляют собой количественно измеримый источник метана, с глобальными климатическими последствиями. Рост городских сетей, особенно в районах, где расширение городов идёт быстрее планирования окружающей среды, может увеличить и эмиссивный потенциал. Включение этих выбросов в национальные системы учёта парниковых газов помогло бы сделать учёт более реалистичным и открыть новое пространство для вмешательства по снижению выбросов.

Без измерения этот метан остаётся незримым для управления. С оценкой он попадает в балансы. Климатические политики живут тем, что им удаётся посчитать. Утечка через газопровод, свалка, скотоводство, промышленное предприятие — всё это легче вовлекается в дискуссию, когда оставляет ясный след в данных. Канализации долгое время пользовались своего рода техническим безымянным статусом. Они были под землёй, работали, исчезали из разговора. Этот новый инструмент снимает с них это алиби.

Для городов это означает смотреть на сточные воды шире. Управление канализационной сетью касается гигиены, безопасности, обслуживания, запахов, коррозии, затоплений, общественного здоровья. Сейчас, с большей силой, это касается и климата. Метан из канализаций становится маленькой статьёй по сравнению с гигантами мировых выбросов, но достаточно крупной, чтобы заслуживать отдельную строку в национальных балансах. Над дорогами остаётся асфальт. Под землёй счёт продолжается.

Вам может быть также быть интересно: