沟渠和运河等人造水道长期以来在淡水系统中较少受到关注,但研究人员指出,这类水体在气候变化缓解方面可能具有潜在作用,关键在于管理方式。
研究显示,沟渠和运河在全球分布广泛,至少覆盖约530万公顷,面积约相当于英国国土的22%。不过,由于尚缺乏对全球沟渠与运河网络全面且可靠的绘制,相关面积估算可能仍偏保守。
与此同时,这些水道也被认为是温室气体排放的“热点”。研究人员此前估算,沟渠排放约333太克碳当量,规模接近英国2023年温室气体排放总量。研究解释称,沟渠常见停滞水体,且多位于农田或城市区域,易接收化肥、粪肥及雨水径流带来的养分输入,形成低氧、高养分环境,从而有利于甲烷和一氧化二氮等强效温室气体的产生。

研究人员表示,通过农民、土地所有者等管理者采取措施减少养分进入水体,有望降低沟渠及其周边的温室气体排放,使其成为减缓气候影响的潜在路径之一。研究同时提到,除通过植树等方式增加碳汇外,直接减少温室气体排放也可带来更即时的效果。
在国际层面,减少甲烷排放的重要性已获得广泛认可。超过160个国家签署“全球甲烷承诺”,目标是在本世纪末将人为甲烷排放量较2020年水平至少减少30%。
研究人员在最新研究中提出,降低沟渠和运河排放的前提之一是补齐基础数据与监测能力:一方面需要更系统地绘制全球沟渠与运河分布图;另一方面需增加来自南美、非洲等代表性不足地区的排放数据,因为这些地区的灌溉沟渠排放可能较大。此外,研究还强调应加强对甲烷以气泡形式从沉积物逸出的机制研究,并通过传感器开展连续监测,以捕捉天气变化或农田施肥等人类活动引发的排放峰值,从而提升全球排放估算的准确性,并为后续减排成效评估提供更可靠的基线。

在具体减排措施方面,研究梳理了多种可能路径,包括减少农田施肥量、限制牲畜进入沟渠边缘以降低粪便进入水体的风险(相关做法已在池塘治理中被证明有效),以及加强对污水处理厂等污染源的管理。
荷兰研究人员曾测试对农业沟渠进行疏浚、移除富含养分和有机物沉积物对排放的影响。结果显示,疏浚后一年内沟渠排放量下降约35%。不过研究也指出,该方法存在局限:被移除沉积物在后续处置过程中的排放仍需纳入考量,同时疏浚可能扰动水生栖息地与生物群落。
研究还提到,在沟渠两侧种植河岸植被可截留养分与沉积物,减少其进入水体;植被遮荫也有助于降低水温并减缓温室气体排放速率。一项覆盖丹麦、英国和瑞典的研究发现,河岸植被可显著减少河流与溪流的养分输入,并改善昆虫、青蛙等水生生物的栖息环境。

此外,引入漂浮植被被认为可能帮助捕捉甲烷并在其释放到大气前促进去除。英国正在进行的试验探索向泥炭地沟渠引入泥炭藓:当形成漂浮藓类垫层后,可在藓类光合作用形成的富氧环境中捕获甲烷气泡;在甲烷与氧气共存条件下,甲烷氧化细菌可将甲烷转化为气候影响较小的二氧化碳。初步结果显示,存在泥炭藓时甲烷排放减少约40%。
研究人员指出,上述部分技术可能成本较高,且不少仍处于沟渠应用的早期研究阶段,但通过更智能、可持续的管理,沟渠和运河在减排方面的作用仍有进一步挖掘空间。
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