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青果期刊 | 南京大学:揭示我国污水处理行业甲烷排放关键驱动因素及减排潜力

2026-04-16 04:10:44

研究概要：

CH₄是仅次于二氧化碳的重要温室气体，具有较高的增温潜势。随着城镇化进程加快和污水处理能力持续提升，污水处理正日益成为不可忽视的CH₄排放来源。然而，由于不同污水处理厂在处理规模、工艺类型和运行条件等方面存在显著差异，基于固定排放因子的传统核算方法难以准确刻画其真实排放水平，设施尺度排放特征及其驱动机制长期缺乏系统认识。该研究依托移动观测平台，对我国5个典型区域的105座污水处理厂开展了设施尺度高精度大气CH₄观测，对污水处理厂CH₄排放进行了系统评估，建立了该领域规模最大的基于观测的设施尺度CH₄排放因子数据库，揭示了我国污水处理行业CH₄排放的关键驱动因素，并评估了未来减排潜力。

研究发现：污水处理厂CH₄排放因子主要受化学需氧量、进水有机物浓度、处理工艺和气温等因素的共同影响；在相同工艺条件下，大型污水处理厂的平均CH₄排放因子显著低于小型污水处理厂，仅约为后者的28%。这一结果表明，污水处理CH₄排放具有显著的设施异质性，难以用单一排放因子进行准确表征，亟需结合设施尺度特征开展更精细的排放评估。本研究结合设施数据库与排放因子模型，重建了我国2003—2023年城市污水处理厂CH₄排放的演变过程。情景分析表明，在当前技术路径下，中国城市污水处理行业相关CH₄排放预计将在2040年前后达到峰值；若推广低排放工艺和CH₄回收技术，该行业有望在2040年实现23%的减排。研究成果不仅对完善我国城市污水处理行业温室气体清单、推动污水处理领域减污降碳协同治理具有重要意义，同时也为其他国家开展相关研究和实践提供了示范。

CH₄排放通量（ER）和排放因子（EF）在调查的污水处理厂中的分布

中国城市污水处理行业的CH₄排放和未来趋势

核心PI

陈辉林	南京大学大气科学学院

简介：

陈辉林，南京大学大气科学学院教授，博士生导师。2010年毕业于德国耶拿大学或博士学位，随后去往美国国家海洋和大气管理局作博士后研究，2013年去往荷兰格罗宁根大学任教，聘为准聘助理教授，2018年聘为长聘副教授，2021年来到南京大学大气科学学院任教，聘为教授。

研究及招生方向：

1、跨尺度温室气体源汇精准定量与动态机制

2、平流层温室气体动态过程对气候变化影响

3、气候变化对高增温潜势温室气体影响机制

主要科研项目：

1、2026-2028 国家人社部高层次留学人才回国资助项目，主持；

2、2025-2026 联合国环境署项目“城市环境控制释放甲烷排放的监测与量化研究”，主持；

3、2025-2028 国家自然科学基金面上项目“平流层甲烷氧化过程与一氧化碳动态变化相互作用机制研究”，主持；

4、2024-2025 教育部关键地球物质循环前沿科学中心“GeoX”集成项目“面向碳中和的温室气体智能感知”，主持；

5、2022-2025 国家重点研发计划-战略性科技创新合作重点专项 “基于星-地监测的甲烷排放评估方法与标准研究”，主持；

6、2017-2021 欧盟玛丽居里创新培训网络项目课题“MEMO2: MEthane goes MObile-MEasurements and MOdeling”, 主持；

3、2、

文章信息：

上述研究成果发表于国际权威期刊《Science Advances》。南京大学大气科学学院博士研究生孙楚为文章第一作者，陈辉林教授为文章通讯作者，研究的合作单位包括法国环境与气候科学实验室（LSCE）和清华大学，得到了国家重点研发计划（2022YFE0209100）、国家自然科学基金（U24A20590、42475115）、南京大学关键地球物质循环前沿科学中心等资助。

论文发表：

Chu Sun, Yihao Liu, Philippe Ciais, Gregoire Broquet, Bo Zheng, Haikun Wang, Huilin Chen*, 2026. Measurement-based assessment reveals key drivers and mitigation potential of methane emissions from China's wastewater treatment, Science Advances.

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