اكتشف العلماء مصدرًا مخفيًا لغاز الميثان تحت كل مدينة رئيسية

اكتشف العلماء أن شبكات الصرف الصحي في المناطق الحضرية قد تكون مصدرًا مهمًا لانبعاثات غاز الميثان.

ويحتل الميثان المرتبة الثانية بعد ثاني أكسيد الكربون باعتباره ثاني أهم غازات الدفيئة في العالم. وتشير تقديرات تحالف المناخ والهواء النظيف إلى أن انبعاثات غاز الميثان التي يتسبب فيها الإنسان مسؤولة عن ما يقرب من 45% من صافي الانحباس الحراري الحالي، مما يجعل الميثان محركاً رئيسياً لتغير المناخ.

الآن، حدد فريق دولي بقيادة أحد الباحثين في جامعة مدينة هونغ كونغ (CityUHK) المجاري كمصدر للميثان تم التقليل من شأنه سابقًا، وقام بإنشاء أول أداة تقدير مصممة للاستخدام العالمي.

ويقدر الباحثون أن أنظمة الصرف الصحي تطلق ما بين 1.18 إلى 1.95 مليون طن من غاز الميثان في جميع أنحاء العالم كل عام. وتشير النتائج إلى أن إدارة مياه الصرف الصحي تساهم بشكل أكبر في انبعاثات الغازات الدفيئة والاحترار مما تم الاعتراف به سابقًا، وأنه ينبغي إدراج انبعاثات الصرف الصحي بشكل أكثر دقة في حسابات المناخ وخطط التخفيض.

قاد الجهود البحثية التي استمرت 20 عامًا البروفيسور يوان زيجو، أستاذ كرسي بكلية الطاقة والبيئة في CityUHK. ضم الفريق علماء من جامعة كوينزلاند، وجامعة هونغ كونغ للفنون التطبيقية، وجامعة تيانجين، وجامعة تونغجي. وقد نشرت دراستهم مؤخرا في مياه الطبيعة.

تم التغاضي عن المجاري بشكل خاطئ

غالبًا ما يتم التعامل مع شبكات الصرف الصحي في المناطق الحضرية باعتبارها مصدرًا لا يكاد يذكر لغاز الميثان لأنه كان يُعتقد أن مياه الصرف الصحي تتحرك عبرها بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن تكوين غاز الميثان بشكل كبير، ولأن الانبعاثات من شبكات الصرف الصحي يصعب قياسها وتحديد كميتها. ونتيجة لذلك، تفترض قوائم جرد غازات الدفيئة الصادرة عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ والعديد من البلدان حالياً أن انبعاثات غاز الميثان من المجاري الحضرية هي صفر.

ومع ذلك، تحتوي مياه الصرف الصحي على كميات كبيرة من المواد العضوية القابلة للتحلل، في حين أن ظروف نقص الأكسجين شائعة داخل أنظمة الصرف الصحي. ويمكن لهذه العوامل مجتمعة أن تخلق بيئة يمكن أن يتشكل فيها الميثان.

نموذج مبني من الأنابيب

لقد ركز فريق البحث التابع للبروفيسور يوان منذ فترة طويلة على الأساليب الجديدة لأنظمة مياه الصرف الصحي والتكنولوجيا الحيوية البيئية. وفي عام 2008، قام الفريق بتطوير نموذج SeweX، الذي يحاكي العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية داخل المجاري، بما في ذلك إنتاج كبريتيد الهيدروجين والميثان.

نظرًا لأن البيانات الميدانية كانت محدودة لمعايرة أجزاء التنبؤ بغاز الميثان في SeweX، فقد جمع الفريق قياسات من شبكات الصرف الصحي في أستراليا باستخدام مستشعر مخصص عبر الإنترنت. وتم استخدام هذه البيانات لمعايرة النموذج والتحقق من صحته.

بعد معايرة SeweX، قام الباحثون بتصميم ما يقرب من 3000 سيناريو لخطوط الأنابيب بهياكل وظروف تشغيل مختلفة. وأظهرت نتائجهم أن إنتاج الميثان في المجاري يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالسطح المبلل للأنابيب. ومن هذه النتيجة، قاموا بتطوير نموذج مبسط يمكنه تقدير انبعاثات غاز الميثان من الصرف الصحي باستخدام معلومات مثل حجم الأنبوب، والانحدار، والمتوسط ​​المصمم والفعلي لتدفقات الطقس الجاف، ودرجة حرارة مياه الصرف الصحي.

ثم تم اختبار النموذج مقابل بيانات العالم الحقيقي من 21 مدينة في أستراليا والولايات المتحدة والصين وبلجيكا، مما أدى إلى أداة شاملة لتقدير انبعاثات غاز الميثان من أنظمة الصرف الصحي.

التكلفة المناخية الخفية للمياه العادمة

وباستخدام الأداة الجديدة، قدر الفريق أن أنظمة الصرف الصحي في جميع أنحاء العالم تطلق حوالي 1.18 إلى 1.95 مليون طن من غاز الميثان كل عام. وهذا من شأنه أن يضيف 1.7% إلى 3.3% إلى التقديرات الحالية لانبعاثات غاز الميثان العالمية الناجمة عن قطاع النفايات، ونحو 16% إلى 38% إلى البصمة الكربونية الإجمالية المقدرة لإدارة مياه الصرف الصحي.

وعلق البروفيسور يوان قائلاً: “يؤكد بحثنا أن شبكات الصرف الصحي ليست مصدرًا خاليًا من الانبعاثات؛ بل إنها تمثل مصدرًا قابلاً للقياس لانبعاثات غاز الميثان مع آثار مناخية عالمية كبيرة. ومع استمرار توسع شبكات الصرف الصحي في المناطق الحضرية، ستزداد أيضًا انبعاثات غاز الميثان المحتملة. لذلك، فإن إدراجها في نظام محاسبة غازات الدفيئة سيساعد على تحسين المخزونات الوطنية لغازات الدفيئة وتوفير نقطة دخول جديدة للحد من الانبعاثات، مما يعزز الهدف العالمي للتنمية المستدامة.”

المرجع: “تقدير انبعاثات غاز الميثان من شبكات الصرف الصحي العالمية” بقلم كيشاب شارما، وجيلينج لي، وتاو ليو، وجون ويليس، ويوين ليو، وزهيو تشانغ، وزيجو يوان، 2 فبراير 2026، مياه الطبيعة.
دوى: 10.1038/s44221-025-00574-ث

التمويل: مجلس البحوث الأسترالي، مدينة جولد كوست، مؤسسة مياه ملبورن، شركة جنوب شرق المياه، مؤسسة المياه غرب أستراليا، وهيئة المياه والصرف الصحي في مقاطعة كولومبيا (LP110201095، ZY وKS)؛ مؤسسة أبحاث المياه (U5R12a/4885a وU5R12a/4885b، إلى JW، وKS، وZY)؛ مكتب الابتكار والتكنولوجيا والصناعة (ITIB)، ومكتب التعليم (EDB) لحكومة منطقة هونغ كونغ الإدارية الخاصة، الصين (GSP266، إلى ZY)؛ الصندوق الخيري لنادي هونغ كونغ للفروسية (2024-0066، إلى ZY)؛ مجلس البحوث الأسترالي (LP210300584 وIE250100256، إلى JL)

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.