DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-025-02540-6
تاريخ النشر: 2026-02-11
المؤلف: Cuihong Song وآخرون
الموضوع الرئيسي: معالجة وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي
نظرة عامة
يتركز قطاع المياه العادمة بشكل متزايد على معالجة الانبعاثات الهاربة من الميثان (CH₄) وأكسيد النيتروز (N₂O). تلعب تقارير الجرد الوطنية (NIRs) دورًا حاسمًا في تتبع هذه الانبعاثات غير المرتبطة بثاني أكسيد الكربون؛ ومع ذلك، فإن فعاليتها تتعرض للخطر بسبب عدم اتساق منهجيات المحاسبة والتباين الإقليمي والزماني الكبير. يكشف تحليل عالمي لمحاسبة غازات الدفيئة (GHG) من المياه العادمة في تقارير الجرد الوطنية عن إغفالات كبيرة في الإبلاغ عن مسارات الانبعاثات الرئيسية، مما يؤدي إلى تقديرات منخفضة منهجية للانبعاثات القطاعية. بالنسبة لـ 38 دولة تم فحصها، تم تحديد فجوة غير مُبلغ عنها تتراوح بين 52.0-73.2 مليون طن متري (MMT) من انبعاثات CO₂ المعادلة سنويًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى المسارات التي تم تجاهلها وعدم الإبلاغ في المنشآت المركزية لمعالجة المياه العادمة. تشير هذه النتائج عند تعميمها عالميًا إلى أن حوالي 94-150 MMT CO₂e سنويًا قد تكون غير مُبلغ عنها، مما يبرز الحاجة الملحة لتحسين وتوحيد طرق المحاسبة في المراجعات المستقبلية لإرشادات الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC).
تزيد الطبيعة كثيفة الطاقة لمعالجة المياه العادمة، التي تمثل حوالي 0.8-4% من استهلاك الكهرباء العالمي، من تعقيد مشهد الانبعاثات، حيث إنها مصدر كبير لـ CH₄ وN₂O، مما يساهم في 5-6.5% من انبعاثات غازات الدفيئة غير المرتبطة بثاني أكسيد الكربون على مستوى العالم. مع استقرار أو انخفاض انبعاثات CO₂ المرتبطة بالطاقة مع الانتقال إلى أنظمة منخفضة الكربون، من المتوقع أن تزداد الأهمية النسبية لغازات الدفيئة غير المرتبطة بثاني أكسيد الكربون، مما يستلزم وجود محاسبة قوية لغازات الدفيئة لإبلاغ خطوط الأساس المناخية الموثوقة واستراتيجيات التخفيف الفعالة. تنشأ تعقيدات قياس الانبعاثات الهاربة بدقة من الطبيعة المتنوعة وغير المتجانسة لمسارات المياه العادمة، والتي تشمل الصرف الصحي غير المجمّع، والأنظمة اللامركزية، وأنظمة الجمع، ومنشآت المعالجة المركزية. بينما توفر إرشادات IPCC منهجيات أساسية لمحاسبة هذه الانبعاثات، لا تزال العديد من المسارات غير مغطاة بشكل كافٍ بسبب نقص البيانات، مما يؤدي إلى تباين كبير في الانبعاثات التي لا يتم التقاطها بواسطة عوامل الانبعاث الموحدة المستخدمة حاليًا.
طرق
تسلط قسم الطرق في الدراسة الضوء على التناقضات الكبيرة في المنهجيات والجداول الزمنية للإبلاغ عن تقارير الجرد الوطنية (NIRs) لانبعاثات غازات الدفيئة (GHG) من المياه العادمة عبر 38 دولة. اعتمد حوالي 50% من دول الملحق الأول إرشادات تحسين IPCC 2019، بينما قامت فقط المكسيك، وهي دولة غير منضمة للملحق الأول، بتنفيذ هذه المنهجية. يبرز هذا التباين الحاجة إلى جرد دقيق لغازات الدفيئة، لا سيما بالنسبة للدول المتقدمة التي ساهمت تاريخيًا بشكل أكبر في الانبعاثات العالمية. تزداد نسبة اعتماد إرشادات تحسين IPCC 2019 بين دول الملحق الأول، حيث ارتفع عدد الدول المتوافقة من خمسة في 2023 إلى 13 في 2025. في المقابل، تظهر الدول غير المنضمة للملحق الأول تأخيرات كبيرة في الإبلاغ، حيث تقدم بعض الدول، مثل مصر، بيانات قديمة تقريبًا بعقد من الزمن.
تختلف تغطية مسارات المياه العادمة في تقارير الجرد الوطنية بشكل كبير، حيث تشمل جرد الميثان (CH₄) عادةً من مسار إلى أربعة مسارات، بينما تغطي جرد أكسيد النيتروز (N₂O) من مسار إلى خمسة مسارات. تشمل المسارات المبلغ عنها بشكل شائع لـ CH₄ أنظمة الصرف الصحي ومحطات معالجة المياه العادمة (WRRFs)، بينما يتم الإبلاغ عن انبعاثات N₂O بشكل أساسي من مياه الصرف الناتجة عن WRRFs. غالبًا ما يتماشى استبعاد بعض المسارات مع إرشادات IPCC أو يرجع إلى تصنيفها كفئات غير رئيسية. يؤدي ذلك إلى تقديرات منخفضة محتملة لانبعاثات غازات الدفيئة، لا سيما في الاقتصادات الناشئة حيث تكون المسارات مثل المراحيض والمياه العادمة غير المعالجة شائعة. تجد الدراسة أنه بينما تحسنت محاسبة CH₄، لا يزال هناك حاجة ملحة لتعزيز قياس انبعاثات N₂O، خاصة في البلدان النامية. بشكل عام، تتراوح نسبة مسارات المياه العادمة المغطاة في تقارير الجرد الوطنية من 25% إلى 100% لـ CH₄ ومن 20% إلى 100% لـ N₂O، مما يشير إلى مستويات متفاوتة من الاكتمال في الإبلاغ عبر دول مختلفة.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التناقضات الكبيرة في الإبلاغ عن انبعاثات غازات الدفيئة (GHG) من معالجة المياه العادمة عبر دول مختلفة، ويرجع ذلك أساسًا إلى الاعتماد على عوامل انبعاث متباينة (EFs) وإغفال بعض مسارات المياه العادمة. يتم تصنيف عوامل الانبعاث إلى ثلاثة أنواع: القيم الافتراضية لـ IPCC، والتقديرات المستمدة من الخبراء، والقيم المقاسة. عادةً ما تكون الأخيرة أكثر تمثيلًا للظروف المحلية، لكنها غالبًا ما تكون محدودة في نطاقها، لا سيما بالنسبة لأنظمة الصرف الصحي ومنشآت استعادة موارد المياه العادمة (WRRFs). على سبيل المثال، تُعرف اليابان بقياساتها الشاملة لانبعاثات الميثان (CH₄) وأكسيد النيتروز (N₂O)، بينما تواصل العديد من الدول استخدام عوامل الانبعاث الافتراضية القديمة، مما يؤدي إلى تقديرات محتملة مرتفعة للانبعاثات.
يكشف التحليل عن فجوة كبيرة في الانبعاثات تبلغ 73.2 مليون طن متري من CO₂ المعادل (MMT CO₂e) عبر 38 دولة، مما يشكل حوالي 26.5% من إجمالي الانبعاثات المبلغ عنها من معالجة المياه العادمة المنزلية. تُعزى هذه الفجوة إلى حد كبير إلى المسارات التي تم إغفالها وعوامل الانبعاث القديمة، حيث تسهم الدول الناشئة والنامية بشكل كبير في العجز. تؤكد الورقة على الحاجة إلى أن تعتمد الدول إرشادات IPCC المحدثة وتطوير قياسات خاصة بكل دولة لتعزيز دقة الجرد الوطني. تُقترح أفضل الممارسات، بما في ذلك تصنيف WRRFs إلى فئات متميزة بناءً على عوامل الانبعاث المقاسة، كما هو موضح في حالة سويسرا واليابان، لتحسين موثوقية وقابلية مقارنة جرد غازات الدفيئة على مستوى العالم. يدعو المؤلفون إلى تحسين جمع البيانات، وتوحيد المنهجيات، وإدماج جميع مسارات المياه العادمة ذات الصلة لسد فجوة الانبعاثات وإبلاغ السياسات المناخية الفعالة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-025-02540-6
Publication Date: 2026-02-11
Author(s): Cuihong Song et al.
Primary Topic: Wastewater Treatment and Reuse
Overview
The wastewater sector is increasingly focused on addressing fugitive emissions of methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O). National Inventory Reports (NIRs) play a crucial role in tracking these non-CO₂ emissions; however, their effectiveness is compromised by inconsistent accounting methodologies and significant regional and temporal variability. A global analysis of wastewater greenhouse gas (GHG) accounting in NIRs reveals substantial omissions in reporting key emissions pathways, leading to systematic underestimations of sectoral emissions. For the 38 countries examined, an unreported gap of 52.0-73.2 million metric tons (MMT) of CO₂-equivalent emissions per year was identified, primarily due to overlooked pathways and underreporting at centralized wastewater facilities. Extrapolating these findings globally suggests that approximately 94-150 MMT CO₂e per year may be underreported, highlighting the urgent need for improved and standardized accounting methods in future revisions of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) guidelines.
The energy-intensive nature of wastewater treatment, which accounts for an estimated 0.8-4% of global electricity consumption, further complicates the emissions landscape, as it is a significant source of CH₄ and N₂O, contributing to 5-6.5% of global non-CO₂ GHG emissions. As energy-related CO₂ emissions stabilize or decline with the transition to low-carbon systems, the relative importance of non-CO₂ GHGs is expected to increase, necessitating robust GHG accounting to inform credible climate baselines and effective mitigation strategies. The complexity of accurately quantifying fugitive emissions arises from the diverse and heterogeneous nature of wastewater pathways, which include uncollected sanitation, decentralized systems, collection systems, and centralized treatment facilities. While IPCC guidelines provide foundational methodologies for accounting these emissions, many pathways remain inadequately covered due to insufficient data, resulting in significant variability in emissions that are not captured by the uniform emission factors currently in use.
Methods
The methods section of the study highlights significant inconsistencies in the methodologies and reporting timelines of National Inventory Reports (NIRs) for greenhouse gas (GHG) emissions from wastewater across 38 countries. Approximately 50% of Annex I countries have adopted the IPCC 2019 Refinement, while only Mexico, a non-Annex I country, has implemented this methodology. This discrepancy underscores the need for accurate GHG inventories, particularly for developed nations that have historically contributed more to global emissions. The adoption of the IPCC 2019 Refinement among Annex I countries is increasing, with the number of compliant countries rising from five in 2023 to 13 in 2025. In contrast, non-Annex I countries exhibit significant delays in reporting, with some, like Egypt, presenting data that is nearly a decade old.
The coverage of wastewater pathways in NIRs varies widely, with methane (CH₄) inventories typically including one to four pathways and nitrous oxide (N₂O) inventories covering one to five pathways. Commonly reported pathways for CH₄ include septic systems and wastewater treatment plants (WRRFs), while N₂O emissions are primarily reported from WRRFs effluent. The exclusion of certain pathways often aligns with IPCC guidelines or is due to their classification as non-key categories. This leads to potential underestimations of GHG emissions, particularly in emerging economies where pathways like latrines and untreated wastewater are prevalent. The study finds that while CH₄ accounting has improved, there remains a critical need for enhanced quantification of N₂O emissions, especially in developing countries. Overall, the percentage of wastewater pathways covered in NIRs ranges from 25% to 100% for CH₄ and 20% to 100% for N₂O, indicating varying levels of completeness in reporting across different nations.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights significant discrepancies in greenhouse gas (GHG) emissions reporting from wastewater treatment across various countries, primarily due to the reliance on varying emission factors (EFs) and the omission of certain wastewater pathways. Emission factors are categorized into three types: IPCC default values, expert-derived estimates, and measured values. The latter two are generally more representative of local conditions, yet they are often limited in scope, particularly for septic systems and wastewater resource recovery facilities (WRRFs). For instance, Japan is noted for its comprehensive measurements of methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) emissions, while many countries continue to use outdated default EFs, leading to potential overestimations of emissions.
The analysis reveals a substantial emissions gap of 73.2 million metric tons of CO₂ equivalent (MMT CO₂e) across 38 countries, which constitutes approximately 26.5% of the total reported emissions from domestic wastewater treatment. This gap is largely attributed to omitted pathways and outdated EFs, with emerging and developing countries contributing significantly to the shortfalls. The paper emphasizes the need for countries to adopt updated IPCC guidelines and develop country-specific measurements to enhance the accuracy of national inventories. Best practices are suggested, including the classification of WRRFs into distinct categories based on measured EFs, as exemplified by Switzerland and Japan, to improve the reliability and comparability of GHG inventories globally. The authors advocate for improved data collection, harmonization of methodologies, and the incorporation of all relevant wastewater pathways to close the emissions gap and inform effective climate policies.