河流是温室气体（GHG）二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的来源。由于人为活动，如农业施肥或排放经过处理的废水（这些废水通常含有较高浓度的营养物质），河流的这些排放量可能会增加。然而，人们对废水排放对河流温室气体排放的具体影响仍然知之甚少。Peterse et al. (2024)在 Science of the Total Environment上发表论文“ Wastewater-effluent discharge and incomplete denitrification drive riverine CO2, CH4 and N2O emissions”，研究了两条都受纳城市污水排放的河流：Linge 河和 Kromme Rijn 河。在上游、下游和排放地点测量了 CH4、N2O 和 CO2 的溶解浓度和通量，同时还测量了水体特性和沉积物成分。
使用 16S rRNA 基因测序分析了沉积物和水体中的微生物群落。这项研究评估了污水处理厂污水排放对两条河流温室气体排放的影响。对污水处理厂污水排放点上游和下游多个地点的温室气体排放进行了量化，并对其生化特性进行了描述。总体而言，从 Linge河 和 Kromme Rijn 河观测到的温室气体排放量与城市和农业环境中的富营养化河流相当。CO2排放量在大多数排放地点达到峰值，这可能是由于污水中存在溶解的 CO2。CH4 的排放量在下游 2 公里处最高，这表明在污水的碳和营养供应刺激下产甲烷。溶解性N2O的浓度与水体中的NO3含量密切相关。值得注意的是，产甲烷古菌在污水排放地点的下游更为丰富。不过，两条河流的整体微生物群落组成相对不受影响。总之，结果证明了污水排放与两条河流下游温室气体排放增加之间的明确联系。减轻污水对受纳河流的影响对于减少河流温室气体排放至关重要。
对污水处理厂污水排放点上游和下游多个地点的温室气体排放进行了量化，并对其生化特性进行了描述。此外，还描述了这些排放点上下游水体和沉积物中的微生物群落。
图1 Linge（a）和 Kromme Rijn 河（b）上的采样点。
图2 Linge（a）和 Kromme Rijn 河（b）横断面上的温室气体通量（CH4、CO2 和 N2O）。白色区域为第一个采样日，（a）中的灰色区域表示第二个采样日。橙色点表示排放位置。
图3 Linge（a）和 Kromme Rijn 河（b）横断面上溶解的温室气体浓度（CH4、CO2 和N2O）。
图4 溶解温室气体（CO2、CH4 和 N2O ）（a）和温室气体通量（b）（y 变量，绿色）的水柱预测因子（x 变量，黑色和灰色）偏最小二乘法（PLS）分析。
图5 根据 16S rRNA 基因扩增片段测序，Linge河沉积物（顶部 0-2 厘米和 2-5 厘米）和水体样本中的产甲烷古细菌、厌氧甲烷氧化古细菌和需氧氨氧化古细菌的相对丰度。
图6 基于16 S rRNA基因扩增子测序的林格河表层（0 - 2 cm）沉积物中细菌粪便指示物和人类病原体的相对丰度。初始群落组成在第一个污水处理厂污水排放位置（L1）上游500 m处（US）进行评估。所有其他样品均在下游500 m处（DS）采集。
本文研究了污水排放对小型河流温室气体排放和温室气体循环微生物群落的影响。污水处理厂排出的高溶解CO2浓度可能促使排放地点排出CO2碳。此外还观察到，排放地点下游2公里处的CH4排放量增加了5倍，这可能是由于污水中营养物质浓度增加，刺激了河流本身的生物生产。除了污水排放对N2O排放的可能影响外，两条河流的溶解N2O浓度也受到上游NO3来源的强烈影响。总体而言，本研究表明，废水处理排放是河流温室气体排放增加的潜在原因。考虑到河流生态系统的复杂性和温室气体动态的多面性，建议通过针对污水处理厂等点源和农业等分散源来减轻河流的营养负荷，这是减少河流温室气体排放的关键策略。
Peterse, I.F., Hendriks, L., Weideveld, S.T.J., Smolders, A.J.P., Lamers, L.P.M., Lücker, S.,Veraart, A.J., 2024. Wastewater-effluent discharge and incomplete denitrification drive riverine CO2, CH4 and N2O emissions. Science of The Total Environment. 175797.
编辑：杨凡艳
