来自 亚马逊盆地 到北方森林，从 湄公河 到喜马拉雅山麓，世界各地的河流正成为全球水电热潮中新建大型水坝的目标，水电热潮还旨在为爆炸式增长的人口提供饮用水，并促进地球河流的航行； 3,700 座新水坝——其中 847 座大于 100 兆瓦——计划建设。
但支持水电的一个有力论据现在看来要弱得多。 科学家们对大坝水库对世界大气和温室气体排放的全球影响进行了迄今为止最全面的评估。 这不是好消息。
在全球范围内，研究人员估计水库——联合国气候计划长期以来被认为是“零排放源”——贡献了 1.3% 的人为温室气体排放量。 研究作者写道，这种规模的排放量与稻田种植或生物质燃烧产生的排放量相当。
但是，尽管数量巨大，但这些水库排放量目前并未计入联合国政府间气候变化专门委员会 (UN IPCC) 的评估中。 事实上，根据联合国清洁发展机制，各国目前有资格为其新建的水坝获得碳信用额度。 该研究提出了水电是否应继续被视为绿色能源的问题。
水坝不是“零排放”
该研究发表在 生物科学, 观察二氧化碳 (CO2），甲烷（CH4) 和一氧化二氮 (N2O) 从六大洲的 267 个水库排放。 所研究的水库总面积超过 77,287 平方公里（29,841 平方英里）。 这相当于世界上所有水库表面积的四分之一左右，这些水库总面积为 305,723 平方公里（118,040 平方英里）——大致相当于英国和爱尔兰的总和。
“这项新研究证实，水库是甲烷的主要排放源，甲烷是一种特别具有侵略性的温室气体，”国际河流组织执行董事凯特霍纳说，并补充说水电大坝“不能再被视为清洁和绿色的电力来源。”
重要的是，该研究梳理了三种气体中每一种气体的相对排放贡献——这是一个至关重要的考虑因素，因为这些气体对全球温度有不同程度的影响。 甲烷和一氧化二氮的效力是二氧化碳的许多倍，一旦释放到大气中，它们的行为也会随着时间的推移而不同，这两个因素都与短期和长期排放目标政策相关。 在 100 年的时间范围内，甲烷对全球变暖的影响超过 30 倍，而一氧化二氮的影响几乎是 300 倍，大于 CO2.
但研究作者认为，未来 100 年对于确定旨在迅速遏制全球变暖和实现全球排放目标的气候变化政策而言，远不如未来 20 年重要。 巴黎协定. 并且由于甲烷“相对于 COXNUMX 在大气中的寿命相对较短（大气寿命约为十年）2 （大约几个世纪的大气寿命），”他们写道，CH4 “在较短的 20 年时间范围内具有更高的全球变暖潜能。”
事实上，甲烷的影响是二氧化碳的 86 倍2 在这两个十年的时间尺度上考虑时。 重要的是，该研究发现，在过去 90 年里，甲烷占水库排放造成的全球变暖影响的 20%。
泡沫的烦恼
从水库排放的甲烷中，约有一半以气泡的形式释放，这些气泡从沉积物中升起并穿过水柱到达水库表面。 该研究的合著者之一 Tonya DelSontro 说，被困在水柱中这些气泡内的气体“是甲烷到达大气层的最直接途径，而不会通过 [与] 氧气 [相互作用] 转化为二氧化碳。”魁北克大学，蒙特利尔。
因此，考虑甲烷气泡的贡献是准确估算水库排放量的重要组成部分，但测量它们具有挑战性。 DelSontro 解释说，气泡很难定位，他研究了瑞士、赞比亚和加拿大湖泊和水库的甲烷排放。
许多因素会影响气泡出现的时间和地点，以及研究人员检测到气泡的可能性，例如离海岸和河流流入的距离，以及水压和气压。 用于测量储层气体排放的方法也很重要，因为许多常用技术可能会完全忽略冒泡（称为沸腾）。 科学家们报告说，他们检查的研究中只有一半在甲烷排放测量中考虑了气泡——这意味着甲烷排放量被低估了。
在他们的计算中包括沸腾的水库排放估计平均是没有计算的两倍，但甲烷气泡的贡献“也是高度可变的，占总 CH 的 0% 到 99.6%4 通量[排放到大气中的甲烷]，”科学家们写道。 “这凸显了测量两种 CH 的重要性4 排放量，以估算水库地表水的总通量。”
水库排放机制
什么决定了给定水库排放多少温室气体？ 以前的研究指出了纬度的重要性，热带水库——例如那些计划或正在建设的热带水库 Amazon – 被视为排放重量级人物。 但这项最新研究发现，中纬度水库可能是同样高的甲烷排放源。 与其纬度本身无关紧要，甲烷排放量最好通过水库营养丰富度来预测。
如果养分和有机物质——能够维持微生物和藻类种群——丰富，甲烷排放量就会更高。 在热带森林水库中经常会出现这种情况，因为在水库首次蓄水时可能会淹没大量植被。 但作者发现了其他潜在的高甲烷排放源：在其他纬度的高产农业区建造的水库——养分和有机物可能从集水区渗入水库。
新研究还确定水温是一个重要因素，温度较高的水会促进微生物和藻类的活动。 随着全球气温上升，这将如何发挥作用尚不确定，但研究人员警告说，随着全球大气变暖加热地球的水库，可能会产生“潜在的正反馈循环”。
DelSontro 解释说，“未来的气候变化、人口压力、农业增加和其他土地利用变化可能会导致淡水中的养分输入增加，从而刺激生产（例如藻类大量繁殖），并可能导致更高的甲烷排放率。” 大气中更多的甲烷意味着气候变暖，这反过来又会促进水库中藻类和微生物的生长，导致更多的温室气体排放，从而使气候进一步变暖。
该研究还强调了其他重要的排放途径，这些途径在计算水库排放时通常没有考虑在内，需要进一步研究。 这些包括来自“水位下降区”的排放，这些区域随着水位波动而反复暴露和淹没； “脱气”，因为水在涡轮机和溢洪道中曝气； 和立木的分解，已知是热带水库排放的主要贡献者，但其他地方没有研究。
全球排放预算
作者提醒说，预计未来几十年水库面积将增加近一倍，因此需要仔细权衡新水坝的好处和建造它们的成本：847 座大坝（超过 100 兆瓦）和 2,853 座小坝（超过 1 兆瓦） ) 目前世界各地都在规划或建设水电项目。
研究人员认为，重要的是，国际政策不应再忽视水库排放的温室气体，而应将其纳入“未来的联合国 IPCC [政府间气候变化专门委员会] 预算和其他人为 GHG [温室气体] 排放清单中， ” 尤其是甲烷排放量在水库使用寿命的前 20 年影响最大。
2015 年，亚马逊国家研究所的菲利普·费尔恩赛德 (Philip Fearnside) 写道：“水电大坝在排放清单和减排方面的作用一直被系统性地忽视，”并且迫切需要解决。
“多年来，国际河流组织一直主张将水库排放纳入国家温室气体清单，”霍纳补充道，“IPCC 在重新考虑此类清单的方法时，不应再放过大坝建设者。”
Fearnside 强调了 IPCC 在考虑水库排放时的另一个重大遗漏：土地利用变化，例如森林砍伐，这通常伴随着大坝建设。 霍纳提出了同样的问题：“例如，在亚马逊、中非和东南亚的水电项目经常开辟原始森林地区以供砍伐森林。 该研究的结果是保守的，因为他们没有考虑这种额外的森林砍伐造成的大量排放。”
除了温室气体排放之外，许多额外的环境和社会影响通常伴随着大坝开发，如 Amazon， 湄公河 和 别处: 社区流离失所, 水生和陆地栖息地发生不可逆转的改变, 渔业受到负面影响, 迁移模式受阻和 水和养分循环中断.
科学家们建议，如果水坝位于营养源的上游，并且如果水库集水区的营养水平降低，则水库产生的一些排放可以减少。 在淹没之前清除植被是减少甲烷排放量初始峰值的另一种策略。 然而，霍纳警告说，“清除后的生物质仍会排放二氧化碳2 当它燃烧或分解时，沉积在水库中的有机物的长期排放是不可避免的。”
DelSontro 在魁北克湖中正在进行的研究表明，了解温度和营养物质之间的相互作用对于准确预测温室气体排放量非常重要。 “这些类型的预测因子是包括我在内的一些人正在寻找的，以更好地帮助我们预测面对全球环境变化时淡水温室气体预算的潜在变化。”
“特别是对于水库，重要的是要了解这些水体有可能排放温室气体，即使是帮助生产'清洁'和'绿色'能源形式的水力发电水库也是如此，”她总结道。 “因此，潜在的水库项目应包括环境评估，其中包括潜在的温室气体排放，同时牢记必须考虑自然生态系统的排放。”
霍纳对新的水电大坝采取了更大胆的立场：“在风能和太阳能变得便宜和丰富的时候，这样的温室气体排放是不合理的。”
