从全球城市视角解码水系统碳中和

林家良 ,  刘刚 ,  Anne Marieke Motelica-Wagenaar ,  Jan Peter van der Hoek

工程（英文） ›› 2022, Vol. 14 ›› Issue (7) : 77 -85.

工程（英文） ›› 2022, Vol. 14 ›› Issue (7) : 77 -85. DOI: 10.1016/j.eng.2022.04.012

从全球城市视角解码水系统碳中和

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Toward Carbon-Neutral Water Systems: Insights from Global Cities

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摘要

当前，很多城市已做出碳中和承诺，城市水系统也可以为构建碳中和城市贡献力量。本研究采用多城市时序分析法，评估了阿姆斯特丹、墨尔本、纽约和东京等四个城市，在水系统温室气体（GHG）排放管理方 面的进展情况及经验教训。这些城市在水系统温室气体减排目标制定和排放情况报告方面，一直走在世界前列。尽管这些年来多次'反弹'，但相比十多年前，这4个城市水系统的温室气体排放量都有所下降，近三年平均减排量达到13%~32%。温室气体排放量下降归功于多种工程措施，如太阳能和小型水力发电、沼气定价、污泥消化、焚烧及曝气系统优化等。与此同时，这些城市认识到，在实现碳中和目标的道路上仍有众多挑战，包括动态变化的需水量和降雨量、碳密集型防洪和供水战略、满足新的空气和水质标准以及修正温室气体排放核算方法等。本研究也证实，水系统靠自身实现碳中和十分困难，必须扩大常规的系统边界，统筹外部的工程和非工程机会，携手其他行业共同构建碳中和城市。

Abstract

Many cities have pledged to achieve carbon neutrality. The urban water industry can also contribute its share to a carbon-neutral future. Using a multi-city time-series analysis approach, this study aims to assess the progress and lessons learned from the greenhouse gas (GHG) emissions management of urban water systems in four global cities: Amsterdam, Melbourne, New York City, and Tokyo. These cities are advanced in setting GHG emissions reduction targets and reporting GHG emissions in their water industries. All four cities have reduced the GHG emissions in their water industries, compared with those from more than a decade ago (i.e., the latest three-year moving averages are 13%–32% lower), although the emissions have ″rebounded″ multiple times over the years. The emissions reductions were mainly due to various engineering opportunities such as solar and mini-hydro power generation, biogas valorization, sludge digestion and incineration optimization, and aeration system optimization. These cities have recognized the many challenges in reaching carbon-neutrality goals, which include fluctuating water demand and rainfall, more carbon-intensive flood-prevention and water-supply strategies, meeting new air and water quality standards, and revising GHG emissions accounting methods. This study has also shown that it is difficult for the water industry to achieve carbon neutrality on its own. A collaborative approach with other sectors is needed when aiming toward the city's carbon-neutrality goal. Such an approach involves expanding the usual system boundary of the water industry to externally tap into both engineering and non-engineering opportunities.

关键词

城市水系统 / 温室气体排放 / 全球城市 / 缓解气候变化 / 碳中和

Key words

Urban water / Greenhouse gas emissions / Cities / Climate change mitigation / Carbon neutrality

引用本文

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林家良,刘刚,Anne Marieke Motelica-Wagenaar,Jan Peter van der Hoek. 从全球城市视角解码水系统碳中和[J]. 工程（英文）, 2022, 14(7): 77-85 DOI:10.1016/j.eng.2022.04.012

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1、 引言

在缓解全球气候变化的快速跟进和变革行动中，城市被公认为发挥着重要作用[1]，许多城市都做出了实现碳中和的承诺[2]。城市水系统通过提高能源效率、减少污水处理的直接排放、提高水源的最终使用效率以及回收能源和养分等方式，为碳中和的未来贡献自己的一份力量[3‒4]。城市水系统温室气体（GHG）排放很大程度上与能源使用相关[5]。大量文献中曾评估过能源相关的温室气体排放情况[6]。在水系统中，减少GHG排放最简单的方法通常是提高能源效率[7]；此外，现今越来越多地采用可再生能源[8‒9]和厌氧消化污水污泥[10‒11]。许多研究对实现能源中和（或者甚至是能源输出）城市污水处理的潜力进行了评估[12‒15]。能源中和操作可以避免与能源相关的GHG排放，而能源输出操作可以抵消来自污水处理的直接GHG排放。

除能源相关的范围2的GHG排放（主要涉及购买电力），范围1的直接GHG排放[如燃料燃烧、氧化亚氮（N2O）排放、甲烷排放]是污水处理的关注焦点[16‒17]。在N2O排放[18‒19]机制、实际污水厂中测量和模拟N2O 排放测量和模拟[20‒21]、N2O减排策略[22]等方面，已经开展了大量的技术研究。此外，还有大量的文献评估了范围3的间接GHG排放（如化学品和材料供应），通常采用城市水系统基础设施的生命周期研究法和碳足迹分析法[23‒25]。除城市水系统基础设施的排放之外，少量研究还提倡拓宽系统边界，包括水源最终用途方面与水相关GHG排放管理[26‒27]。

虽然已有水系统相关的GHG管理研究（即能源使用、直接排放和范围3排放量核算），但是城市尺度的水系统GHG管理研究仍然十分有限。此外，绝大部分有关城市水系统GHG排放的研究，仅针对个别城市或者短期研究（如Wu等[23]、Zhou等[28]），缺少采用多城市分析方法或时序分析方法评估城市水系统的GHG排放情况的研究。

因此，本研究中我们通过多个城市历史GHG排放的时序数据，对比研究了城市水系统的GHG排放管理情况。多城市分析能促进城市间相互借鉴[29]、保障分析标准化[30]，并且有助于认识到地理空间特征的影响[31]。Venkatesh等[31]评估了与南特、奥斯陆、都灵、多伦多这4个城市的水系统基础设施能源使用相关的GHG排放。Mo等[32]量化了在坦帕湾和圣地亚哥使用不同类型的水源直到2030年产生的GHG排放影响。

GHG排放时序分析有助于确定趋势、模式和潜在驱动因素[33‒34]。Van der Hoek等[35]解释了在1990—2013年间，阿姆斯特丹城市水系统通过节能、工艺优化以及可再生能源的使用实现了GHG减排。Zhang等[24]报道了在2006—2012年间，中国城市供水公用设施的GHG排放有所增加。

本研究旨在评估全球4个城市（阿姆斯特丹、纽约、墨尔本和东京）中城市水系统GHG排放管理的进展情况以及从中吸取的经验教训。选择这些城市的原因在于：①全市范围内的GHG减排目标；②例行报告水系统的GHG排放情况；③时序数据至少从21世纪初开始。本研究并非是直接比较这4个城市，而是着重于每个城市水系统的发展。

2、 案例研究城市

2.1 阿姆斯特丹

阿姆斯特丹的气候目标是较1990年而言，到2030年GHG排放量下降55%，到2050年，GHG排放量下降95% [36]。Waternet（阿姆斯特丹及其周边的公用供水公司）负责阿姆斯特丹市内与水相关的活动，包括供应饮用水、下水道、污水处理、地表水管理、地下水管理、防洪以及运河管理[35]。该公司大约为120万人提供服务，隶属于阿姆斯特丹市以及阿姆斯特尔、古特和费赫特地区水务局。

2.2 纽约

纽约的目标是到2050年实现碳中和[37]。纽约市环境保护署管理城市的供水、下水道以及污水处理，为约850万人提供服务。由流域内的水库借助重力供水。纽约与其他三个城市不同，供水和污水处理的GHG排放清单由市政府与其他所有城市部门（如建筑、运输、固体废物部门）一起报告，而不是由水系统报告。

2.3 墨尔本

维多利亚州的首府位于墨尔本，根据2017年《气候变化法案》的规定，该州制定了到2050年实现净零GHG排放的目标[38]。Melbourne Water属于国有公用事业公司，负责墨尔本市内的供水集水区管理、散装供水和污水处理。水由三家供水零售商分销，为大约500万人提供服务。Melbourne Water承诺到2025年减少一半排放量，到2030年实现净零排放目标。墨尔本拥有相互连通的水库群，绝大部分借助重力供水。近年来，为应对长达10年的干旱问题，修建了跨流域调水管道和海水淡化厂[39]。在干旱年份运行时，两者的能耗都较高。

2.4 东京

东京的气候目标是到2030年，GHG排放量下降30%（较2000年而言），到2050年，实现GHG零排放[40]。东京都水道局大约为1360万人供水，下水道局负责管理下水道和污水处理。下水道局的目标是到2030年，GHG排放量比2020年减少30% [41]。

3、 材料与方法

3.1 概述

我们首先收集和汇编这4个城市水系统的时序年度GHG排放数据（见附录A）。在分析中，我们首先讨论了这些城市有关碳中和城市水系统的进展情况，参考了每座城市已经实现的GHG减排机会。随后讨论了从这4个城市对城市水系统GHG排放管理中汲取的经验教训，以及如何使这些见解适用于全球其他致力于碳中和水系统的城市。

3.2 数据收集和汇编

我们收集了阿姆斯特丹、墨尔本、纽约和东京水系统的GHG排放时序数据。每座城市的时序范围各不相同。GHG排放按照范围进行了细分（如有）。我们采用了其报告的历史数据（即在调查历史变化时），但纽约市的数据除外。GHG排放核算方法经过了修正，但这几座城市绝大部分的水系统并未重新计算早些年报告的GHG排放数据。表1概述了这4个城市的GHG排放数据及其他信息。

表1 4个城市的概述

CityYearsScope of emissionsGHG data sources dPopulation served in 2019Volume of water supplied in 2019Volume of wastewater collected and treated in 2019
Amsterdam1990, 2004, 2007‒2020Scopes 1, 2, and 3 aInternal data from Waternet1.1 million95 GL125 GL
Melbourne2001‒2020Scopes 1 and 2 bAnnual reports from Melbourne Water5.1 million449 GL347 GL
New York City2006‒2019Scopes 1 and 2New York City GHG Inventory from the City of New York8.4 million1638 GL2158 GL
Tokyo2000, 2008‒2019Scopes 1, 2, and 3 cAnnual environmental reports from the Bureau of Waterworks, and Bureau of Sewerage, Tokyo Metropolitan Government13.6 million1543 GL1710 GL

每个城市水系统的边界遵循当地水系统的边界。我们仅考虑了与这些城市中水系统相关的GHG排放（即运行水系统基础设施产生的GHG排放）。虽然我们认识到水的最终用途产生了大量的水相关GHG排放[27]，但是由于缺乏数据以及预估排放量的稳健方法，我们并未将该部分排放量纳入本研究中。

《温室气体议定书——企业核算与报告准则》针对机构的GHG排放设定了三个范围[42]。范围1包括机构控制的资源所产生的直接GHG排放。范围2指与机构使用购买电、蒸汽、加热和冷却相关的间接GHG排放。这些排放发生在生产和供应能源商品的公用事业公司外部。范围3包括由于机构活动产生的所有其他GHG排放。这些排放并非由机构所有或控制的资源所产生的。例如，就城市水系统而言，范围1包括污水处理设施产生的甲烷和氧化亚氮排放，范围2包括过程用电，范围3包括化学品使用和建筑材料。

3.3 多城市分析

除了汇编每座城市的GHG排放清单外，我们还审视了城市中水系统的GHG排放管理计划。我们还特别审视了已经实现或计划实现的GHG减排机会（工程和非工程机会）。结合历史GHG排放时序趋势，其构成了讨论下述两个问题的依据：①向4个城市水系统学习的水相关GHG排放管理经验和教训；②如何将这些见解用于全球其他致力于碳中和水系统的城市。

4、 结果和讨论

4.1 全球城市水系统的GHG排放趋势

图1展示了全球4个城市水系统的GHG排放时序趋势。虽然4个城市水系统的GHG排放量这些年多次“反弹”（主要是由于修正了核算方法或实际用电量增加），但是较首个报告年而言，GHG排放量方面均有所下降。最近三年的动态平衡如下：阿姆斯特丹减排32%，墨尔本减排17%，纽约减排18%，东京减排13%。这4个城市的GHG排放量各不相同，主要是由于人口规模、供水组合以及核算的GHG排放范围的差异。阿姆斯特丹、墨尔本、纽约和东京在GHG排放方面存在较大的差异。

图1 阿姆斯特丹、墨尔本、纽约和东京各个水系统的年度GHG排放量（按范围和组成部分细分）。kt CO2 eq：1000 t CO2当量。

阿姆斯特丹（2016年）、墨尔本（2016年）和东京（2015年）的GHG排放量在一年的时序中逐渐增加。阿姆斯特丹的增加主要在于预估下水道和污水处理厂（WWPT）产生的直接排放的方法有所变化（即范围1排放）。墨尔本的增加是因为澳大利亚国家GHG及能源申报（NGER）系统更改了预估污水处理排放（即范围1排放）的指导方针。东京的增加是因为电网的GHG排放因子（并非每年更新）增加（由于减少了核能的使用）（即范围2排放）。以阿姆斯特丹和墨尔本为例，即使修正了GHG排放核算方法，这两个城市也没有重新计算其按购置价格计算的价值。

抵消是减少GHG净排放的重要手段。在这方面，抵消是指减少其他地方（在水系统的三个排放范围之外）的GHG排放，以补偿水系统的排放。在这些城市中，其中三个城市采用了不同类型的抵消方式，如改善沼气输出（阿姆斯特丹）、从污泥焚烧中输出热量（阿姆斯特丹）、购买可再生能源证书/GHG减排证书（墨尔本）和流域森林管理（东京）。

在阿姆斯特丹，范围1排放量的增加是由于早些年低估了来自下水道和污水处理厂的直接排放量（CH4和N2O）。近年来，通过采购可再生能源发电（即直接纳入范围2排放，而不是显示为抵消），范围2排放量已减至最低。范围3排放包括残留材料运输和加工、化学品生产和运输、建筑材料和管道材料、污泥运输和商务旅行。从各个系统组件的排放量来看，下水道和污水处理分别占2020年范围1总排放量的4%和93%，而污水处理占范围2总排放量的100%。主要的抵消机会包括废物污泥焚烧输出的热量、太阳能发电的电力输出、沼气发电的能源输出以及水系统回收材料（如方解石、鸟粪石、芦苇）的使用。

对于墨尔本，按时间序列分列的GHG清单是根据系统组件进行呈现。2020年，范围1和范围2的排放量分别占总排放量的48.9%和51.1%，而范围3的排放量未包括在内[43]。供水系统的能源使用（以及相关的GHG排放）取决于所使用的水源的组合，因为重力供水的地表水、脱盐水和流域间调水的组合在多雨年和干旱年之间差异很大[39]。此外，污水处理的GHG排放取决于年降雨量，因为雨水会大量渗入（即2020年的降雨量比2019年更多）。此外，自2013年以来，尚未购买碳补偿，这可能与澳大利亚取消碳定价机制有关。

在纽约市，GHG排放长期以来一直在下降，特别是污水处理设施的GHG排放。电网电力的碳排放强度较低（即从煤炭发电转向天然气发电，以及建设了新的、更高效的天然气发电厂），有助于减少碳排放，同时也减少了污水处理过程中挥发性和过程性氧化亚氮和甲烷的排放[44]。2008—2019年期间，氧化亚氮和甲烷排放量分别下降了13%和58% [37]。与墨尔本类似，纽约的重力供水系统具有范围2排放量低的特点。

在东京，虽然不同排放范围的相对排放量发生了变化，但在时间序列的第一年和最后一年之间没有看到GHG排放的下降。电力消耗的范围2排放仍然是主要原因。能源效率提高的积极影响已被电网电力排放强度的增加所抵消[45]。

4.2 来自全球城市的观察

4.2.1. 工程机会的作用

这4个城市都在不同程度上实施或计划实施工程机会，以减少其供水系统的GHG排放。在这里，“工程机会”是指对供水系统进行物理或操作变更的机会。这些机会可以分为节能、可再生能源发电、热量回收、减少直接排放的工艺优化以及减少挥发性排放。当地环境（例如，阿姆斯特丹为冷能回收提供冷却的气候，墨尔本为小型水力发电提供重力供水系统）影响着每个城市实施的工程机会。

在阿姆斯特丹，水系统通过一系列工程和非工程机会的组合来实现减少5×104 t CO2当量（t CO2 eq）的目标（图2）。例如，工程机会包括优化阿姆斯特丹西部污水处理厂（WWPT）污泥消化、安装太阳能电池板、WWPT和污水泵站使用更节能的水泵，以及输出改善的沼气。总的来说，这些工程机会有助于实现总减排目标中的大部分减排目标。

图2 在阿姆斯特丹实现5×104 t CO2当量GHG减排目标的机会组合。WWTP：污水处理厂；WPK：Weesperkarspel。

在墨尔本，从污水处理过程中收集的沼气用于发电，已经能够满足其两个主要污水处理厂的电力需求，其中，西部污水处理厂的80%和东部污水处理厂的30% [46]。墨尔本的重力供水系统也可以大量使用小型水力发电[47]。

在纽约市，逸散性甲烷和N2O氧化亚氮排放的管理有助于污水处理的GHG排放的净减少[44]（图3）。对2006—2015年净减少背后的驱动因素进行分解，发现电网发电效率（即外部因素）实际上对减排做出了最大的贡献，其通过将发电的燃料来源由煤炭转为天然气，并建设效率更高的天然气发电厂。这些发现表明，除非电网允许购买“绿色能源”，或者水系统自己发电，否则水系统不能完全控制其范围2排放。

图3 2006—2015年纽约市污水处理GHG排放变化的驱动因素[44]。

在东京，供水和污水处理方面减少GHG排放的工程机会包括：改善污泥焚烧，减少N2O排放；可再生能源发电（即小型水力发电和太阳能光伏发电）；安装节能扩散器、泵和污泥脱水机；余热利用；曝气系统优化；以及污泥碳化[40‒41,48]。

虽然有很多工程机会，但水系统需要选择那些具有成本效益的机会[49]，以最大限度地降低对客户水费的影响[50]。然而，水系统在其管辖范围内不太可能拥有足够的具有成本效益的工程机会来实现碳中和。因此，为实现城市水系统碳中和，需要扩大技术与管理的边界，考虑产生抵消额度的工程机会（范围3），如热能回收与供应、节水设备、污泥和食物垃圾的共同消化等。虽然量化从水系统生产和输出过剩可再生能源到电力或供气网的额度可能更容易，但要量化其他一些机会（如热水系统通电和安装节水设备）的额度则具有挑战性。

4.2.2. 扩大GHG减排机会的系统边界

一个重要的问题是，水系统应该在何处划定管理与水相关的GHG排放的系统边界。与水相关的某些类型的GHG排放，如储层甲烷排放[51]、地表水/泥炭地排放[52]和水最终用途排放[5]，可能比水系统资产的排放更显著。虽然水系统在大多数情况下没有管理这类与水相关的GHG排放的法定责任，但它是在管理这类排放方面最有影响力和具有相关知识的实体。因此，对于水相关的GHG排放的管理，水系统是填补这一空白的最合适实体。

对这4个城市的分析表明，当水系统将其系统边界扩展到包含供水和污水处理服务提供商时，许多“外部”工程机会可以有利地促进城市的碳中和目标。例如，阿姆斯特丹已经证明，从饮用水中进行冷能回收可以为血库提供冷却能力，从而可以减少血库的能源使用和相关的GHG排放[53]。纽约市一直在探索水最终用途机会，如低流量水装置、实用可控电热水器（可降低用电高峰），以及电气化的家庭热水系统[37]。这些机会将需要产生抵消额度的机制[54]。

为了扩大系统边界，有必要采用与水相关的GHG排放管理的系统方法。许多工程机会具有更广泛的系统性影响。因此，为了避免非预期的GHG排放后果，更好地评估这些机会，最好根据其生命周期影响来评估。例如，饮用水集中软化可减少终端用户[55]的GHG排放。

4.2.3. GHG排放核算

修订GHG排放核算方法或估计GHG减排潜力的机会（随着新知识的发展）可能对在原计划的时间框架内实现碳中和构成挑战。当GHG排放核算方法被修订时，参考基准或业务常态基准基本上会发生“变动”。阿姆斯特丹、纽约市和墨尔本的情况就是如此，尤其是在量化下水道和污水处理的范围1直接排放方面。

关于GHG排放核算的另一个重要问题是，水系统是否应该计入范围3的排放（亦请参见第4.2.2节的讨论）。在GHG协议中，范围3的排放是“可选的”。如果每个机构都能够实现范围1和范围2的零排放，那么范围3的排放也将实现碳中和。然而，包含范围3的排放确实有助于水系统通过利用“外部”机会（如第4.2.2节所述）更有效地减少排放；这也激励其他机构减少排放。

4.2.4. 实现碳中和城市的合作方式

城市水系统靠自身实现碳中和十分困难。为了以气候科学要求的规模和速度实现城市的碳中和目标，水务部门必须与其他部门合作，如能源部门[56]、农业部门[52]和食品加工部门[47]。以阿姆斯特丹为例，该市的水务部门与商业部门合作，该部门是回收资源的“最终用户”；例如，为血库提供冷却能力（来自饮用水）[53]，销售回收的原材料（来自饮用水和废水）及其衍生产品[57]。这种合作方式为实现水系统减排目标贡献了一半以上的GHG减排量（图2）。以纽约市为例，该市的水务部门与国家电网（一家由投资者拥有的电力和天然气公用事业公司）合作，利用垃圾填埋场的污泥和食物垃圾进行厌氧消化，生产符合管道外输标准的生物甲烷[37]。这一合作关系使该市能够向国家电网发放特许经营许可证，以作为一项受监管的天然气公用事业，对生物甲烷进行清洁和销售[56]。

4.3 对全球水相关GHG排放管理的影响

这4个城市及其他地区的水系统已经认识到，实现碳中和目标面临诸多挑战。这些挑战包括需水量和降雨量的波动[40,43]、需要实施更多的碳密集型防洪战略[41]、在干旱年份需要利用更多的能源密集型水源[58]、满足新的空气和水质标准[44]、实施分布式能源的监管壁垒[56]以及修订GHG排放核算方法（第4.2.3节）。其他城市在通往碳中和水系统的道路上也需要克服其中的一些挑战。

世界各地的城市都可以增强管理与水相关的GHG排放的能力。第一，对任何城市来说，量化与水相关的GHG排放的参考或业务常规基准都是至关重要的。为了制定一个真正的碳中和目标，需要一个强有力的基准。第二，各国可以建立国民核算、基准和报告体系，实现水系统GHG排放的年度报告，如澳大利亚的《国民绩效报告》[59]。年度内部数据可以特别翔实且可操作[60]。第三，必须向水务部门（以及任何其他城市部门）提供当地电网电力的官方最新排放系数，以便他们准确追踪其范围2的排放，该排放量在所有4个城市和其他城市中都很显著。第四，范围2排放的重要性意味着，考虑到整个电力系统的脱碳进程可能进行缓慢，水系统必须投资于可再生能源或购买可再生能源证书，以更主动地减少其范围2的排放。第五，需要制定一种协作的方法（第4.2.4节），以确定每个城市作为一个整体的优化机会，而不仅仅是城市的水系统。

许多地方环境可以影响城市水系统的碳中和途径。例如，从污水污泥的厌氧消化或与有机原料共消化中回收沼气是一个重大的工程机会，但其成功取决于多个当地因素。利用沼气的经济可行性一般受到WWPT规模的限制[47]。在欧洲国家，禁止使用垃圾填埋场的有机废物被视为发展沼气市场的一项重要影响政策[9]。在中国，污水污泥中有机物含量较低，使厌氧消化不利于沼气定价[61]。

地方环境的另一个例子涉及城市水系统的分散组成部分。在澳大利亚，家用雨水罐在千禧年干旱期间变得流行起来。这些雨水罐提供的水可能比集中式水源更耗能，然而这种能源使用和相关的GHG排放并没有被计入水系统[62]。在中国，增压泵普遍被用于高层建筑的供水[63]，并且可以为城市供水提供很大一部分能源。在东京，水系统提倡高层建筑的“直接供水”，即饮用水直接从供水网络（可能需要增压泵）向居民提供，而不是从屋顶水箱供水（正在逐步淘汰）[40]。

正如本文所分析的4个城市的进展情况所显示的，仅靠工程机会（特别是当限于水系统时）不太可能有效地引导城市水系统实现碳中和。非工程机会和工程机会一样重要，这些城市已经探索了许多非工程机会。在阿姆斯特丹，水系统使用CO2影子价格来评估GHG减排机会，与阿姆斯特丹市政府的价格一致[64]。在墨尔本，研究表明，水资源需求方面的管理可以提供GHG减排潜力[39,65]。这种方法更注重所有减少GHG排放的机会。

5、 结论

我们对全球4个城市的城市水系统的GHG排放管理进行了时间序列分析：阿姆斯特丹、墨尔本、纽约和东京。这些城市在制定GHG减排目标方面相对超前。这种城市规模的分析可以对特定水和废水基础设施的能源和GHG管理的现有研究进行补充。我们分析得出的关键见解如下：

• 与十多年前相比，这4个城市的水系统GHG排放都有所下降，最近三年的移动平均值降低了13%~32%。由于会计核算方法的修正或实际用电量的增加，排放量在过去几年里似乎出现多次“反弹”。

• 这4个城市的GHG减排主要得益于各种工程机会，如太阳能和小型水力发电、沼气定价、污泥消化焚烧优化以及曝气系统优化。

• 这4个城市在实现碳中和目标的道路上认识到存在众多挑战，包括动态变化的需水量和降水量、更加碳密集的防洪和供水战略、满足新的空气和水质标准以及修正GHG排放计算方法。

• 世界各地的城市都可以增强管理与水相关的GHG排放的能力，例如，通过建立一个与水相关的GHG排放业务常规基准来设定减排目标，并建立国民核算、基准和报告系统，从而实现水系统的GHG排放的年度报告。

• 城市水系统很难凭借自身的工程机会实现碳中和，因为其系统边界有限。该行业必须与其他部门合作，以利用外部工程和非工程机会。

• 未来的研究包括：①回顾全球水系统使用的GHG排放核算框架；②制定水系统的工程和非工程GHG减排机会清单；③研究如何为水系统建立一个有利的环境，以支持对“未核算”的水相关排放的管理，如水库甲烷排放、地表水/泥炭地排放和水最终用途排放。

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