世界各地，污水从管道中涌入河流和海洋，威胁着人类和水生生态系统的健康。哥伦比亚大学地球研究所的地理学家 Cascade Tuholske 说，虽然长期以来已知一些个别地点是沿海污染的主要来源，但“我们从未对问题的严重程度有一个全球性的了解”。他和他的同事们通过计算人类废水中粪便病原体和氮（会引发有害藻类大量繁殖并产生缺氧死亡区）的含量，对这个问题进行了广泛的考察，在全球近 135,000 个地点被冲入海洋。他们发现，他们可以将大约一半的氮污染 归因于仅 25 个地点，并且大约一半的病原体也来自 25 个来源，在某些情况下是相同的来源。
研究人员表示，本周发表在《PLOS One》上的这些发现可以为国际合作提供信息，并帮助政策制定者为受污染地区选择最有效的污水处理策略。
Tuholske 说，许多研究人类活动对沿海生态系统影响的科学家都专注于农业径流，因为流入海洋的肥料携带大量营养物质和病原体，会危害海洋环境。但加州大学欧文分校的海洋科学家 Joleah Lamb 说，人类污水的影响受到的关注要少得多，她没有参与这项研究。部分原因可能是，与垃圾或石油泄漏不同，污水在水中可能是看不见的。“我曾被带到看起来美丽而干净的海滩，”Lamb 说。“但是，当我们开始检测水质时，水中存在大量的人类病原体。”
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Tuholske 解释说，处理污水的方法有很多种，每种方法都有优点和缺点。例如，污水处理厂可以彻底过滤病原体，但在去除氮方面效果较差。它们的建造、运营和维护成本也很高。化粪池系统更便宜，可以捕获大部分氮，但它们在防止病原体进入环境方面的效果较差。Tuholske 说，确定污水携带的氮和病原体是单独问题还是组合问题，可以帮助政策制定者确定最有效的解决方案。
为了弥合这一信息差距，Tuholske 和他的同事分析了世界各地城市和农村社区的人口统计数据。他们还研究了这些社区获得不同类型污水处理的途径，以及蛋白质消耗的国家统计数据，这有助于他们计算出人们的废物可能含有多少氮。研究人员利用这些信息建立了一个全球网格，显示污水中的氮和病原体来自哪里，以及这些污水是如何处理的。然后，他们将这个污水源网格与流域（汇入河流等水体的区域）的地图边界以及对污染敏感的珊瑚礁和海草床的位置相结合。
该团队发现，在全球范围内，进入海洋的污水所含氮量约为全球农业径流污染的 40%。这个数字表明，即使污水不太明显，它也贡献了大量的营养污染。此外，研究人员表明，来自人类污水的氮到达了约 58% 的世界珊瑚礁和 88% 的海草床。这两种沿海生态系统都是重要的野生动物栖息地，可以通过固碳来帮助减缓气候变化。
Tuholske 和他的同事还发现，污水污染是一个高度集中的问题。分析的流域中有一半几乎没有将污水氮或病原体冲入海洋。仅 25 个流域（分布在几乎每个大陆，横跨多个国家）就贡献了约 46% 的废水氮。相同数量的流域贡献了海水中 51% 的污水传播病原体。污水氮的主要来源包括中国的长江流域（占总量的 11%）、北非的尼罗河、美国的密西西比河、阿根廷的巴拉那河和欧洲的多瑙河。
研究人员指出，氮和病原体的贡献并非总是相关的。例如，他们发现大量污水病原体被冲入中亚和南亚的布拉马普特拉河，但与长江相比，前者的氮贡献远低于预期。研究小组表示，这两个地区现有污水处理实践的差异可能部分解释了这一点。
Lamb 说，这项研究的结果“真的令人兴奋，因为我们可以开始精确定位污水氮和病原体进入环境的位置”。“这有助于自然资源保护主义者、废水管理者和卫生专家共同努力，制定这些干预措施，以减轻氮或病原体进入环境，或两者兼而有之。它可以将这些问题分开，并显示您将在哪里获得最大的回报。”