世界各地，汙水從管道中湧入河流和海洋，威脅著人類和水生生態系統的健康。哥倫比亞大學地球研究所的地理學家 Cascade Tuholske 說，雖然長期以來已知一些個別地點是沿海汙染的主要來源，但“我們從未對問題的嚴重程度有一個全球性的瞭解”。他和他的同事們透過計算人類廢水中糞便病原體和氮（會引發有害藻類大量繁殖併產生缺氧死亡區）的含量，對這個問題進行了廣泛的考察，在全球近 135,000 個地點被衝入海洋。他們發現，他們可以將大約一半的氮汙染 歸因於僅 25 個地點，並且大約一半的病原體也來自 25 個來源，在某些情況下是相同的來源。
研究人員表示，本週發表在《PLOS One》上的這些發現可以為國際合作提供資訊，並幫助政策制定者為受汙染地區選擇最有效的汙水處理策略。
Tuholske 說，許多研究人類活動對沿海生態系統影響的科學家都專注於農業徑流，因為流入海洋的肥料攜帶大量營養物質和病原體，會危害海洋環境。但加州大學歐文分校的海洋科學家 Joleah Lamb 說，人類汙水的影響受到的關注要少得多，她沒有參與這項研究。部分原因可能是，與垃圾或石油洩漏不同，汙水在水中可能是看不見的。“我曾被帶到看起來美麗而乾淨的海灘，”Lamb 說。“但是，當我們開始檢測水質時，水中存在大量的人類病原體。”
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Tuholske 解釋說，處理汙水的方法有很多種，每種方法都有優點和缺點。例如，汙水處理廠可以徹底過濾病原體，但在去除氮方面效果較差。它們的建造、運營和維護成本也很高。化糞池系統更便宜，可以捕獲大部分氮，但它們在防止病原體進入環境方面的效果較差。Tuholske 說，確定汙水攜帶的氮和病原體是單獨問題還是組合問題，可以幫助政策制定者確定最有效的解決方案。
為了彌合這一資訊差距，Tuholske 和他的同事分析了世界各地城市和農村社群的人口統計資料。他們還研究了這些社群獲得不同型別汙水處理的途徑，以及蛋白質消耗的國家統計資料，這有助於他們計算出人們的廢物可能含有多少氮。研究人員利用這些資訊建立了一個全球網格，顯示汙水中的氮和病原體來自哪裡，以及這些汙水是如何處理的。然後，他們將這個汙水源網格與流域（匯入河流等水體的區域）的地圖邊界以及對汙染敏感的珊瑚礁和海草床的位置相結合。
該團隊發現，在全球範圍內，進入海洋的汙水所含氮量約為全球農業徑流汙染的 40%。這個數字表明，即使汙水不太明顯，它也貢獻了大量的營養汙染。此外，研究人員表明，來自人類汙水的氮到達了約 58% 的世界珊瑚礁和 88% 的海草床。這兩種沿海生態系統都是重要的野生動物棲息地，可以透過固碳來幫助減緩氣候變化。
Tuholske 和他的同事還發現，汙水汙染是一個高度集中的問題。分析的流域中有一半幾乎沒有將汙水氮或病原體衝入海洋。僅 25 個流域（分佈在幾乎每個大陸，橫跨多個國家）就貢獻了約 46% 的廢水氮。相同數量的流域貢獻了海水中 51% 的汙水傳播病原體。汙水氮的主要來源包括中國的長江流域（佔總量的 11%）、北非的尼羅河、美國的密西西比河、阿根廷的巴拉那河和歐洲的多瑙河。
研究人員指出，氮和病原體的貢獻並非總是相關的。例如，他們發現大量汙水病原體被衝入中亞和南亞的布拉馬普特拉河，但與長江相比，前者的氮貢獻遠低於預期。研究小組表示，這兩個地區現有汙水處理實踐的差異可能部分解釋了這一點。
Lamb 說，這項研究的結果“真的令人興奮，因為我們可以開始精確定位汙水氮和病原體進入環境的位置”。“這有助於自然資源保護主義者、廢水管理者和衛生專家共同努力，制定這些干預措施，以減輕氮或病原體進入環境，或兩者兼而有之。它可以將這些問題分開，並顯示您將在哪裡獲得最大的回報。”