歡迎來到“甲烷時(shí)刻”

王治鈞

近一個世紀(jì)以來，人類開始大規(guī)模地開采和利用煤炭、天然氣和石油，工業(yè)活動和農(nóng)業(yè)也得到空前發(fā)展。但是，在此過程中，會產(chǎn)生溫室氣體。除了二氧化碳之外，甲烷成了眾多科學(xué)家的重點(diǎn)關(guān)注對象。

在研究低碳減排時(shí)，科學(xué)家為什么都不約而同地提到甲烷呢？那是因?yàn)?，控制甲烷的產(chǎn)生和排放是最快、最有效減緩氣候變化的方法。

美國環(huán)保協(xié)會的氣候科學(xué)家伊麗莎·歐克一直在探求可以快速遏制氣候變化的方法。她提出，導(dǎo)致全球氣候變暖的溫室氣體中絕大部分是二氧化碳，占99%。以至于人們把注意力更多地放在二氧化碳身上，卻忽略了另外一個占比雖少卻重要的氣體——甲烷。

?令全球氣候變暖的溫室氣體主要是二氧化碳和甲烷?

甲烷是重要的溫室氣體，其在大氣中的平均生命期為11.8年，與二氧化碳的長期滯留相比，它屬于“短生命期”的大氣溫室氣體。但在百年的時(shí)間尺度內(nèi)，甲烷的增溫效應(yīng)是同等質(zhì)量的二氧化碳的80倍以上。自工業(yè)革命以來，人類活動排放的甲烷對全球變暖的貢獻(xiàn)率約為1/4，僅次于二氧化碳，因此甲烷被稱作全球第二大溫室氣體。

?二氧化碳和甲烷的分子結(jié)構(gòu)示意圖?

大氣中的甲烷有60%來自人類活動排放，能源生產(chǎn)、垃圾廢物/水排放和農(nóng)業(yè)排放都會產(chǎn)生和排放甲烷。

天然氣的主要成分是甲烷，燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他化石燃料，因此是一種清潔能源。但在開采或通過管道輸送天然氣時(shí)，甲烷卻很容易從井口、管道等設(shè)施中逃逸到大氣中，造成污染。

?如何減少能源生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的甲烷一直是科學(xué)家研究的重點(diǎn)

雖然人們已經(jīng)在技術(shù)層面掌握了減少這種排放的方法，如擰緊閥門、放置墊圈、調(diào)整引擎等，但是由于缺少具體數(shù)據(jù)作為支撐，即不知道這些氣體具體的排放點(diǎn)和排放量，所以實(shí)施起來還有一定難度。

由于細(xì)菌分解時(shí)會產(chǎn)生甲烷，所以垃圾填埋場中的垃圾和廢水中的污泥都不可避免會產(chǎn)生大量甲烷。

如今，我們可以通過使用真空管從垃圾填埋場吸取甲烷，然后用于發(fā)電。我們還可以通過將一些垃圾例如食物垃圾，運(yùn)送到專門為減少甲烷釋放而設(shè)立的堆肥中心。

?大型的垃圾填埋場每天都會收到大量垃圾廢物

?垃圾廢物/水在處理過程中會產(chǎn)生大量的甲烷

牛羊等反芻動物在消化過程中會產(chǎn)生大量甲烷，我們可以通過使用更高質(zhì)量的改良飼料來減少部分甲烷排放。

牲畜糞便在進(jìn)行濃縮處理時(shí)也會產(chǎn)生甲烷，但可以通過覆蓋糞便池將糞便泵入可以捕獲甲烷的消化器中，這樣收集到的甲烷氣體可用于加熱和發(fā)電。

但有些植物如水稻生長在水淹的田地，為微生物形成甲烷創(chuàng)造了理想的條件。如今，可以通過改進(jìn)灌溉系統(tǒng)中給排水的方式來科學(xué)控制水稻水位，以此減少甲烷排放。

?水稻生產(chǎn)也是甲烷的來源之一

為了充分了解全球甲烷排放情況，并推動相應(yīng)的解決方案，我們需要更多更好的數(shù)據(jù)，例如：甲烷排放量有多大，它們來自哪里，哪里是潛在解決地點(diǎn)，甲烷排放隨著時(shí)間的推移改善前后對比等。

美國科學(xué)家弗雷德·克虜伯提出，人類可以設(shè)計(jì)一種衛(wèi)星，專門用于從太空中精確檢測和量化地球上甲烷排放的位置和大小，并依據(jù)數(shù)據(jù)提出當(dāng)?shù)販p排甲烷的措施。通過幾年的研制，被命名為MethaneSAT的新型甲烷衛(wèi)星誕生了，它配備了監(jiān)測甲烷排放的敏感紅外光譜儀。因?yàn)樗槐O(jiān)測甲烷，所以與復(fù)雜的多功能衛(wèi)星相比，它的發(fā)射速度更快、成本更低，可以更快地獲得數(shù)據(jù)。

?農(nóng)業(yè)排放是甲烷排放量最大也是最難解決的問題源頭之一

這顆衛(wèi)星計(jì)劃在2022年發(fā)射升空，它的任務(wù)是繪制和測量全球石油和天然氣甲烷排放量，還具有評估農(nóng)業(yè)、垃圾填埋場和其他人造來源的排放量的能力。它的數(shù)據(jù)可供任何人免費(fèi)使用。

科學(xué)家說，這一項(xiàng)目的目標(biāo)是到2025年，降低45%的甲烷污染。這相當(dāng)于短期內(nèi)在全世界關(guān)閉1300個火力發(fā)電廠產(chǎn)生的效果，差不多是全球火力發(fā)電廠數(shù)量的1/3。科學(xué)家預(yù)測，這顆甲烷衛(wèi)星可以高精度測量全球油氣開采設(shè)施的甲烷污染，它提供的數(shù)據(jù)流能夠幫助我們測繪出污染的情況。

從全球來看，越來越多社會問題的解決都需要先進(jìn)技術(shù)的支持。而衛(wèi)星正漸漸成為一種應(yīng)對氣候變化的工具。中國在2016年曾發(fā)射碳衛(wèi)星監(jiān)測二氧化碳排放，5年來，碳衛(wèi)星肩負(fù)著監(jiān)測全球溫室氣體排放的重大使命。中國科學(xué)家們通過研究數(shù)據(jù)，反演出中國首幅全球高精度二氧化碳分布圖，為全球碳循環(huán)和氣候變化研究提供了依據(jù)，使中國在碳排放數(shù)據(jù)上做到了知己知彼。

?新型甲烷衛(wèi)星概念圖

可以看出，減少甲烷排放是短期內(nèi)減緩氣候變暖速度極為有效的手段，讓我們跟隨科學(xué)技術(shù)的腳步，一起在“甲烷時(shí)刻”守衛(wèi)人類賴以生存的地球吧。

（責(zé)任編輯 / 王佳穎? 美術(shù)編輯 / 周游）