甲烷

國(guó)內(nèi)天然氣行業(yè)的甲烷排放是最具有經(jīng)濟(jì)效益的手段。國(guó)內(nèi)甲烷減排起步較晚，因此本文對(duì)美國(guó)近年來(lái)天然氣行業(yè)甲烷減排經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，提煉出適合國(guó)內(nèi)天然氣行業(yè)甲烷減排的經(jīng)驗(yàn)和啟示。2 美國(guó)天然氣系統(tǒng)甲烷排放時(shí)空特征探究1990年—2020年美國(guó)天然氣生產(chǎn)量、消費(fèi)量與天然氣系統(tǒng)甲烷排放總量的關(guān)系，提煉出對(duì)應(yīng)的時(shí)空特征。1990年—2020年美國(guó)天然氣系統(tǒng)甲烷排放總量、天然氣消費(fèi)量、生產(chǎn)量見(jiàn)圖1。圖1 美國(guó)天然氣系統(tǒng)甲烷排放總量、天然氣消費(fèi)量、生產(chǎn)量由圖1可知，1990年

有限公司0 引言甲烷是僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體[1]。2021年8月9日，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第六次評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)告特別強(qiáng)調(diào)了全球甲烷減排的重要性[2]，“十四五”規(guī)劃首次將甲烷排放寫入五年規(guī)劃，提出“加大甲烷、氫氟碳化物、全氟化碳等其他溫室氣體控制力度”[3]。我國(guó)煤炭行業(yè)的甲烷排放量巨大，其中井工開(kāi)采是煤炭開(kāi)采活動(dòng)中最大的甲烷排放源，其

不同生態(tài)系統(tǒng)土壤甲烷氧化過(guò)程和甲烷氧化細(xì)菌的影響*郭家宏，范 熠，張西美**（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部旱地農(nóng)業(yè)農(nóng)村重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）溫室氣體的大量人為排放導(dǎo)致了近百年來(lái)的全球氣候變化。甲烷是重要的溫室氣體，隨著全球氣溫升高，甲烷排放量會(huì)隨之增加，進(jìn)一步加劇了全球溫室效應(yīng)。土壤是甲烷重要的源和匯，土壤中的甲烷氧化細(xì)菌在平衡甲烷的釋放過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。探究溫度變化對(duì)土壤甲烷氧化能力的影響成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。本文綜

主要由二氧化碳、甲烷和一些揮發(fā)性有機(jī)化合物組成。其中，甲烷是全球重要的溫室氣體之一，對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)約為26%（鄭思偉等，2013），且甲烷的全球變暖潛力是二氧化碳的28倍（Pachauri and Reisinger，2014）。垃圾填埋場(chǎng)每年釋放的甲烷量約占全球甲烷總釋放量的6%~12%（魏素珍，2012）。另外，甲烷還具有易燃、易爆的特點(diǎn)，當(dāng)空氣或土體中甲烷濃度達(dá)到一定限值時(shí)，很可能發(fā)生垃圾填埋場(chǎng)的爆炸、坍塌等事故（付貴，2016）。當(dāng)前，大量中小型

］，其中溫室氣體甲烷排放是其中之一。Wolf 等用修正的模型估算了全球畜禽養(yǎng)殖CH4排放量，為119.1±18.2 Tg［2］。我國(guó)京津冀地區(qū)2017 年養(yǎng)殖業(yè)CH4排放量占人為源排放量的20%［3］。因此，重點(diǎn)開(kāi)展畜禽養(yǎng)殖業(yè)CH4廢氣排放控制研究，對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)要求，促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展具有重要意義?；?span id="j5i0abt0b" class="hl">甲烷氧化菌氧化轉(zhuǎn)化甲烷是大氣中CH4排放控制的重要途徑，由于好氧甲烷氧化菌具有生長(zhǎng)速率快、容易培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，其被廣泛應(yīng)用到乏風(fēng)瓦斯

歐洲委員會(huì)的甲烷減排策略已于近期出爐，這一步使歐洲成為減少甲烷污染的國(guó)際政策先鋒。歐洲作為全球最大天然氣進(jìn)口地區(qū)，對(duì)甲烷的排放和泄漏問(wèn)題關(guān)注已久。人類活動(dòng)排放的甲烷可能占全球氣候變暖成因的25%，這些甲烷來(lái)自工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、化石燃料使用和填埋場(chǎng)垃圾。降低油氣中甲烷的排放是減緩氣候變暖速度最直接、最經(jīng)濟(jì)的有效手段，并且是二氧化碳減排的有效補(bǔ)充。根據(jù)國(guó)際能源署的報(bào)道，油氣工業(yè)在當(dāng)前技術(shù)水平下能夠減少75%的甲烷排放量，并且不需要增加凈成本就能減排一半。該策略還提到

日本公司通過(guò)甲烷化開(kāi)發(fā)零排放的船用燃料油。將從鋼廠捕獲的二氧化碳和氫氣，通過(guò)甲烷化反應(yīng)合成甲烷，然后將合成甲烷液化用作船用清潔運(yùn)輸燃料。參與該項(xiàng)目的公司包括化學(xué)公司EX Research Institute Ltd.、工業(yè)公司Hitachi Zosen Corp.、造船商Japan Marine United Corp.、工程公司JGC Corp、運(yùn)輸公司Mitsui O.S.K. Lines Ltd.、船級(jí)社Nippon Kaiji Kyokai和San

150076)甲烷氧化菌(Methanotroph)是廣泛存在于自然界中的一種能夠以甲烷、甲醇等單碳化合物為碳源來(lái)進(jìn)行生長(zhǎng)的微生物[1]，它對(duì)于改善大氣中甲烷的平衡具有重要意義，可以預(yù)防并阻止日趨嚴(yán)重的溫室效應(yīng).此外，大量研究表明，甲烷氧化菌在生物可降解塑料、單細(xì)胞蛋白的合成、食品抗氧化劑、食品安全檢測(cè)、三氯乙烯等有機(jī)成分的降解以及提供清潔能源等方面也表現(xiàn)出了相當(dāng)大的潛力[2～5].甲烷氧化菌的代謝主要依靠一種叫甲烷單加氧酶(Methane monoox

thane(生物甲烷)gas from human waste piped to their homes for gas central heating and cooking.Up to 200 families in Didcot now receive the gas,via the national gas power system.Head of energy and technology at British Gas， Martin Orril

底部沉積物會(huì)產(chǎn)生甲烷，甲烷主要以氣泡的形式冒出水面，進(jìn)入大氣。科學(xué)家通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)，溫度升高會(huì)導(dǎo)致甲烷氣泡加速釋放。他們推測(cè)，氣溫每上升1℃，甲烷氣泡排放量將增加6%～20%，從而導(dǎo)致大氣中溫室氣體的增加。這又造成氣溫進(jìn)一步升高和更多甲烷氣泡的排放，形成惡性循環(huán)。研究還發(fā)現(xiàn)，富含營(yíng)養(yǎng)的水體沉積物會(huì)釋放更多甲烷，而濫用化肥很容易給沉積物帶來(lái)過(guò)多營(yíng)養(yǎng)。endprint

星探測(cè)器無(wú)法測(cè)出甲烷印度“火星軌道器任務(wù)”（MOM）抵達(dá)火星已有兩年多，但印空間研究組織（ISRO）至今仍未公布備受期待的火星大氣甲烷測(cè)量數(shù)據(jù)，原因是其甲烷探測(cè)儀器存在設(shè)計(jì)上的缺陷。在地球上，甲烷與生命活動(dòng)密切相關(guān)。因此科學(xué)家們非常期待獲得火星甲烷測(cè)量數(shù)據(jù)。 科學(xué)家們現(xiàn)正將獲得火星甲烷測(cè)量數(shù)據(jù)的希望寄托在歐洲新近抵達(dá)火星的“微量氣體軌道器”身上。ISRO則表示MOM甲烷探測(cè)器一直在發(fā)回有關(guān)火星大氣甲烷的數(shù)據(jù)，所收到的數(shù)據(jù)正在分析之中。（江山）

85）垃圾填埋場(chǎng)甲烷氧化菌及甲烷減排的研究進(jìn)展王曉琳1曹愛(ài)新2周傳斌2趙愷凝1趙國(guó)柱1（1.北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085）垃圾填埋場(chǎng)是全球最重要的人為甲烷排放源之一，其全球年甲烷釋放量為35-69 Tg，垃圾填埋場(chǎng)甲烷減排是目前全球溫室氣體研究的熱點(diǎn)。甲烷氧化菌能夠氧化分解甲烷，作為減少大氣甲烷排放的重要生物匯，對(duì)保持大氣中甲烷濃度的平衡具有重要意義。從甲

0092）填埋場(chǎng)甲烷抑制工藝對(duì)甲烷釋放的影響研究辛丹慧1，2，趙由才1，2，柴曉利1，2（1.同濟(jì)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海市200092；2.污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海市200092）分別在冬季與夏季對(duì)厭氧工藝與甲烷抑制工藝下的填埋氣收集管中甲烷濃度、填埋體內(nèi)部甲烷濃度及填埋氣釋放通量進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)冬季填埋體內(nèi)部甲烷濃度明顯低于夏季，甲烷抑制單元的填埋體內(nèi)部甲烷濃度、甲烷釋放通量明顯低于厭氧單元，說(shuō)明甲烷抑制工藝可有效抑制填埋場(chǎng)甲烷的

)?氮輸入對(duì)土壤甲烷產(chǎn)生、氧化和傳輸過(guò)程的影響及其機(jī)制胡敏杰1，仝川1*，鄒芳芳2(1.福建師范大學(xué)濕潤(rùn)亞熱帶生態(tài)-地理過(guò)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，亞熱帶濕地研究中心，地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007；2.福建農(nóng)林大學(xué)安溪茶學(xué)院，福建 福州 350002)隨著人為氮輸入的增加，外源氮成為影響土壤甲烷產(chǎn)生、氧化和傳輸過(guò)程的重要因素。土壤甲烷排放受氮素有效性的調(diào)節(jié)，氮輸入會(huì)改變土壤初始環(huán)境和甲烷排放規(guī)律，最終影響甲烷排放量。綜述了氮輸入對(duì)土壤甲烷產(chǎn)生、氧化和傳

315211好氧甲烷氧化菌生理生態(tài)特征及其在自然濕地中的群落多樣性研究進(jìn)展鄧永翠1,2, 車榮曉1, 吳伊波3, 王艷芬1, 崔驍勇1,*1 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 2 南京師范大學(xué)虛擬地理環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南京 210046 3 寧波大學(xué), 寧波 315211甲烷氧化菌是一類可以利用甲烷作為唯一碳源和能源的細(xì)菌，在全球變化和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程中起著重要的作用。近年來(lái)，對(duì)甲烷氧化菌的生理生態(tài)特征及其在自然濕地中的群落多樣性研究取得了

18)0 引 言甲烷(CH4)是僅次于二氧化碳的重要溫室氣體，在溫室效應(yīng)和臭氧層的化學(xué)破壞過(guò)程中扮演重要的角色。根據(jù)2007年IPCC(政府間氣候變化專業(yè)委員會(huì))第4次評(píng)估報(bào)告，以平均持續(xù)存留時(shí)間為100年計(jì)算，甲烷在大氣中持續(xù)時(shí)間約為8.4年，其溫室效應(yīng)為二氧化碳的25倍[1]。近年來(lái)大氣甲烷的增長(zhǎng)率有所下降，這可能與甲烷的源匯不均衡有關(guān)。筆者經(jīng)過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)資料，系統(tǒng)歸納整理了目前已知的甲烷源，并對(duì)排放數(shù)據(jù)進(jìn)行了更新。1 甲烷源甲烷根據(jù)其來(lái)源可分為人

07)報(bào)道，由于甲烷分子具有很強(qiáng)的紅外線吸收能力，其單分子的增溫潛勢(shì)是CO2的15～30倍，甲烷對(duì)全球變暖的貢獻(xiàn)達(dá)到了25%，大氣甲烷含量已經(jīng)從前工業(yè)化時(shí)期的715 nmol/mol,增加到2008年的1 787 nmol/mol[1]。甲烷的排放源主要包括天然濕地、稻田、滲出天然氣、廢渣填埋場(chǎng)、反芻動(dòng)物以及燃燒的生物物質(zhì)[2]。由于濕地生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)淹水和厭氧環(huán)境，使得濕地生態(tài)系統(tǒng)甲烷排放量占全球甲烷排放量的25%[3]，成為大氣最重要的甲烷來(lái)源。研究發(fā)

00049)好氧甲烷氧化菌生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展贠娟莉，王艷芬*,張洪勛(中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)好氧甲烷氧化菌是以甲烷為碳源和能源的細(xì)菌。好氧甲烷氧化菌在自然環(huán)境中分布廣泛，人類已從土壤、淡水和海洋沉積物、泥炭沼澤、熱泉、海水和南極環(huán)境分離到甲烷氧化菌的純培養(yǎng)。好氧甲烷氧化菌可分為14個(gè)屬，包括研究較為深入的隸屬于變形菌門Alpha和Gamma綱的細(xì)菌，以及屬于疣微菌門的極端嗜熱嗜酸甲烷氧化菌。最近，好氧甲烷氧化菌還被發(fā)現(xiàn)存在于苔蘚類植物(尤其是泥炭

微生物發(fā)酵，產(chǎn)生甲烷(CH4)并排出體外。牛的甲烷能量損失量較大，約占進(jìn)食總能(GE)的6%［1］或消化能(DE)的12%［2］。以往對(duì)甲烷排放量的研究主要針對(duì)日糧消化代謝過(guò)程中的甲烷能量損失，為飼料能量?jī)r(jià)值評(píng)定和提高能量轉(zhuǎn)化效率提供依據(jù)。但甲烷是重要的溫室氣體來(lái)源，其排放量的增加致使全球氣溫升高。估計(jì)全世界家畜年排放甲烷量約8 000萬(wàn) t，其中牛的甲烷排放量約占 73%［3］(表1)。可見(jiàn)，甲烷的最大生物源是來(lái)自反芻動(dòng)物消化道發(fā)酵［3］。因此，近年來(lái)反

合成氣甲烷化制天然氣通過(guò)鑒定中科院大連化物所承擔(dān)的國(guó)家“863”項(xiàng)目合成氣甲烷化制天然氣通過(guò)專家驗(yàn)收。該成果有望成為替代國(guó)外甲烷化催化劑和工藝的首選技術(shù)。項(xiàng)目組針對(duì)中低甲烷濃度煤層氣的治理與利用，研發(fā)了系列甲烷催化燃燒整體結(jié)構(gòu)催化劑并進(jìn)行了工程放大，在低濃甲烷流向變換工藝系統(tǒng)集成和煤層氣脫氧技術(shù)系統(tǒng)集成方面取得了顯著進(jìn)展；在合成氣完全甲烷化催化劑研制及放大生產(chǎn)、甲烷化反應(yīng)器及其工藝設(shè)計(jì)以及多段循環(huán)甲烷化工藝系統(tǒng)集成等關(guān)鍵核心技術(shù)方面取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。為甲烷