"甲烷是大氣中影響第二大的溫室氣體,它以各種方式促進氣候變化,包括熱膨脹、大氣中的二氧化碳含量和大氣的整體加熱。"
如果你近幾十年來一直關(guān)注氣候變化新聞,你可能聽說過甲烷。最常見看到有關(guān)新聞報道是農(nóng)業(yè)部門,因為從奶牛排出的氣體甲烷高。然而,在當今這個簡單的新聞循環(huán)中,甲烷往往被歸入牛屁范疇,而事實并非如此。事實上,奶牛以打嗝形式排出的大部分氣體,而來自農(nóng)業(yè)的甲烷只有10%來自腸胃脹氣和糞便。
鑒于即使是對我們大氣中對甲烷最簡單的解釋也常常具有誤導(dǎo)性,因此必須深入探討甲烷的用途、為什么甲烷對氣候變化有如此大的影響,以及緩解全球變暖這一有效作用的潛在想法是很重要的。
什么是甲烷?
甲烷是一種無味、無色和易燃氣體,可以自然和合成產(chǎn)生。就其化學(xué)成分而言,甲烷由四個氫原子和一個碳原子(CH4)組成。如上所述,你知道的甲烷的唯一參考是牛的脹氣煤氣報警器,但是這種寶貴的天然氣有許多不同的來源和用途。
當談到到甲烷的天然來源時,當有機物在沒有氧氣的情況下淺層深處分解時甲烷模組,這種化學(xué)物質(zhì)就會被釋放。由于這個原因,甲烷會定期從沼澤、沼澤和濕地釋放出來,因為,當這些氣體的氣泡到達地表并爆裂,釋放出植物物質(zhì)分解到大氣中的甲烷副產(chǎn)品。
隨著地球溫度的不斷升高,地球北極永久凍土正在融化,它暴露了甲烷沉積物(甲烷與冰混合,稱為甲烷天然氣水合物)和新的有機物質(zhì),這些物質(zhì)被困了數(shù)十年甚至數(shù)十萬年。幾十萬年 這種物質(zhì)被微生物分解,釋放出更多的甲烷進一步加熱大氣,導(dǎo)致更多的永凍層融化二氧化硫檢測儀,形成危險的反饋回路。
圖注:北極永久凍土熔化,釋放出大量甲烷。
同樣,森林生態(tài)系統(tǒng)已知含有甲烷結(jié)合的細菌,但隨著森林砍伐的繼續(xù)和降水水平的波動,這些固定甲烷微生物的積極平衡正在減少。
此外,甲烷在化石燃料礦床中自然存在,因此,化石燃料的提取、運輸和加工也會導(dǎo)致甲烷在油井、管道和泵的每一個過程中釋放。
也就是說,甲烷也是天然氣的重要組成部分甲烷模組,天然氣是僅次于煤炭的第二大電力來源。因此,天然氣的燃燒向大氣中釋放出額外的甲烷。據(jù)信,石油和天然氣工業(yè)排放到大氣中的甲烷排放占大氣中甲烷排放總量的30%以上。
從農(nóng)業(yè)上講,豬、羊、牛和許多其他動物在胃分解食物時釋放出甲烷。奶牛每天可以釋放30到50加侖的甲烷。鑒于全球畜牧業(yè)巨大規(guī)模,以及對紅肉的需求不動搖,動物排放的甲烷約占大氣中溫室氣體總量的15%。垃圾填埋場分解的有機物質(zhì)是另一個來源,煤炭的燃燒也是另一個來源。
圖注:垃圾填埋是甲烷另一個來源。
研究人員還在繼續(xù)尋找新的甲烷來源,包括作為某些塑料(聚乙烯)在光和水面前暴露的副產(chǎn)品??紤]到塑料廢物污染了我們的海洋和水道,這也可能對甲烷水平產(chǎn)生很大影響,盡管這一來源的影響難以量化。
為什么甲烷是一種危險的溫室氣體?
當人們談?wù)撊蜃兣蜏厥覛怏w時,二氧化碳(CO2)是共同的罪魁禍首,而且有充分的理由。大氣中的二氧化碳比甲烷多200倍,因此它當然值得關(guān)注甲烷模組,但是,在吸收大氣熱量方面,甲烷的威力恰好是二氧化碳的84倍。換句話說,在20年的時間里,一公斤釋放到大氣中的甲烷將使地球變暖80倍以上,比一公斤二氧化碳高。在儲存熱量方面,它是一種非常有效的分子,但一旦釋放到大氣中,這是一件壞事。
圖注:溫室氣體排放導(dǎo)致海平面上升。
研究發(fā)現(xiàn),大約12年后,甲烷會與大氣中的羥基相互作用,并轉(zhuǎn)化為二氧化碳,因此,當甲烷釋放十年左右后,其效力會顯著降低,隨后的二氧化碳會在大氣中持續(xù)幾個世紀!除了對大氣的影響外,甲烷和其他溫室氣體產(chǎn)生的額外熱量被水體和海洋吸收,導(dǎo)致一種稱為熱膨脹的現(xiàn)象,即水分子膨脹(更大的熱量),導(dǎo)致海平面上升和海洋酸化。
甲烷問題的潛在解決方案
甲烷完全消除的可能性極不可能,因為甲烷在天然氣工業(yè)、世界各地的牲畜以及沼澤、海洋沉積物和永凍層中的天然來源方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而,全球都在尋求和發(fā)展許多減少甲烷排放的方法。
一個建議的解決方案涉及大型工業(yè)風(fēng)扇,內(nèi)襯一種稱為沸石的晶體材料,這種材料將像海綿一樣將甲烷從大氣中拉出。甲烷捕獲后,可以作為二氧化碳燃燒。雖然這聽起來就像用一種溫室氣體換另一種溫室氣體(它是),但請記住甲烷與二氧化碳的相對效力。從大氣中吸取30億噸甲烷,理論上可以減少15%的全球變暖,盡管向大氣中排放了80億噸(80倍)的二氧化碳。
幾十年來,甲烷的釋放量每年都在增加,但自20世紀90年代以來,隨著人們對甲烷影響的認識的擴散,甲烷的釋放量已經(jīng)趨于平穩(wěn)。2021年,將發(fā)射一顆衛(wèi)星,能夠觀測和探測主要工業(yè)區(qū)上空大氣中的甲烷濃度。通過定期觀察國際石油和天然氣行業(yè)運營情況,可以更快地發(fā)現(xiàn)泄漏,改善基礎(chǔ)設(shè)施,更有效地實施監(jiān)管。
在世界各地,畜牧農(nóng)民和農(nóng)業(yè)研究人員正在試圖找到減少其作業(yè)中甲烷釋放的方法。其中一些解決方案包括喂養(yǎng)牲畜特定類型的海藻或洋蔥,這將減少腸道中的甲烷產(chǎn)量,以及用于更健康消化的益生菌。在管理糞便方面,一些農(nóng)民正在投資"沼氣池系統(tǒng)",該系統(tǒng)可以收集這種寶貴的溫室氣體供自己使用或出售,而不是將其釋放到大氣中對我們的氣候造成嚴重破壞!
多說一句
雖然近幾十年來甲烷的明顯危險已經(jīng)得到承認,而且世界上大部分地區(qū)正在轉(zhuǎn)向減少甲烷,但其他國家正在減少對這種強效溫室氣體的管制。克服無知和理解人類活動的可衡量影響至關(guān)重要,這就是為什么你要閱讀這篇文章!下次有人隨便把甲烷斥為"牛屁"時,你可以禮貌地解釋牛的脹氣僅僅是個開始!
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