歡迎來到“甲烷時刻”

王治鈞

近一個世紀以來，人類開始大規模地開采和利用煤炭、天然氣和石油，工業活動和農業也得到空前發展。但是，在此過程中，會產生溫室氣體。除了二氧化碳之外，甲烷成了眾多科學家的重點關注對象。

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

美國環保協會的氣候科學家伊麗莎·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。但在百年的時間尺度內，甲烷的增溫效應是同等質量的二氧化碳的80倍以上。自工業革命以來，人類活動排放的甲烷對全球變暖的貢獻率約為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構示意圖?

大氣中的甲烷有60%來自人類活動排放，能源生產、垃圾廢物/水排放和農業排放都會產生和排放甲烷。

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

?如何減少能源生產過程中產生的甲烷一直是科學家研究的重點

雖然人們已經在技術層面掌握了減少這種排放的方法，如擰緊閥門、放置墊圈、調整引擎等，但是由于缺少具體數據作為支撐，即不知道這些氣體具體的排放點和排放量，所以實施起來還有一定難度。

由于細菌分解時會產生甲烷，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，然后用于發電。我們還可以通過將一些垃圾例如食物垃圾，運送到專門為減少甲烷釋放而設立的堆肥中心。

?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生大量的甲烷

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

牲畜糞便在進行濃縮處理時也會產生甲烷，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造了理想的條件。如今，可以通過改進灌溉系統中給排水的方式來科學控制水稻水位，以此減少甲烷排放。

?水稻生產也是甲烷的來源之一

為了充分了解全球甲烷排放情況，并推動相應的解決方案，我們需要更多更好的數據，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，甲烷排放隨著時間的推移改善前后對比等。

美國科學家弗雷德·克虜伯提出，人類可以設計一種衛星，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，并依據數據提出當地減排甲烷的措施。通過幾年的研制，被命名為MethaneSAT的新型甲烷衛星誕生了，它配備了監測甲烷排放的敏感紅外光譜儀。因為它只監測甲烷，所以與復雜的多功能衛星相比，它的發射速度更快、成本更低，可以更快地獲得數據。

?農業排放是甲烷排放量最大也是最難解決的問題源頭之一

這顆衛星計劃在2022年發射升空，它的任務是繪制和測量全球石油和天然氣甲烷排放量，還具有評估農業、垃圾填埋場和其他人造來源的排放量的能力。它的數據可供任何人免費使用。

科學家說，這一項目的目標是到2025年，降低45%的甲烷污染。這相當于短期內在全世界關閉1300個火力發電廠產生的效果，差不多是全球火力發電廠數量的1/3。科學家預測，這顆甲烷衛星可以高精度測量全球油氣開采設施的甲烷污染，它提供的數據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技術的支持。而衛星正漸漸成為一種應對氣候變化的工具。中國在2016年曾發射碳衛星監測二氧化碳排放，5年來，碳衛星肩負著監測全球溫室氣體排放的重大使命。中國科學家們通過研究數據，反演出中國首幅全球高精度二氧化碳分布圖，為全球碳循環和氣候變化研究提供了依據，使中國在碳排放數據上做到了知己知彼。

?新型甲烷衛星概念圖

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

（責任編輯 / 王佳穎? 美術編輯 / 周游）