受訪專家:中國環境科學研究院研究員 張 凱
本報特約記者 金海燕
近日,英國《獨立報》網站報道,美國國家海洋和大氣管理局收集的初步數據顯示,2019年地球大氣中的甲烷濃度接近十億分之一千八百七十五。甲烷是第二大強效溫室氣體,大約20年前,大氣中甲烷水平停止上升,但近10年來又開始以驚人的速度大幅度上升,危及2015年巴黎氣候協議的目標。甲烷濃度上漲會給環境帶來怎樣的影響?《生命時報》記者就此采訪了中國環境科學研究院研究員張凱。
大氣甲烷有兩大來源
甲烷是烴類中最簡單的化合物,是天然氣、沼氣、坑氣等的主要成分,俗稱瓦斯甲烷,在自然界分布很廣,可用作燃料及制造氫氣、炭黑、一氧化碳、氫氰酸及甲醛等物質的原料。
張凱告訴記者,大氣中的甲烷來自地球表面的非生物源(20%)和生物源(80%)兩方面。非生物源包括天然氣管道泄漏、地質滲漏、化石燃料使用等;生物源包括動物排放、水稻田排放、濕地排放等。
德國核物理研究所的科學家經過試驗發現,植物和落葉都產生甲烷,其生成量隨著溫度和日照的增強而增加。另外,有生植物產生的甲烷是腐爛植物的10~100倍。科學家經過估算認為,植物每年產生的甲烷占全世界甲烷生成量的10%~30%。
家畜飼養也被認為是甲烷的一大來源。目前全球約有14億頭奶牛、超過10億只綿羊和超過9.5億只山羊,它們都是反芻動物,攝入的纖維素經過消化會產生甲烷。經相關測算甲烷,一頭牛每天通過打嗝、放屁排放的甲烷相當于一輛汽車的排放量。
海洋也在源源不斷生成甲烷。一般認為,這是由低氧和無氧環境中產甲烷古菌的厭氧代謝活動產生的。但眾多研究顯示,全球海洋范圍內的許多含氧表面水體和近表水體中的甲烷是過飽和的,因而會往大氣中排放甲烷。
成為全球變暖的第二大“貢獻者”
甲烷對人基本無毒,但濃度過高時,會使空氣中氧含量明顯降低。當空氣中甲烷濃度達25%~30%時,會使人產生頭痛、頭暈、呼吸和心跳加速、共濟失調等問題。若不及時遠離,可窒息死亡。皮膚接觸液化甲烷,則會引起凍傷。
2018年4月2日天然氣檢測儀,美國能源部勞倫斯·伯克利國家實驗室的研究人員首次直接證明了:甲烷導致地球表面溫室效應不斷增加。
“嚴格來說,甲烷不是空氣污染物,但在陽光輻射下,會與氮氧化合物和羥基自由基發生反應,產生一些活性物質,如甲醛、過氧化物、臭氧等,最終產物為一氧化碳。”張凱告訴記者,研究表明,80%的甲烷在低層大氣中消散,過程中會通過光化學反應產生臭氧,使得對流層臭氧濃度升高。
張凱強調,除二氧化碳以外,甲烷是導致全球變暖的第二大“貢獻者”。作為溫室氣體,甲烷的升溫作用比二氧化碳還要強。但它的壽命也短得多,與二氧化碳可在大氣中停留約一個世紀相比,甲烷9 年內就消失了。
甲烷排放被認為是導致地球史上多次全球氣候變化事件的發生和大規模物種滅絕現象的主因之一。張凱介紹,2020年2月19日刊登在《自然》雜志的論文顯示,科學家可能大大低估了過去300 年來人類釋放的甲烷量。在一個世紀內,它使地球變暖的強度大約是二氧化碳的30倍。
大到油氣、養牛,小到種菇、吃素,都能減少排放
對人類來說,減少甲烷排放并不容易。畜牧業是甲烷排放大戶,澳大利亞聯邦科學和工業研究組織指出,牛羊等家畜排放的甲烷氣體占澳大利亞人造溫室氣體的12%還多。目前,全世界都在對此努力,比如嘗試繁殖壽命更長、有更好消化系統的牛。在德國的霍恩海姆大學,科學家們制造出一種藥片,可制止牛的瘤胃(牛的第一個胃)中產生氣體,并且把甲烷轉化成葡萄糖。但這種藥物需要嚴格的飲食和有組織的喂養時間,似乎可行性不大。
水稻田合理施肥也是減少甲烷排放的重要途徑。研究表明,水稻田施用有機肥會促進嗜乙酸產甲烷菌優勢菌群的生長,引起稻田甲烷產生量增加。業內專家建議,應在確保水稻豐產的前提下,改善稻田施肥方式,如采用有機肥與化肥配合施用,以減少稻田生態系統的甲烷排放量。
截至2020年,油氣和煤炭開采行業所排放的甲烷約占人為排放量的30%。張凱指出,減少農田和動物排放并不簡單,涉及到改變億萬田地的種植與動物飼養方式。與之相比,降低油氣行業的甲烷排放是最快捷且易操作的減排手段。
此外甲烷,研究表明,通過大力發展食用菌、藻類、昆蟲的工廠化養殖,一年可減少溫室氣體甲烷0.8億~1億噸,對阻止氣候變暖有顯著的作用。因此,對個人來說,多吃素食少吃肉甲醇報警器,并嘗試吃點昆蟲,也許有助于減少甲烷排放量。▲
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