欢迎来到“甲烷时刻”

王治钧

近一个世纪以来，人类开始大规模地开采和利用煤炭、天然气和石油，工业活动和农业也得到空前发展。但是，在此过程中，会产生温室气体。除了二氧化碳之外，甲烷成了众多科学家的重点关注对象。

在研究低碳减排时，科学家为什么都不约而同地提到甲烷呢？那是因为，控制甲烷的产生和排放是最快、最有效减缓气候变化的方法。

美国环保协会的气候科学家伊丽莎·欧克一直在探求可以快速遏制气候变化的方法。她提出，导致全球气候变暖的温室气体中绝大部分是二氧化碳，占99%。以至于人们把注意力更多地放在二氧化碳身上，却忽略了另外一个占比虽少却重要的气体——甲烷。

 令全球气候变暖的温室气体主要是二氧化碳和甲烷 

甲烷是重要的温室气体，其在大气中的平均生命期为11.8年，与二氧化碳的长期滞留相比，它属于“短生命期”的大气温室气体。但在百年的时间尺度内，甲烷的增温效应是同等质量的二氧化碳的80倍以上。自工业革命以来，人类活动排放的甲烷对全球变暖的贡献率约为1/4，仅次于二氧化碳，因此甲烷被称作全球第二大温室气体。

 二氧化碳和甲烷的分子结构示意图 

大气中的甲烷有60%来自人类活动排放，能源生产、垃圾废物/水排放和农业排放都会产生和排放甲烷。

天然气的主要成分是甲烷，燃烧后产生的二氧化碳远远小于其他化石燃料，因此是一种清洁能源。但在开采或通过管道输送天然气时，甲烷却很容易从井口、管道等设施中逃逸到大气中，造成污染。

 如何减少能源生产过程中产生的甲烷一直是科学家研究的重点

虽然人们已经在技术层面掌握了减少这种排放的方法，如拧紧阀门、放置垫圈、调整引擎等，但是由于缺少具体数据作为支撑，即不知道这些气体具体的排放点和排放量，所以实施起来还有一定难度。

由于细菌分解时会产生甲烷，所以垃圾填埋场中的垃圾和废水中的污泥都不可避免会产生大量甲烷。

如今，我们可以通过使用真空管从垃圾填埋场吸取甲烷，然后用于发电。我们还可以通过将一些垃圾例如食物垃圾，运送到专门为减少甲烷释放而设立的堆肥中心。

 大型的垃圾填埋场每天都会收到大量垃圾废物

 垃圾废物/水在处理过程中会产生大量的甲烷

牛羊等反刍动物在消化过程中会产生大量甲烷，我们可以通过使用更高质量的改良饲料来减少部分甲烷排放。

牲畜粪便在进行浓缩处理时也会产生甲烷，但可以通过覆盖粪便池将粪便泵入可以捕获甲烷的消化器中，这样收集到的甲烷气体可用于加热和发电。

但有些植物如水稻生长在水淹的田地，为微生物形成甲烷创造了理想的条件。如今，可以通过改进灌溉系统中给排水的方式来科学控制水稻水位，以此减少甲烷排放。

 水稻生产也是甲烷的来源之一

为了充分了解全球甲烷排放情况，并推动相应的解决方案，我们需要更多更好的数据，例如：甲烷排放量有多大，它们来自哪里，哪里是潜在解决地点，甲烷排放随着时间的推移改善前后对比等。

美国科学家弗雷德·克虏伯提出，人类可以设计一种卫星，专门用于从太空中精确检测和量化地球上甲烷排放的位置和大小，并依据数据提出当地减排甲烷的措施。通过几年的研制，被命名為MethaneSAT的新型甲烷卫星诞生了，它配备了监测甲烷排放的敏感红外光谱仪。因为它只监测甲烷，所以与复杂的多功能卫星相比，它的发射速度更快、成本更低，可以更快地获得数据。

 农业排放是甲烷排放量最大也是最难解决的问题源头之一

这颗卫星计划在2022年发射升空，它的任务是绘制和测量全球石油和天然气甲烷排放量，还具有评估农业、垃圾填埋场和其他人造来源的排放量的能力。它的数据可供任何人免费使用。

科学家说，这一项目的目标是到2025年，降低45%的甲烷污染。这相当于短期内在全世界关闭1300个火力发电厂产生的效果，差不多是全球火力发电厂数量的1/3。科学家预测，这颗甲烷卫星可以高精度测量全球油气开采设施的甲烷污染，它提供的数据流能够帮助我们测绘出污染的情况。

从全球来看，越来越多社会问题的解决都需要先进技术的支持。而卫星正渐渐成为一种应对气候变化的工具。中国在2016年曾发射碳卫星监测二氧化碳排放，5年来，碳卫星肩负着监测全球温室气体排放的重大使命。中国科学家们通过研究数据，反演出中国首幅全球高精度二氧化碳分布图，为全球碳循环和气候变化研究提供了依据，使中国在碳排放数据上做到了知己知彼。

 新型甲烷卫星概念图

可以看出，减少甲烷排放是短期内减缓气候变暖速度极为有效的手段，让我们跟随科学技术的脚步，一起在“甲烷时刻”守卫人类赖以生存的地球吧。

（责任编辑 / 王佳颖  美术编辑 / 周游）