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甲烷減排也能助力碳中和?這7個意想不到的排放源你知道哪些

2021-8-26 17:24 來源: 可持續發展經濟導刊 |作者: 朱琳

本月,IPCC在其發布的第六次評估報告第一工作組報告中,第一次用了整章篇幅對氣溶膠、顆粒物、甲烷等“短期氣候因素”進行了全面討論。報告指出,全球甲烷水平比過去80萬年中的任何時候都要高,且已經遠高于第五次評估報告中列出的安全限值。

全球變暖有25%的成因來自甲烷,且甲烷在20年內的持續影響將會是二氧化碳的84倍。另一方面,甲烷與二氧化碳有所不同,盡管對氣候影響顯著,甲烷在大氣中的持續時間卻不會那么長(相比二氧化碳的生命期為50~200年,甲烷的生命期為12~17年)。這就意味著,對甲烷排放的大幅削減將大大有助于全世界實現碳中和目標。

△全球甲烷的大氣排放和輸送

聯合國環境規劃署和氣候與清潔空氣聯盟(Climate and Clean Air Coalition)發布的《全球甲烷評估:減緩甲烷排放的效益和成本》顯示,若采取有效措施,在2030年前每年可減少1.8億噸甲烷排放量,即在2030年實現比2020年甲烷排放減少45%,那么全球將有可能在本世紀40年代,避免約0.3°C的升溫。IPCC報告也特別指出:當前全球對甲烷排放的關注遠不如二氧化碳,如果想要提速碳減排進程,甲烷將是下一個關鍵的著眼點。

說到甲烷的排放源,大家通常會想到的是天然氣、垃圾填埋場、煤礦開采、糞便管理、石油和天然氣作業,以及近年來頗受關注的畜牧業等等。但事實上,甲烷在我們的生活中無處不在,其排放源遠比大眾所熟悉的要多。本文在此為大家介紹7個很少被提及的甲烷排放源,來一起看看有哪些是你不知道的吧。

*本文所介紹排放源僅指“存在一定的甲烷排放”,并非最主要或占比最大的排放源。

01 熱帶地區的水電站大壩

水電站是可再生能源之一,按照一般人的理解,是不應該還能排放溫室氣體的。然而,近年來的一些研究顯示,水電站大壩的建造地點和建造方式很可能會造成甲烷排放。

例如,2005年發表在《應對全球變化的緩解與適應策略》雜志上的一項研究發現,位于帕拉的庫魯阿烏納大壩釋放的甲烷量實際上是發電量相同的石油發電廠的3.5倍。2017年華盛頓州立大學的一項研究則發現,在水位較低時,華盛頓一座大壩的淤泥釋放的甲烷是正常情況下的36倍。

一項針對全世界85座水電站的分析顯示,低緯度地區新建水庫的甲烷排放量最高。這種現象通常是大量植被在水下腐爛造成的,尤其是在亞馬遜等熱帶地區,當地的底層水和沉積物往往不含氧,很可能發生無氧分解現象,淤泥會因而大幅儲存和排放甲烷。

——不過這個問題并不是無解的,除了在建水電站時更注重選址和建筑設計以避免淹沒植被外,加快開發甲烷捕獲和轉化技術也可以在未來應對這個問題。

02 北極融化的冰層

北極地區是天然的瓦斯儲藏庫,冰層和凍土中儲藏了大量甲烷。然而,隨著地球溫度的不斷升高,在過去30年間,北冰洋大部分地區已經上升了大約3℃,在一些冰原消失的地方,氣溫甚至上升了5℃。整個北極地區的永久凍結帶正在不斷融化,在這種情況下,原本被困在冰層下的甲烷會逐漸涌出,并向大氣中逸散,反過來加速全球變暖的進程。

這種現象不僅限于北極地區,還會延伸到周圍的雪原、冰原和永久凍土帶,深入到西伯利亞、阿拉斯加、加拿大、格陵蘭和斯堪的納維亞半島的大部分地區。根據相關測算,到2100年,在低排放情景下,永久凍土的排放可能會推動0.1~0.3°C 的升溫;在高排放情景下,則最高可達0.5°C。

好在目前尚未有足夠證據表明,北極地區的甲烷會在短短幾年內“爆炸式泄露”并引發極端氣候變暖。但北極冰層作為全球變暖的放大器,仍然需要得到人們的密切關注,也時刻提醒著我們1.5℃目標的挑戰性和緊迫性。

03 淺層海洋

大量的甲烷以固體水合物的形式儲存在世界各地的海底,一項2019年發布在《自然通訊》上的評估數據顯示,海洋甲烷的排放量估值大約為每年6到12Tg(百萬噸)左右。

根據相關研究,海洋的甲烷排放主要來自淺層沿海海域。盡管淺層沿海水域僅占海洋面積的5%,但其甲烷排放量占到海洋甲烷總排放量的50%。這是因為甲烷不僅會沿著大陸邊緣滲出、在海底的缺氧沉積物中通過生物作用產生,還可能通過某些浮游生物或海洋微生物產生,并在被氧化前排放到大氣中。

此外,正如全球變暖會導致北極冰層中的甲烷逸散,近期《自然通訊》上的一項研究指出,海洋溫度的升高也會導致海洋底部甲烷水合物發生解離并持續泄露。而這還不是唯一的風險,由于甲烷水合物就像一種水泥,可以穩定海底的壓力,有科學家推測,如果甲烷水合物大量分解,海底的穩定性就可能降低,由此產生的海底山體滑坡即有概率引起嚴重的海嘯

04 水稻田

相關統計表明,在人類活動所產生的甲烷排放中。有大約10%甚至更高來自水稻種植。水稻生長在溫暖的水田里,在淹水條件下,稻田土壤中的腐爛植物體等有機物會被產甲烷細菌分解,這個過程就產生了甲烷,甲烷中的一部分會通過水面或者水稻本身再回到大氣中。根據IPCC的數據,全球稻田以甲烷為主導的排放量大約為平均每年60Tg(百萬噸)。

于是這就出現了一個兩難困境:甲烷的過度排放會造成氣候異常和各種自然災害,世界人口對水稻的需求增長很有可能加劇這一問題。另一方面,消除饑餓也是人類實現可持續發展的重要目標之一,水稻是世界一半以上人口的重要主食,影響著幾十億人的生計和經濟,因噎廢食的方式也不可取。

水稻不可不種,大米不可不吃,要想阻止農業種植過程中的甲烷排放,就只能從栽培方式和水稻品種上想辦法了。中國作為水稻種植大國,在保持產量同時降低甲烷排放上做了大量的實踐研究工作,積累了很多經驗,比如中期烤田、覆膜栽培、秸稈合理還田、推廣新型高產品種等等,都可以在保產甚至增產的前提下降低甲烷排放,實現“魚與熊掌兼得”的效果。

05 陽光下的一次性塑料袋

一次性購物塑料袋對環境的危害很多人都能說出一二,比如有毒物質釋放、土壤污染、被動物誤食等。但很多人不知道的是,包括塑料袋在內的大量塑料制品還能排放甲烷。來自夏威夷大學海洋與地球科學技術學院的研究人員首次發現,當暴露在陽光下時,甲烷和乙烯會從普通塑料的降解過程中釋放出來,而且一旦這個過程開始,即便再將陽光去除,甲烷也會在黑暗中持續釋放。

該研究小組測試了各種常見的日常塑料制品,最后發現,用于制作購物零食包裝和塑料袋的低密度聚乙烯不僅是全球生產和丟棄最多的合成聚合物,也是釋放甲烷和乙烯最多的物質,其釋放水平與陽光下暴露的時間成正比。不僅如此,在太陽輻射的幫助下,塑料制品會降解成微塑料,塑料碎片表面積會增加,因此會產生更多的溫室氣體。相關研究結果顯示,低密度聚乙烯的粉末比其顆粒釋放的甲烷高出500倍之多。

要知道,塑料制品降解速度非常慢,截至此時此刻,那些1950年生產的塑料可能仍在地球上的某個地方降解并釋放著甲烷。與此同時有預測認為,按照當前的塑料產量和廢物管理模式,到2050年時全球可能會產生120億噸塑料垃圾。——考慮到塑料制品在人們日常生活中的使用密度和被丟棄的驚人數量,這項研究的發現向我們提供了進一步的證據,即那些全球各地暴露在外的塑料垃圾山都很可能隨著數量的增加而在未來成為不可忽視的溫室氣體來源之一。這無疑警示我們,要盡快阻止對塑料垃圾的隨意丟棄行為,并從根源上減少一次性塑料制品的生產和使用。

06 成群結隊的白蟻

白蟻是馳名中外的害蟲之一,對我們生活中的各種東西都能造成危害。但你很可能想不到,白蟻還是世界上最大的天然甲烷排放源之一(其他天然排放源包括濕地、海洋等)。和牛一樣,白蟻也會“放屁”,因為白蟻也依靠腸道中的微生物來消化纖維素,而這個過程會產生甲烷。

一兩只白蟻的“屁”量并不高,但不幸的是,白蟻是社會性昆蟲,當你發現一只白蟻時,就代表還有數萬到數十萬只白蟻存在……積少成多,在全球范圍內,每年光是白蟻排放的甲烷就能達2000萬噸?!斎唬紫伿巧铮鼈儺a生的天然甲烷可能會被吸收循環,這和人為造成的大量排放相比,影響還是有限的。

總之,當你發現并消滅白蟻時,你的貢獻不只是在清除害蟲,你還在幫忙減緩溫室氣體排放。

07 你現在拿來看文章的電子設備

你知道嗎?你現在用來閱讀這篇文章的電子設備很可能也是在甲烷的幫助下制造的。計算機和移動設備中的半導體都會使用幾種不同的甲烷氣體,包括三氟甲烷、四氟甲烷和全氟乙烷等,這些氣體在廢物處理過程中如果處理不當,就可能會逸出。比如,根據美國環保署的一份早期報告,2010年美國地區釋放的這些相關氣體的總量就至少相當于5.4Tg(百萬噸)的二氧化碳。

不過好消息是,全球半導體產業在減少浪費和排放方面已經取得了非常明顯的進步。通過優化生產工藝、改用替代性輸入氣體、加強監測等方式,目前半導體制造過程中使用的氣體已經逐步得到更高效的利用,從而減少甲烷氣體的逸散了。
標簽: 甲烷減排

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