人类排放的甲烷被大大低估了

2020年3月14日 0 作者 atuo
人类排放的甲烷被大大低估了
甲烷分子插图(股票图像)。 |  图片来源:©vchalup / stock.adobe.com

甲烷分子插图(股票图像)。图片来源:©vchalup / Adobe Stock

甲烷是一种强大的温室气体,是全球变暖的重要原因。在过去的三个世纪中,甲烷向大气中的排放量增加了约150%,但研究人员很难准确确定这些排放物的来源。甲烷等热能捕集气体可以自然排放,也可以通过人类活动排放。

罗彻斯特大学的研究人员本杰明·赫米尔(Benjamin Hmiel)是地球与环境科学教授Vasilii Petrenko实验室的博士后研究员,他的合作者测量了古代空气样本中的甲烷含量,发现科学家们大大低估了人类的甲烷含量。通过化石燃料排放到大气中。在《自然》杂志上发表的一篇论文中,研究人员指出,减少化石燃料的使用是遏制气候变化的关键目标。

Hmiel说:“对化石燃料行业实施更严格的甲烷排放法规将有可能在更大程度上减少未来的全球变暖。”

两种甲烷

甲烷是仅次于二氧化碳的第二大人类活动源,其源于人类活动,是导致全球变暖的原因。但是,与二氧化碳以及其他捕集气体相比,甲烷的保质期相对较短。它在大气中的平均寿命仅为9年,而二氧化碳则可以在大气中持续约一个世纪。这使得甲烷成为在短时间内降低排放水平的特别合适的目标。

Hmiel说:“如果我们今天停止排放所有二氧化碳,那么大气中的高二氧化碳水平仍将持续很长时间。” “甲烷对于研究非常重要,因为如果我们改变当前的甲烷排放量,它将反映得更快。”

排放到大气中的甲烷可以根据其稀有的放射性同位素碳14的特征分为两类。甲烷是一种化石,已被隔离在古老的碳氢化合物矿床中数百万年,并且由于同位素已腐烂而不再含有碳14。还有生物甲烷,它与地球表面的植物和野生生物接触,并且确实含有碳14。生物甲烷可以从湿地等来源自然释放,也可以通过人为来源(例如垃圾填埋场,稻田和牲畜)释放。Hmiel研究的重点是化石甲烷,它可以通过自然的地质渗漏或人类提取和使用化石燃料(包括石油,天然气和煤炭)而排放。

科学家能够准确地量化每年排放到大气中的甲烷总量,但是很难将其分解成各个组成部分:哪些部分来自化石来源,哪些是生物来源?自然释放多少甲烷,人类活动释放多少甲烷?

这项研究的共同作者佩特连科说:“作为一个科学界,我们一直在努力确切地了解人类向大气中排放的甲烷量。” “我们知道化石燃料成分是我们最大的成分排放量之一,但是要解决这一问题一直是有挑战性的,因为在当今的大气中,化石排放物的天然成分和人为成分在同位素上看起来是相同的。”

回顾过去

为了更准确地分离自然成分和人为成分,Hmiel和他的同事转向过去,在格陵兰岛上钻取并收集了冰芯。冰芯样本的行为就像时间胶囊:它们包含气泡,内部有少量古老的空气。研究人员使用熔化室从气泡中提取出古代空气,然后研究其化学成分。

Hmiel的研究专注于测量18世纪初期(工业革命开始之前)到今天的空气成分。直到19世纪中叶,人类才开始大量使用化石燃料。在此时间段之前测量排放水平可以使研究人员确定自然排放量,其中不包括当今大气中存在的化石燃料排放量。没有证据表明天然化石甲烷排放量会在几个世纪的过程中发生变化。

通过测量200多年前空气中的碳14同位素,研究人员发现,直到1870年左右,排放到大气中的几乎所有甲烷都是自然界的生物。那时,化石成分开始迅速上升。时机与化石燃料使用量的急剧增加相吻合。

天然释放的化石甲烷含量比以前的研究报告低约10倍。他们发现,考虑到当今大气中化石的总排放量,Hmiel和他的同事推断出人造化石的成分比预期的要高-高出25%至40%。

气候变化的影响

这些数据对气候研究具有重要意义:如果人为甲烷排放量占总排放量的大部分,减少人类活动(如化石燃料的提取和使用)的排放量将对遏制未来的全球变暖产生比科学家们以前认为的更大的影响。

对于Hmiel来说,这实际上是个好消息。“我不想对此抱有太大希望,因为我的数据确实具有积极的含义:大多数甲烷排放是人为的,因此我们有更多的控制权。如果我们能够减少排放量,它将产生更大的影响。”

这项研究得到了美国国家科学基金会和戴维·露西尔·帕卡德基金会的支持。