什么是甲烷,为什么要关心?

石油耀斑堆栈
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甲烷(化学符号CH4)是由一个碳原子和四个氢原子组成的无色,无臭气体。这是一个有效的温室气体;发射时,它会在大气中保持影响地球的气候。它是第二大原因二氧化碳之后的全球变暖。

人类在大气中增加了甲烷的量自1750年以来约为150%.石油,气体和煤等化石燃料的提取是最大的甲烷排放来源。人类还通过集约的农业实践,牲畜生产和废物处理增加了甲烷排放。

甲烷从何而来?

超过数百万年,海上和陆地上的植物和动物的大量有机物物质被困在沉积物中,并且逐渐压缩并深入地进入地球。压力和热量导致产生热甲烷的分子崩溃。

另一方面,生物成因甲烷是由微生物在缺氧(无氧)环境中产生的,微生物通过发酵过程分解有机物,从而产生甲烷。缺氧环境包括湿地,如湖泊、沼泽和泥炭沼泽。动物和人类消化系统内的微生物也会产生甲烷,通过“放屁”和打嗝释放出来。

据美国宇航局说在美国,约30%的甲烷排放来自湿地。石油、天然气和煤炭开采占了另外30%。农业,特别是畜牧业、水稻种植和废物管理占20%。剩下的20%来自更小的来源,包括海洋、生物质燃烧、永冻层,还有——等等——白蚁。

天然气构成甲烷排放的单一最大的人为源,并在油和气体提取过程中释放。油气储层通常一起出现,占地面积千英尺。到达它们需要在地面深处挖井。一旦提取,油气通过管道移动。

甲烷有许多有益的用途。天然气用于取暖、做饭,作为一些汽车和公共汽车的替代燃料,以及生产有机化学品。十年前,工业界推广天然气作为一种更清洁的“过渡燃料”,以帮助人们摆脱对石油的依赖。但是,尽管天然气在燃烧时排放较少,但由于广泛的泄漏,它在整个生命周期中产生的温室气体排放量至少与其他化石燃料一样多。

对环境的影响

温室气体如甲烷留在地球的大气层中,允许阳光通过但捕获热量。通过增加大气中温室气体的浓度,人类导致全球变暖。

虽然甲烷在温室气体中所占的比例要比二氧化碳小得多,而且在大约10年后就会分解,但它的威力却是巨大的。甲烷是大约28次作为有效作为二氧化碳。在2000年代初期下跌后,由于两者而言,甲烷排放水平随后攀升随着人们消费更多的肉类,化石燃料的生产和食物的生产

对人类健康的影响

除了与气候相关的间接影响外,甲烷排放还对空气质量产生不利影响。天然气中的甲烷和其他碳氢化合物与氮氧化物结合形成臭氧污染.地面臭氧,也被称为烟雾,会加重呼吸道疾病,如哮喘和慢性支气管炎。

研究还将天然气钻探和水力压裂与饮用水污染联系起来由于甲烷含量高,钻井作业附近家庭的水龙头里的水可能会被点燃。尽管有限的研究表明甲烷对饮用无害,但它确实有害导致爆炸并积聚在封闭的空间中

化石燃料甲烷排放

在天然气网络的管道和其他基础设施中可能发生气体泄漏,以及闲置和遗弃的井.开采过程中的燃烧和排气是另外两个人为甲烷排放的重要来源。如果你曾见过石油或天然气开采作业中,火焰从一根高高的管道中喷射出来,那就是火焰燃烧,或将天然气燃烧到空气中。

做火炬燃烧有多种原因,包括安全。由于天然气通常是石油开采的副产品,石油生产商可能会收集天然气用于其运营或将其输送到天然气市场。但当生产商缺乏管道或其他基础设施来收集和运输天然气时,就会燃烧。低油价也会使燃烧天然气比出售天然气更便宜。另一方面,排气是直接将气体释放到大气中而不燃烧它。

石油和天然气生产商和分销商在钻孔,排气和燃烧过程中估算排放,以及任何从数百万管道和构成气体网络的连接泄漏的气体。但独立研究表明甲烷排放远远大于行业报道的数字。

新兴的研究表明,塑料制品如塑料袋,家居用品和合成服装是额外的甲烷排放来源.这是令人担忧的,因为塑料生产可能在未来二十年翻一番然而,全球甲烷预算和气候模型都没有考虑到塑料产品的直接排放。

农业甲烷排放

来自英国格洛斯特郡舍尔伯尼奶牛场的奶牛站在一堆饲料和肥料旁边。

蒂姆·格雷厄姆/盖蒂图片社

农业甲烷排放包括畜牧业生产、水稻种植和废水。畜牧业占了最大的份额,而且还在不断增长全球肉类消费持续增长.根据联合国粮食及农业组织(FAO)的说法,牲畜占14.5%人为温室气体排放总量。

家畜排放的大部分气体来自反刍动物,如牛、水牛、绵羊和骆驼等动物,它们在消化过程中会产生大量甲烷,其中大部分通过打嗝释放。家畜粪肥也是一个额外的因素,特别是在集约化农业系统中。反刍动物释放的甲烷肉牛和奶牛贡献最多的人。

食物浪费是另一个巨大的挑战。世界上大约三分之一的供人类食用的食物从未被食用,根据粮农组织.浪费的食物在温室气体排放总量中占很大比例(约8%),是食物分解时甲烷排放的主要来源。

虽然人为甲烷排放的最重要来源是农业和化石燃料提取,但人类通过其他方式排放甲烷。城市生活垃圾填埋场第三大来源美国环保署的数据显示,美国与人类相关的甲烷排放。气候变化也有间接影响。地球变暖导致永久冻土融化,它有可能释放更多的甲烷生物质燃烧火灾和故意燃烧是另一个罪魁祸首。

法规

因为甲烷是一个非常有效的温室气体和与二氧化碳相比短寿命,所以显着的甲烷排放减少将有一个对大气变暖的快速和重要影响

最近的一项研究发现,迅速采取行动减少甲烷排放可能会减缓地球变暖的速度高达30%但时间是短暂的:2020年,甲烷水平飙升.逆转趋势的重大行动包括减少有关的泄漏和故意气体释放,清理废弃的煤矿,减少肉类和乳制品消费,使用Burp降低的牛饲料补充剂,并实施技术以捕获垃圾填埋场排放。

在2021年在2021年举行的一周后,Joe Biden总统签署了一项行政命令禁止在公共土地上开采化石燃料美国25%的温室气体排放来自美国。

在2021年地球日,拜登召集了气候峰会并承诺美国将削减温室气体排放量减少50%。

以下几周,美国参议院批准了恢复的关键部分奥巴马政府的甲烷战略:旨在防止油井和管道甲烷泄漏的石油和天然气性能标准。特朗普政府废除了这些规定。恢复这些规定的投票被认为是朝着实现新的排放目标迈出的重要一步。

在地球日首脑会议期间,加拿大,挪威,卡塔尔,沙特阿拉伯和美国的领导人,共同代表了40%的全球石油和天然气生产,宣布了形成合作论坛开发净零排放策略,包括扩大可再生能源并远离依赖碳氢化合物,包括限制甲烷排放。

2020年,欧盟通过了一项甲烷的策略作为欧洲绿色交易的一部分削减排放,这提出了一个雄心勃勃的计划,以实现2050年的碳中立,包括甲烷减排。作为世界为的世界准备了COP26在格拉斯哥举行的气候峰会上,中国也面临着采取更多行动的压力。各国的共同努力是否足以减缓全球变暖并避免灾难性的临界点尚不确定,但这种势头正在加速。

技术也有一个作用的作用。甲烷 - 捕获技术允许垃圾填埋场,化石燃料操作,粪肥和其他来源储存和重用作为燃料,甚至作为产品的组成部分服装和包装材料。单独的技术创新不会扭转向上排放趋势。但每次努力都很重要。