撰 ：ALEJANDRA BORUNDA
煤、石油和天然气开采以及天然地质源头都会泄漏甲烷。一项新研究表明，大气中来自化石燃料行业的甲烷比之前认为的要多。
摄影：KATIE ORLINSKY，NAT GEO IMAGE COLLECTION
在此之前，科学家们认为诸如火山和泥温泉等地质源头每年释放的甲烷占大气中甲烷的10%。不过，本周发表于《自然》杂志上的一项新研究表明，在如今的大气中，来自自然地质源头的甲烷比例要小得多。实际上，研究人员说，大气中的大多数甲烷最有可能来自工业。总的来说，研究结果表明我们低估了化石燃料开采所产生的甲烷的影响，低估幅度高达40%。
“如果我们把大气中的甲烷总量看作是馅饼的各块——一块来自反刍动物，另一块来自湿地。我们过去认为来自地质甲烷的那块太大了，”Hmiel说。“因此，我们要说的是，化石燃料这块馅饼比我们想象的要大，我们可以对这块馅饼的大小产生更大的影响，因为这是我们能控制的事情。”
甲烷是“过渡性”燃料——但是过渡到何处呢？
甲烷是一种温室效应极强的气体，其碳氢结构使其非常善于吸收热量。在20年的时间跨度内，大气中一个甲烷分子吸收热量的效果比一个二氧化碳分子大约强90倍，长期来看后者是导致未来地球变暖的最主要温室气体。
自工业革命以来，甲烷的大气浓度至少增加了150%。由于甲烷能产生极强的温室效应，空气中的甲烷越多，人类就越难以阻止地球气温飙升至超过全球气候目标的水平。
甲烷也是一个全球性的、长达数十年的科学谜题的主角：今天使大气升温的所有额外甲烷究竟来自何处？是奶牛打嗝还是稻田？石油和天然气开采导致的泄漏？还是不断冒出气体的泥火山？
在过去的几十年里，随着减少二氧化碳排放的呼声越来越高，水力压裂法等天然气采集技术的成本越来越低，美国和其他国家的许多燃煤电厂都已经关闭。自2010年至今，美国已经关闭了500多家煤电厂。在许多情况下，煤电厂被天然气（主要由甲烷气体组成）发电厂所取代，目前美国近40%的能源需求由天然气发电厂解决。
甲烷的燃烧效率比煤炭高，因此在碳成本和空气污染方面，甲烷是比煤炭更好的选择。此外，甲烷在大气中滞留的时间也比二氧化碳少得多——前者平均为9年，而后者则多达数百年。
由于自身的特性，天然气经常被吹捧为一种“过渡性燃料”，可帮助人类平稳过渡到碳中性能源的未来。如今，在可再生能源或负碳技术发展的同时，天然气工厂不断补充着人类的能源需求。
“问题是：天然气究竟是一种过渡燃料，还是会存在很长一段时间？”德克萨斯大学奥斯汀分校的环境经济学者 Sheila Olmstead说。“市场告诉我们，天然气可能会存在很长一段时间。”
如果在整个开采过程中只有很少天然气泄漏或遗失——少于采集的天然气总量的百分之几——那么使用天然气就和其它燃料效果差不多，甚至更好。不过，康奈尔大学的气候科学家Robert Howarth说，如果“泄漏率”超过开采总量的1%，使用天然气的效果可能就不如其他燃料。
最近的一项研究发现，美国天然气开采过程中的“泄漏率”可能超过2%。另一些研究则调查了美国主要钻探区域的特定“超级排放者”，发现泄漏率更大。
Howarth说：“我想说的是，在过去几年的研究中，科学家们已经不再宣称甲烷是一种过渡性燃料了。但如果我们退回来说，我们确实需要天然气一段时间，这一计算方式取决于甲烷的损益平衡点。我们不确定我们是否接近这个目标。”
麻省理工学院的能源专家Jessika Trancik强调称，逐步停止二氧化碳排放至关重要，因为二氧化碳将使地球长期处于变暖状态。不过，为了达成世界各国现在都在努力实现的气候目标，防止气温上升超过2015年《巴黎协定》设定的2℃目标，阻止任何额外的甲烷泄露到大气中也至关重要。
奥地利国际应用系统分析研究所的温室气体专家Lena Hoglund Isaksson说：“在使用甲烷的情况下是不可能达成这些气候目标的。”
答案藏在冰里
很难计算出大气中的甲烷有多少来自于人类活动，比如石油和天然气的钻探或燃烧；有多少来自于其他受人类影响的活动，比如农业；又有多少来自于火山喷发等自然源头。
“这就像一个侦探故事。” Hoglund Isaksson说。
他们挖出了900多公斤的冰，之后把含甲烷的空气从冰中蕴藏的气泡中吸出来。
相比之下，工业革命开始后的样品显示出化石燃料的明显特征。
不过，最关键的发现是，冰层中来自地质源头的甲烷含量极其稀少：在人类尚未依赖化石燃料的年代，每年释放到大气中的甲烷不超过50万吨。地质情况不太可能在这么短的时间内发生改变，因此Hmiel称，这一估计数据同样适用于今天的地质情况。
至关重要的是，这一数据比其他用于做出科学评估和政策决定的估测数据要少10倍——包括美国环境保护署和政府间气候变化专门委员会使用的数据。
Hmiel认为，如果石油和天然气行业的甲烷排放量比之前所知的要多得多，也就意味着他们可以清理这些排放量——减少天然气使用量以及清除使用过程中产生的泄漏和其他浪费的天然气。
Olmstead说：“电力公司目前正在选择是将重点放在风能、太阳能还是天然气上，如果他们选择天然气，那么我们就要认识到天然气发电厂还将存在几十年。”
“天然气发电厂的实际使用时间远远超过了原本规定的有效期。知道了这一点，会改变我们今天所做的决定吗？我们会对未来10年、20年、30年、40年的甲烷排放产生影响吗？”
（译者：流浪狗）
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