导
读
联合国气候变化大会（COP26）承诺2030年甲烷排放量比2020年减少30%。海洋是地球最大的甲烷储库，其通过物理-化学-生物协同转化，具有极大的甲烷吸收潜能。研究表明历史大规模海洋甲烷释放曾导致严重的生态环境灾难。基于海洋甲烷“源-汇”规律，探寻有效的甲烷减排策略，有助于降低大气甲烷浓度，为主动应对全球变暖提供新视角。
图1 历史甲烷释放记录和天然海洋环境衍生的减排策略。A. 大气甲烷浓度变化趋势；（放大图是1985年以来甲烷“源-汇”变化趋势，其中点线图是全球排放量变化，粉红色圆圈代表各部门排放贡献度，柱状图是不同吸收汇的贡献）; B. 古新世/始新世极热事件（PETM）时期水合物分解甲烷释放引起的碳负偏移和温度增加；C. 侏罗纪时期海洋甲烷释放引起的碳负偏移；D. 天然海洋环境甲烷释放和削减机制。E-G. 从天然海洋学习的潜在甲烷释放控制方案。E.高压生物反应器中通过生物化学转化吸收甲烷；F. 利用水合物形成吸收甲烷; G. 通过光化学氧化减少甲烷。
甲烷比二氧化碳具有更强的温室效应，以往应对气候变化的策略主要集中于“碳”排放控制。当前，大气环境中的甲烷浓度已达到有监测记录以来的最高值（图1A），对全球温室效应的贡献率超过三分之一，联合国气候变化大会等国际会议和组织及时提出了系列甲烷减排计划。尽管当前大气中的甲烷主要源自人类活动排放，但海洋是全球最大的甲烷储库，且历史上曾发生过大规模的甲烷释放事件，因此海洋甲烷源汇不容忽视。今后，运用海洋吸收转化甲烷的原理到具体的工程实践中，可为甲烷减排提供潜在的绿色解决方案。
01
海洋甲烷释放历史事件
海洋占地球表面积71%，其甲烷储层对全球变暖很敏感，相应的负反馈不可估量。研究证实，南半球海洋变暖导致底层甲烷水合物分解，大量甲烷释放到水体中。大洋钻探计划提供的多种地质环境和生物地球化学的证据表明，水合物分解导致的甲烷释放与地球历史上重大环境变化和生物灭绝显著相关。根据深海沉积物同位素变化记录推测（图1B-C），大规模甲烷释放引起了古新世/始新世时期海水温度显著升高和侏罗纪时期碳同位素的负偏移。从千年尺度看，PETM边界的温室气体排放量与当前的工业范围大致相当。因此，历史甲烷释放事件的环境演化结果可为未来不确定情况下甲烷释放日益增加的环境效应提供借鉴。基于地质、生物地球化学、古气候和生态领域的丰富信息和证据，我们可以更好地认识地球环境与海洋甲烷释放之间的短期（十年）和长期（千年）相互作用（图1D）。
02
海洋甲烷释放减缓策略
总结与展望
全球甲烷释放控制离不开精准的陆海溯源和有效的减排技术。海洋是地球最大的甲烷储库，同时具有巨大的甲烷吸收潜力。学习自然，师法自然，基于自然海洋环境的甲烷源-汇机制，创新甲烷负排放技术，并提高这些技术的效能和稳定性，实现效率提升和工业应用，将对全社会甲烷释放减缓发挥重要作用。
杨 鋆 首都医科大学
王 权 西北农林大学
DOI:https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100297
引用格式：Feng J., Yan J., Wang Y., et al. (2022).Methane mitigation: Learning from the natural marine environment.The Innovation. 3(5),100297.
冯景春，广东工业大学百人计划教授，博士生导师。广东工业大学与南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）共建“滨海与深海生态环境研究中心”主任。主要从事海洋天然气水合物与海洋甲烷释放的环境生态效应相关研究。主持国家重点研发青年科学家项目、国家自然科学基金优秀青年科学基金项目等十余项，入选中国科学院青年创新促进会会员，获得中国科学院院长特别奖和中国科学院优秀博士学位论 等奖励。发表相关领域SCI论 70余篇，授权中国发明专利18项。
https://seer.gdut.edu.cn/info/1029/1062.htm
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