文/孙 慧
24个实验舱排列整齐，被一个由管道和电线交织而成的网络连接到数据处理中心，以测试舱内的湿度、压力、温度和气体成分。这看起来有些严肃和沉闷，像是科幻电影中的场景，但大厅里竟然回荡着“咩咩”声——哦，原来这个实验室的研究对象是绵羊！ 在新西兰北帕默斯顿市的草原研究中心，尼尔.韦德洛克和他的同事已经对数百只绵羊做了很多年的研究。他们为每只动物建造了房间，仔细测量它们在进食时排放的气体量，希望通过这些研究找到减少气体排放的方法。绵羊会排放各种各样的气体，但他们尤为关注其中一种——甲烷。
两个气候问题 早在1997年联合国通过《京都议定书》时，甲烷就是被列于减排承诺书上的7种温室气体之一。但多年以来，人们的关注点几乎只集中在二氧化碳上。 美国环保协会首席科学家史蒂文.汉堡说：“政策制定者在制定应对气候变化的策略时，采用了一组基于二氧化碳在100年内长期影响的指标。但是，甲烷在大气中的寿命大约为10年，这导致针对甲烷的政策和措施有失偏颇。” 甲烷在大气中停留的时间不长，只有10年左右，与二氧化碳长达一个世纪的停留时间形成鲜明对比。大气中甲烷的浓度远低于二氧化碳，如果把大气看作一个游泳池，那么里面大约有2杯甲烷，而有高达442杯二氧化碳。各界特别关注二氧化碳当然无可厚非，但甲烷的温室效应也不可忽略。首先，甲烷捕集热量的效率比二氧化碳更高。其次，虽然甲烷在大气中的寿命只有10年，但即使在10年后，甲烷的影响也不会消失，因为它会与臭氧反应生成水和二氧化碳。 后来，《京都议定书》被修订和更新，甲烷的重要性也引起了全球的关注。在2021年11月举行的第26届联合国气候变化大会上，多国领导人共同发起了“全球甲烷承诺”，旨在减少未来几年的甲烷排放量。有100多个国家加入了该倡议，承诺在2030年以前将甲烷排放量减少30%以上，并将改进测量甲烷排放量的方法。这种全球性的行动可能很快会带来明显效果。 汉堡说：“将甲烷排放量减半，即可显著降低未来30年的变暖速度和变暖幅度。”他认为，我们目前面临的是两个不同的气候问题，一个由二氧化碳引起，另一个由甲烷引起。甲烷带来的是短期问题，二氧化碳带来的是长期问题，两者都需要解决，但解决方案非常不同。“减少二氧化碳排放会干扰人类的整个能源经济，需要付出巨大的努力，而甲烷相对容易处理，目前已经有减少甲烷排放的低成本技术。”汉堡解释道，“关注甲烷排放并不是按下了二氧化碳减排的暂停键，而是为我们去完成更艰巨的任务争取更多的时间。”
排放源 甲烷的排放源有很多。湿地、牛羊打嗝、微生物分解垃圾、天然气生产，都会向大气中排放甲烷。尽管自然界和人类活动都会产生甲烷，但是有证据表明，人类活动是近几十年来甲烷排放量飙升的主要原因。联合国政府间气候变化专门委员会的最新报告显示，自2007年以来，甲烷浓度一直在稳步上升，研究人员认为这主要归因于化石燃料的开采、垃圾场和牲畜的排放。 日常生活中的垃圾和废弃物是甲烷最主要的来源。当食物垃圾和其他有机废弃物被填埋时，它们会分解产生富含甲烷、二氧化碳和其他化合物的气体。这通常被称为垃圾填埋气，在全球甲烷排放量中占很大的比例。2019年，仅美国的垃圾填埋场排放的温室气体量就与1 200万户家庭相当，而这一数字预计还会继续增加。研究人员预测，3年后，垃圾填埋场的温室气体排放量将占所有人为排放量的8%~10%。搭载了对流层观测仪的甲烷观测卫星（如欧洲航天局的哨兵五号卫星）可以帮助我们发现排放大量甲烷的垃圾填埋场。例如，2021年8月，科学家就利用卫星发现，西班牙马德里市中心的垃圾填埋场每小时排放出多达8 800千克甲烷。 这显然是触目惊心的数字，因此，与其阻止甲烷排放，不如让垃圾填埋场的甲烷发挥作用。
垃圾填埋场的妙用 天然气是一种燃料，因此合理利用垃圾填埋场的甲烷可谓一举两得：既可以减少垃圾填埋场的甲烷排放量，又可以燃烧发电。在英国500多个垃圾填埋场中，已经有10个配备了垃圾填埋气体回收系统。垃圾被分隔开掩埋，然后被厚厚的沙子、黏土、土壤和草覆盖。甲烷通过由管道和真空泵组成的装置被收集起来，并被送往处理设施。一部分甲烷被净化以达到可用天然气标准，其他的则进行燃烧处理或用来发电。垃圾填埋场的天然气产量与其规模有关，一个大型现代化垃圾填埋场生产的可用燃料可供15~30年使用。 在甲烷进入大气之前，还有另一种捕获它的方法，那就是使用甲烷消化器，将甲烷转化为更有价值的物质。具体来说，就是将有机物或牛粪堆积在大罐子中，用微生物发酵法产生沼气和固体肥料。这一方法在很多国家备受关注，在德国已有8 000多个甲烷消化器系统投入运行。尽管它们主要被用来处理牛粪，而非来自垃圾填埋场的废弃物，但甲烷消化器在将有机物转化为可利用的物质的同时，也避免了甲烷的排放。 当然，这些利用甲烷的方法并不完美，一个显而易见的缺点就是燃烧沼气会释放二氧化碳。尽管如此，我们还是朝着缓解甲烷造成的短期气候危机迈出了一步。
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