上周，隨著第26屆聯(lián)合國氣候大會進(jìn)入尾聲，中美兩國針對氣候變遷問題發(fā)表《格拉斯哥聯(lián)合宣言》。面對氣候危機(jī)的嚴(yán)峻性和緊迫性，中美兩國承諾通過各自在21世紀(jì)20年代關(guān)鍵十年采取加速行動，并在包括《聯(lián)合國氣候變化框架公約》在內(nèi)的多邊進(jìn)程中開展合作來應(yīng)對氣候危機(jī)，以避免災(zāi)難性影響。
值得一提的是，此次中美聯(lián)合宣言首次提上了甲烷排放治理。關(guān)于甲烷的行動計(jì)劃被放在了權(quán)嚴(yán)重的第八條、在二氧化碳排放治理的前面，可見甲烷治理對氣候危機(jī)的緩解至關(guān)重要，并且受到了中美兩國極大的重視。
回顧這一年來全球唱響了“碳中和”，但實(shí)際上溫室氣體的治理卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于二氧化碳。今天，我們想來聊聊各式各樣的甲烷排放源頭和應(yīng)對措施。
甲烷：25倍的溫室效力
根據(jù)美國環(huán)保部統(tǒng)計(jì)，2019年甲烷（CH4）約占美國人類活動溫室氣體排放總量的10%。雖然甲烷在大氣中的壽命比二氧化碳短得多，但其在捕獲太陽輻射熱的能力卻比二氧化碳更強(qiáng)大，在進(jìn)入大氣層100年的時間里，甲烷的溫室效力是二氧化碳的25倍。
在全球范圍內(nèi)，50-65%的甲烷排放來自人類活動，天然濕地等自然資源也會排放甲烷。人為導(dǎo)致的甲烷排放來自于能源、農(nóng)業(yè)、廢物處理和工業(yè)活動。以我國在2014年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，排放總量為5529 萬噸，其中能源活動貢獻(xiàn)了45%，農(nóng)業(yè)佔(zhàn)40%，廢棄物處理佔(zhàn)12%。美國在2019年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)了類似的分配。
能源活動
煤炭行業(yè)是我國能源產(chǎn)業(yè)的大宗，其中煤炭開采是最大的甲烷逃逸排放源。早期對甲烷排放的監(jiān)控措施主要出于安全的考量，需要保證空氣中的甲烷（瓦斯主要成分）的濃度在臨界值以下，以預(yù)防煤礦重大爆炸安全事故。對于甲烷排放的管理工作則始于2008年，規(guī)定甲烷體積濃度大于等于30%的煤層氣（煤礦瓦斯）不得直排。2020年11月的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤炭資源開發(fā)環(huán)境影響評價管理的通知》則提出對煤礦瓦斯利用率提高的要求，鼓勵將含有甲烷的抽采瓦斯進(jìn)行利用。
而隨著國家能源產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，我們可以預(yù)見越來越多的關(guān)閉煤礦，以及由此產(chǎn)生的廢棄礦井瓦斯排放，這將成為一個不容忽視的甲烷排放源。另一方面，來自石油天然氣行業(yè)的甲烷排放將會逐年增加。甲烷是天然氣的主要成分，在天然氣的生產(chǎn)、加工、儲存、傳輸和分配以及原油的生產(chǎn)、精煉、運(yùn)輸和儲存過程中，甲烷會排放到大氣中。2019年生態(tài)環(huán)境境部發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)石油天然氣行業(yè)環(huán)境影響評價管理的通知》，提到了“加強(qiáng)甲烷及揮發(fā)性有機(jī)物的泄漏檢測”是國家首次將甲烷納入油氣行業(yè)環(huán)境管理評價中。在國家政策和國際石化行業(yè)的倡議之下，我國的油氣生產(chǎn)商和供應(yīng)商也逐漸開展了甲烷控排行動。
（【生態(tài)】哈佛大學(xué)最新研究：油氣生產(chǎn)的甲烷排放被嚴(yán)重低估）
農(nóng)業(yè)活動
農(nóng)業(yè)造成的甲烷排放不容小覷。在我國和日本等國家，水稻種植是主要的農(nóng)業(yè)甲烷排放源頭。在歐美等國，大部分的農(nóng)業(yè)甲烷排放來自畜牧業(yè)，來源包括各類家畜腸道發(fā)酵以及各類畜禽糞便管理。
稻田甲烷排放量，是產(chǎn)甲烷菌在厭氧環(huán)境下的稻田中，利用田間植株根際部的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成甲烷的量，再除去水稻根際部甲烷氧化菌對甲烷氧化后的剩余量。可以透過適當(dāng)?shù)氖┓?、灌水管理措施，水稻品種和肥料的選擇，減少水稻田的甲烷排放。
畜牧業(yè)的甲烷排放在歐美已經(jīng)有了廣泛的研究，飼料的成分、畜舍環(huán)境設(shè)計(jì)、牲畜排泄物處理方法、沼氣回收等措施都能夠一定程度上降低甲烷排放。
廢棄物處理
廢棄物處理相關(guān)的甲烷排放來源分為廢水處理以及固體廢棄物處理。
廢水處理過程中的厭氧環(huán)境下，有機(jī)物經(jīng)厭氧分解產(chǎn)生大量的甲烷。其產(chǎn)生的甲烷量決定于廢水中可降解有機(jī)物量、溫度處理系統(tǒng)的類型和技術(shù)。如今先進(jìn)的生活污水處理包含了具有甲烷回收和燃燒處理功能的厭氧系統(tǒng)。而工業(yè)廢水有機(jī)物濃度通常較高，需要進(jìn)行厭氧生物處理，可以采用一個帶有甲烷收集器的厭氧反應(yīng)消化器處理后再排放到厭氧塘。廢水處理過程中回收的甲烷可以用于發(fā)電或產(chǎn)生熱能。
城市固體垃圾填埋場內(nèi)的有機(jī)物分解產(chǎn)生垃圾填埋氣（LGF），一般含有50%甲烷、50%二氧化碳以及少量的非甲烷有機(jī)化合物。對于垃圾填埋氣的監(jiān)測和利用可以預(yù)防甲烷排放到大氣中，經(jīng)過抽采的垃圾填埋氣可通過燃燒用于發(fā)電，或提純后直接使用，或經(jīng)處理后成為替代汽車燃料的管道天然氣來源。
（嶄新TDLAS方案應(yīng)用于垃圾填埋場排放監(jiān)測）
昕甬智測系列甲烷分析方案
寧波海爾欣光電科技有限公司長期耕耘在基于紅外激光光譜技術(shù)的痕量氣體分析，其中甲烷便是我們重點(diǎn)關(guān)注的氣體之一。昕甬智測最新的HP7000手持式激光甲烷遙測儀擁有彈性更高、覆蓋率廣等優(yōu)勢，是能源生產(chǎn)行業(yè)中保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全的核心。該分析儀基于近紅外激光光譜分析技術(shù)，體積緊湊、重量輕，便于巡檢人員實(shí)時攜帶，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙測更能保證人員安全，其精確的讀數(shù)能在發(fā)生泄漏時更加準(zhǔn)確的反應(yīng)泄漏位置。
另外，針對科研級別的甲烷濃度監(jiān)控，我司擁有在HT8700大氣氨分析儀的開發(fā)測試經(jīng)驗(yàn)，目前與中科院大氣所合作積極研制包含甲烷、氧化亞氮在內(nèi)的開路式激光溫室氣體分析儀。在過去我司與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的合作項(xiàng)目中嘗試了通過施肥品種的選擇和管理，對農(nóng)田氨排放進(jìn)行有效的調(diào)控。我們期許通過合適的甲烷監(jiān)測儀器，協(xié)同國內(nèi)相關(guān)科研院所進(jìn)行農(nóng)業(yè)甲烷排放的調(diào)控。
基于紅外激光光譜這樣的平臺技術(shù)，昕甬智測能提供更適合多樣場景的氣體分析模塊。若您有這方面的需求，歡迎您與我司銷售團(tuán)隊(duì)聯(lián)系！
參考文獻(xiàn)：
1. 國內(nèi)外甲烷排放控制行動與趨勢 ----2021中國甲烷論壇背景報(bào)告
2. Overview of Greenhouse Gases. EPA, USA.
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