Выбросы метана - Methane emissions

Увеличение выбросов метана является основным фактором повышения концентрации парниковых газов в атмосфере Земли и является причиной до одной трети глобального потепления в ближайшем будущем . В течение 2019 года около 60% (360 миллионов тонн) метана, выброшенного во всем мире, было вызвано деятельностью человека, в то время как естественные источники составили около 40% (230 миллионов тонн). Снижение выбросов метана за счет улавливания и использования газа может принести одновременно экологические и экономические выгоды.

Около одной трети (33%) антропогенных выбросов приходится на выбросы газа при добыче и доставке ископаемого топлива ; в основном из-за вентиляции и утечек газа . Россия является крупнейшим в мире источником выбросов метана из нефти и газа. Не менее крупным источником является животноводство (30%); в первую очередь из - за кишечной ферментации путем жвачных животных , таких как крупный рогатый скот и овец. Потоки бытовых отходов жизнедеятельности человека, особенно те, которые проходят через свалки и очистку сточных вод , стали третьей основной категорией (18%). Растениеводство, включая производство продуктов питания и биомассы , составляет четвертую группу (15%), причем наибольший вклад вносит производство риса .

На водно-болотные угодья мира приходится около трех четвертей (75%) устойчивых природных источников метана. Большая часть остального приходится на утечки из приповерхностных залежей углеводородов и клатратных гидратов , выбросы вулканов , лесные пожары и выбросы термитов . Вклады выживших диких популяций жвачных млекопитающих значительно превосходят вклад крупного рогатого скота, людей и других сельскохозяйственных животных.

Концентрация в атмосфере и влияние потепления

Глобально усредненный атмосферный CH ₄ (верхний график) и его годовые темпы роста (нижний график)

Концентрация метана в атмосфере (CH ₄ ) увеличивается и превысила 1860 частей на миллиард в 2019 году, что в два с половиной раза превышает доиндустриальный уровень. Сам метан вызывает прямое радиационное воздействие , уступающее только углекислому газу (CO ₂ ). Из-за взаимодействия с кислородными соединениями, стимулируемого солнечным светом, CH ₄ также может увеличивать присутствие в атмосфере короткоживущего озона и водяного пара, которые сами по себе являются мощными согревающими газами: исследователи атмосферы называют это усиление краткосрочного влияния потепления метана косвенным радиационным воздействием . Когда происходят такие взаимодействия, также производится более долгоживущий и менее активный CO ₂ . Включая как прямые, так и косвенные воздействия, увеличение содержания метана в атмосфере является причиной примерно одной трети глобального потепления в ближайшем будущем.

Хотя метан вызывает улавливание гораздо большего количества тепла, чем та же масса углекислого газа, менее половины выбрасываемого CH ₄ остается в атмосфере через десять лет. В среднем углекислый газ нагревается намного дольше, если предположить, что скорость связывания углерода не изменится. Потенциал глобального потепления (ПГП) представляет собой способ сравнения потепления из - за другие газы в том , что из углекислого газа, в течение определенного периода времени. ПГП метана _20, равный 85, означает, что тонна CH _4, выброшенная в атмосферу, создает примерно в 85 раз больше атмосферного потепления, чем тонна CO ₂ за период в 20 лет. В 100-летнем масштабе GWP ₁₀₀ метана находится в диапазоне 28–34.

Список источников выбросов

Основные источники метана на десятилетие 2008–2017 гг. По оценке Global Carbon Project

«Глобальные выбросы метана по пяти широким категориям за десятилетие 2008–2017 гг. Для нисходящих инверсионных моделей и для восходящих моделей и кадастров (правые темные прямоугольные диаграммы).

Абиогенный метан хранится в горных породах, а почва является следствием геологических процессов, которые превращают древнюю биомассу в ископаемое топливо. Биогенный метан активно вырабатывается микроорганизмами в процессе, называемом метаногенезом . При определенных условиях технологическая смесь, ответственная за образец метана, может быть выведена из соотношения изотопов углерода и с помощью методов анализа, аналогичных датированию углерода .

Антропогенный

Карта выбросов метана из четырех категорий источников

Комплексный системный метод описания источников метана в человеческом обществе известен как антропогенный метаболизм . По состоянию на 2020 год объемы выбросов из одних источников остаются более неопределенными, чем из других; отчасти из-за локализованных всплесков выбросов, которые не улавливаются ограниченными возможностями глобальных измерений. Время, необходимое для того, чтобы выбросы метана стали хорошо перемешанными по всей тропосфере Земли, составляет около 1-2 лет.

Естественный

Карта выбросов метана из трех природных источников и одного стока.

Природные источники всегда были частью метанового цикла . Выбросы водно-болотных угодий сокращаются из-за осушения сельскохозяйственных и строительных площадей.

Важность выбросов метана

Выбросы метана важны, поскольку их сокращение может выиграть время для решения проблемы выбросов углерода .

Глобальный мониторинг

Неопределенности в выбросах метана, включая добычу так называемых «суперэмиттеров» ископаемых и необъяснимые атмосферные колебания, подчеркивают необходимость улучшения мониторинга как в региональном, так и в глобальном масштабе. Спутники недавно начали подключаться к сети с возможностью измерения метана и других более мощных парниковых газов с улучшенным разрешением. Инструмент Tropomi, запущенный в 2017 году Европейским космическим агентством, может измерять концентрации метана, диоксида серы, диоксида азота, оксида углерода, аэрозоля и озона в тропосфере Земли с разрешением в несколько километров. Платформа GOSAT-2 в Японии, запущенная в 2018 году, обеспечивает аналогичные возможности. CLAIRE спутник , запущенный в 2016 году канадской фирмой GHGSat может решить углекислый газ и метан до всего лишь 50 метров, что позволяет клиентам определить источник выбросов.

Национальная политика сокращения

Часть серии о
Углеродный цикл
По регионам Наземный морской Атмосферный Глубокий углерод Почва Вечная мерзлота бореальный лес Геохимия
Углекислый газ В атмосфере Закисление океана Удаление Спутниковые измерения
Формы углерода Основное производство морской Черный углерод Синий углерод Kerogen
Метаболические пути Углеродное дыхание экосистема Фото почва Фотосинтез Хемосинтез Цикл Кальвина Обратный цикл Кребса Фиксация углерода C3 C4
Угольные насосы Биологический насос Кривая Мартина Насос растворимости Липидный насос Морской снег Микробная петля Вирусный шунт Желейный насос Китовый насос Континентальный шельфовый насос
Связывание углерода Биосеквестрация Углеродный сток Хранение углерода в почве Хранение углекислого газа в океане Морские отложения пелагические отложения
Метан Атмосферный метан Метаногенез Выбросы метана Арктический Водно-болотные угодья Аэробное производство Гипотеза клатратской пушки Клатрат углекислого газа
Биогеохимический Морские циклы Питательный цикл Карбонатно-силикатный цикл Глубина карбонатной компенсации Большой кальцитовый пояс Коэффициент Редфилда
Другой Прокси реконструкции климата Отношение углерода к азоту Глубокая биосфера Глубокая углеродная обсерватория Глобальный углеродный проект Улавливание и хранение углерода Ребалансировка углеродного цикла Территориализация углеродного управления Сеть наблюдения за общим содержанием углерода C4MIP CO2SYS
v т е

Глобальные антропогенные выбросы метана на основе исторических инвентаризаций и будущих прогнозов общих социально-экономических путей (SSP).

Китай ввел правила, требующие от угольных электростанций либо улавливать выбросы метана, либо преобразовывать метан в CO.
2в 2010 году. Согласно статье Nature Communications, опубликованной в январе 2019 года, выбросы метана вместо этого увеличились на 50 процентов в период с 2000 по 2015 год.

В марте 2020 года Exxon призвала к более строгим правилам по метану, которые будут включать обнаружение и устранение утечек, минимизацию вентиляции и выбросов несгоревшего метана, а также требования к отчетности для компаний. Однако в августе 2020 года Агентство по охране окружающей среды США отменило предыдущее ужесточение правил выбросов метана для нефтегазовой промышленности США.

Выбросы метана за 2017 год по регионам, категориям источников и широте.

Технология удаления

В 2019 году исследователи предложили способ удаления метана из атмосферы с помощью цеолита . Каждая молекула метана будет преобразована в CO.
₂, который оказывает гораздо меньшее влияние на климат (на 99% меньше). Замена всего атмосферного метана на CO
₂ снизит общее потепление парниковых газов примерно на одну шестую.

Цеолит - это кристаллический материал с пористой молекулярной структурой. Мощные вентиляторы могут проталкивать воздух через реакторы цеолита и катализаторов для поглощения метана. Затем реактор можно было нагреть, чтобы образовать и высвободить CO.
₂. Из-за более высокого ПГП метана при цене на углерод в 500 долларов за тонну удаление одной тонны метана принесет прибыль в размере 12 000 долларов.

Смотрите также

• Глобальная инициатива по метану
• China United Coalbed Methane
• Выбросы CO2
• Неорганизованные выбросы газа
• Обратная связь об изменении климата

использованная литература

внешние ссылки

• «Основные источники выбросов метана» . Каково ваше влияние . 2014-03-14 . Проверено 6 марта 2018 .
• «Выбросы парниковых газов - Выбросы метана» . EIA . 2011-03-31 . Проверено 6 марта 2018 .