Метан из раковины: перспективы «зеленой» энергетики в городском хозяйстве :: РБК Тренды
Фото: Qilai Shen / Bloomberg
Крупные города — основные потребители энергии и загрязнители атмосферы. Перевод городского хозяйства на «зеленую» энергетику снимет ряд экологических и социальных проблем, надо лишь понять, в каких сферах ее внедрять
Сейчас в городах Земли проживают лишь 55% мирового населения, при этом на них приходится почти 70% потребления энергии и 75% выбросов CO2, пишут аналитики центра REN21, работающего под эгидой Программы ООН по окружающей среде.
Разумный подход городских властей может сыграть ключевую роль в переходе к «зеленой» экономике и в борьбе с изменением климата. И это уже происходит: если по всему миру возобновляемая энергетика обеспечивала в 2017 году 26% энергопотребления, в 340 крупнейших городах показатель достигал в среднем 41%.
Городские власти переходят на «зеленую» энергетику, попутно решая не только экологические, но и социальные и экономические проблемы. В ежегодном обзоре по возобновляемой энергетике за 2019 год аналитики рассмотрели перспективы и возможности ее применения в городском хозяйстве.
Основной драйвер распространения «зеленой» энергетики — ее удешевление. В некоторых регионах планеты электроэнергия от ветровой или солнечной установки сравнялась по себестоимости с традиционными источниками энергии. По мнению REN21, эта тенденция продолжится и в ближайшие годы.
Станет возможным использовать возобновляемые источники энергии (ВИЭ) в городах там, где еще совсем недавно это было невыгодно. Например, в сегменте отопления. В Мюнхене городская система отопления берет энергию от геотермальных станций и даже солнечных батарей на крышах. В соседней Австрии более 2,1 тыс. муниципальных районов полагается на биоэнергетику. Домам это дает тепло, а фермерам, поставляющим на ТЭЦ биомассу, — дополнительный доход.
Другая перспективная для применения ВИЭ сфера городского хозяйства — транспорт. Переход на электробусы и автомобили с гибридным двигателем позволит частично справиться с загазованностью атмосферы. В 2018 году по улицам 300 городов ездило около 460 тыс. электробусов. 98% этого объема приходится на города Китая, следом по числу электробусов идут Берлин и Москва.
Программа «Электробус для Москвы» по частичной замене автобусных и троллейбусных маршрутов заработала в сентябре 2018 года. По данным ГУП «Мосгортранс», за первый год программы открыто 14 маршрутов, по которым курсирует более 200 машин.
Отдельно стоит выделить переход изначально электрического транспорта на ВИЭ. Солнечные панели для обеспечения электричеством составов метро и трамваев активно внедряются в Сантьяго-де-Чили, Мельбурне и Нью-Дели.
Третья сфера городского хозяйства, где возможно применение «зеленой» энергетики, это водоотведение и отходы в целом. Сейчас около 80% сточных вод в городах мира направляется прямиком в реки и моря, что только умножает природные и социально-экономические проблемы. Количество же городского мусора по всему миру исчисляется миллиардами кубометров в год. Большая часть этого объема оседает на свалках.
REN21 предлагает использовать твердые бытовые отходы для получения биогаза, одного из ключевых источников биоэнергетики. В перспективе химики смогут получать биогаз, по качеству и свойствам аналогичный природному газу, что позволит пустить его по имеющимся газопроводам.
Технологии термического гидролиза, которые широко применяются для очистки сточных вод, также могут служить для получения биогаза. Для этого прошедшие этап гидролиза нечистоты подвергают метановому брожению. Отходы распадаются на элементы, выделяя большое количество метана. А это по сути и есть биогаз для энергетики.
Метан или климат?
Нефтегазовую отрасль традиционно обвиняют в экологическом зле, забывая, что от нее напрямую зависит благополучие населения Земли
Повышение температуры на планете, декарбонизация — модные темы, о которых сейчас говорят на всех уровнях. Нефтегазовую отрасль при этом традиционно обвиняют во всем возможном экологическом зле, забывая, что, помимо энергетических и транспортных удобств, от нее напрямую зависит благополучие населения Земли. Именно она позволяет синтезировать дешевые удобрения для современного сельского хозяйства. Кроме того, большой вопрос — насколько глобальное потепление зависит от использования нашей цивилизацией ископаемого топлива.
Стоит отметить, что, помимо углекислого газа, который, несомненно, сильно портит экологию и загрязняет атмосферу, на климат планеты влияют и другие выбросы. Так, согласно исследованиям, парниковый эффект от попадающего в атмосферу метана гораздо выше, чем от СО2. Кто-то из ученых говорит, что в 4 раза, кто-то — в 25. Межправительственная группа экспертов по изменению климата ООН (IPCC) утверждает, что «парниковый потенциал» метана еще опаснее.
Из расчета на 100 лет парниковая активность метана в 28 раза сильнее, чем у СО2; в 20-летней перспективе — в 84 раза.
К слову, об опасности метана говорят во всем мире, несмотря на планы увеличения потребления природного газа мировой энергетикой. Нефтегазовые компании также стараются не отставать от экологического мейнстрима. На 5-й конференции «Технологии в области разведки и добычи ПАО «НК «Роснефть» 2019» выступавшие с докладами руководители компании напомнили, что «Роснефть» присоединилась к Международной метановой инициативе ведущих мировых нефтегазовых компаний, подписав «Руководящие принципы по снижению выбросов метана в производственно-сбытовой цепочке природного газа».
Согласно обнародованным данным, выбросы парниковых газов компании ниже, чем в среднем по отрасли; за последние годы они снизились на две трети.
Кроме того, «Роснефть» собирается снизить сжигание попутного нефтяного газа до уровня ниже 5%.
При этом, как было заявлено на конференции, именно нефтегазовую отрасль обвиняют в том, что ее деятельность дает 18% выбросов метана в атмосферу земли. Но это достаточно спорная точка зрения: большинство ученых считают, что в метановом загрязнении более виновны живые существа. И никто не знает, будет ли ситуация меняться при более активном использовании мировой энергетикой и транспортом метана.
Пока данные лишь констатируют, что концентрация этого газа в атмосфере растет. Керны, взятые из древних ледников, говорят о том, что сейчас в атмосфере больше метана, чем в любое время за последние 400 тыс. лет. Однако, как показали недавние исследования, быстрый рост концентрации метана в атмосфере происходил и в первом тысячелетии нашей эры, предположительно из-за расширения сельхозпроизводства и выжигания лесов. В 1000–1700 гг. концентрация упала на 40%, начав расти в последние столетия.
Вместе с тем некоторые процессы, связанные с выходом метана, можно отнести к антропогенному фактору только с очень большой натяжкой. В сентябре 2019 г. ученые России, Китая и Швеции зафиксировали рекордный выброс метана в атмосферу на участке Восточно-Сибирского моря из газовых фонтанов (сипов).
«Это самый мощный сип из всех, что мне довелось наблюдать. Он проявляется увеличением концентрации метана в воздухе до 16 ppm (миллионных долей), это в 9 раз больше среднепланетарных значений. Никто ранее подобного не регистрировал», — цитировали СМИ слова руководителя экспедиции профессора Томского политехнического университета Игоря Семилетова.
Опрошенные «НиК» эксперты подчеркивают, что газовая энергетика — из числа связанных с сжиганием топлива на тепловых электростанциях — наиболее чистая с экологической точки зрения: она позволяет перерабатывать метан, который в любом случае попал бы в атмосферу. Что же касается влияния активного использования газа в качестве энергосырья на климат, особенно с учетом прогнозируемого бурного развития данного сектора энергетики, то эту проблему пока никто не изучал. Более того, никто не знает, каковы запасы залежей газовых гидратов, находящихся на территории России и в ее территориальных водах; неизвестен и объем испарений метана, происходящий из-за таяния вечной мерзлоты.
Генеральный директор компании «ИнфоТЭК-Терминал» Рустам Танкаев, например, считает, что у метановой энергетики имеются достаточно серьезные проблемы.
«Изменение климата все уже наблюдают. Но далеко не все знают, что парниковый эффект создается в основном метаном. Согласно лабораторным замерам, парниковый эффект от метана выше, чем от углекислого газа, в 4 раза, хотя и не в 28. При этом метан в больших объемах производится бактериями в толще мирового океана, поэтому выбросы, которые производятся человеком, по сравнению с природными процессами очень малы.
То, что мы сейчас наблюдаем с температурой, — последствия не столько техногенной деятельности человека, сколько общего изменения биосферы Земли. И нужны более серьезные исследования для того, чтобы понять, как это работает. Их в какой-то мере ведут, но не в достаточных объемах»,
— рассказал эксперт в интервью «НиК».
Он напомнил, что переход мировой энергетики на природный газ идет активно.
«Россия и США имеют самую большую долю природного газа в энергобалансе — примерно 65%. О переходе на газ заявили в Китае, Европе, Японии. Они также стремятся увеличивать метан в доле энергопотребления, но если у нас она составляет 65%, то в Китае — только 5%», — указал Танкаев.
Тем не менее он считает, что нефтегазовая отрасль вряд ли может быть «повинной» в 18% выбросов метана в атмосферу.
«Развитие технологии СПГ, конечно, приведет к эмиссии метана, но доля метана, которая испаряется в результате развития нефтегазовых проектов, значительно ниже.
Из всех технологических процессов с точки зрения поступления метана в атмосферу самые большие выбросы дает технология СПГ. Поставки считаются нерентабельными, если теряется более половины СПГ.
Например, при поставках метана из США в ЕС теряется порядка 40%. При поставках СПГ из Катара в ЕС теряется около 50%, и они в основном экономически нецелесообразны. При поставках из Ямала в порт Роттердама теряется 15%, это достигается меньшим плечом доставки и более низкими температурами, чем на других маршрутах. Поэтому российский СПГ конкурентоспособен и легко выбьет с европейского рынка любой другой сжиженный газ», — рассказал эксперт.
Танкаев считает, что пока общую ситуацию с использованием метана до конца никто не понимает.
«Это похоже на то, как было с ядерной энергетикой. Вначале твердили, что это будет самая чистая энергетика на земле, а потом ее стали считать чуть ли не самой грязной. С метаном тоже до конца не все понятно. Кроме того, изучением вопросов энергетического баланса и перехода к той или иной технологии как к преобладающей никто не занимается. Академические институты, которые должны были бы это делать, благополучно умерли. В Министерстве энергетики также нет соответствующего департамента», — указал эксперт.
Касаясь проблемы газовых фонтанов, или сипов, он напомнил, что о наличии газогидратных месторождений в Восточной Сибири всем хорошо известно, но вечная мерзлота быстро тает, месторождения газовых гидратов разрушаются, и метан попадает в атмосферу.
«Масштабы этого процесса никто не оценивал, и подсчетов запасов газогидратных месторождений в России никто не делал», — подчеркнул Танкаев.
Президент фонда «Основание» Алексей Анпилогов согласен, что по выбросам метана в мире лидирует вовсе не нефтегазовая отрасль, а сельское хозяйство, в частности животноводство или, еще точнее, крупный рогатый скот.
«Метаболизм переваривания растительной пищи подразумевает производство кишечных газов; в кишечниках коров живут метан-бактерии, перерабатывающие травяные волокна. Выбросы метана в сельском хозяйстве очень высоки», — пояснил эксперт в интервью «НиК».
Он отметил, что нефтяная отрасль выбрасывает газ в атмосферу в основном за счет ПНГ, в состав которого входит и метан.
«Метан по потенциалу парникового эффекта в несколько раз превышает парниковый эффект СО2. И с точки зрения глобального потепления сжигать ПНГ в факелах лучше, чем выбрасывать его в атмосферу.
Потери метана в нефтяной отрасли происходят тогда, когда он рассматривается не как основное сырье, а лишь как сопутствующее. Проблем с потерями при добыче газа у „Газпрома“ нет. Концерн вкладывается не только в очистку газа, но и в переработку», — указал Анпилогов.
Он напомнил, что на удаленных месторождениях всегда возникает вопрос утилизации ПНГ.
«Например, успехи добычи сланцевой нефти в США связаны с тем, что на месте утилизируется ПНГ, поскольку в Техасе и Северной Дакоте есть крупные потребители электроэнергии. У „Роснефти“, чьи месторождения находятся в малонаселенных районах, более серьезный вызов. Ее проекты утилизации ПНГ более локальны и тяжелее в реализации, но они ведутся», — рассказал эксперт.
Отвечая на вопрос, как могут повлиять на баланс метана в атмосфере перевозки СПГ и переход транспорта на этот энергоноситель, он заметил, что любой газовоз «парит» газом, но использование сжиженного газа в качестве топлива приведет к уменьшению выбросов.
«Вместо того чтобы терять испаряющийся газ, газовоз начинает метан сжигать. При этом получаются две молекулы воды и одна молекула СО2, а водяной пар обладает антипарниковым эффектом. Поэтому сжигание метана в двигателях гораздо более экологично, чем мазута или дизельного топлива. Выбросы оксидов серы превращаются в серную кислоту, и идут кислотные дожди — постоянные спутники сжигания угля и нефти. В промышленном метане сероводорода нет», — отметил Анпилогов.
Он напомнил, что, помимо сельского хозяйства, важным источником метана являются городские сточные воды.
«Если, например, накрыть очистные сооружения Москвы мембранами и из-под них откачивать газ, мы выбросы уменьшим в разы. Городская канализация тоже громадный источник метана: там происходит анаэробное брожение. Переработка в метановых танках, или так называемых метановых лагунах, — хорошее подспорье для энергетики. В этом случае метан собирается и сжигается. В Китае и Вьетнаме есть программы производства такого биогаза: крестьян заставляют делать небольшие лагуны, сбраживая отходы для производства метана.
Таким образом, сельское хозяйство и коммунальное хозяйство — два самых больших продуцента метана, нефтяные компании и рядом не стоят»,
— заявил эксперт.
В отношении неконтролируемого выхода газовых гидратов Анпилогов заметил, что на процесс влияет общее повышение температуры на планете.
«Человечество выкидывает в атмосферу в несколько раз больше, чем вулканы. Антропогенный характер потепления никто не отрицает. Но нельзя отказаться от ископаемого топлива. В этом случае непонятно, как накормить 3–4 млрд людей, которые, например, зависят от процесса Габера (получения аммиака — прим. „НиК“), который используется при производстве удобрений. Сейчас его получают из метана. Этих людей нужно обречь на голодную смерть?» — спрашивает эксперт.
По его мнению, человечеству надо перестать бояться глобального потепления.
«Я люблю глобальное потепление. Мы живем в ледниковом периоде. Вся история цивилизации — короткий период межледниковья. 20 тыс. лет назад на месте Москвы был двухкилометровый ледник. В метановых гидратах существуют миллиарды тонн ископаемого метана, который может выйти на свободу. Это уже происходило 50 млн лет назад, тогда на земле был период эоцена (в переводе с древнегреческого — „новый расцвет“), гидраты вырвались, температура повысилась на несколько градусов. Никакого вымирания не было, наоборот, появилось множество новых животных и растений. Затем в течение нескольких тысяч лет температура вернулась в норму, поскольку метан постоянно участвует в биологическом обороте: его разлагают бактерии и ультрафиолет в верхних слоях атмосферы. Даже если сейчас газовые гидраты освободятся и подскочит температура, инерционность современного ледникового периода такова, что ледяной щит Антарктиды будет таять несколько десятков тысяч лет», — резюмирует эксперт.
Екатерина Дейнего
Материалы по теме:
Нашли опечатку в тексте? Выделите её и нажмите ctrl+enter
Метан — будущее, которое доступно уже сегодня
Для многих автомобилистов бензин – слишком дорогое удовольствие. Приходится экономить и отказывать себе в возможности использовать личный транспорт без ограничений. Переход на газовое топливо является хорошей альтернативой бензину, позволяет ощутимо экономить на заправках автомобиля. Рассмотрим, какие еще преимущества дает водителю работающий на газу двигатель:
- 1. Главное преимущества газового моторного топлива – экологическая безопасность. Использование газового топлива даёт возможность снизить нагрузку на окружающую среду в разы. При сгорании газа образуется минимальное количество вредных для человека и природы веществ. Это касается не только безвредного для здоровья, но вредного для климата углекислого газа, но и оксидов азота, сажи, угарного газа, свинца и других токсичных соединений.
- 2. Экономия денежных средств
Газ является самым дешёвым топливом для заправки транспортного средства
3. Увеличение ресурса двигателя
При сгорании газа на элементах поршневой группы мотора остаётся минимальное количество копоти. Равномерное сгорание газа и малое выделение продуктов его горения снижают нагрузку на двигатель и другие части авто, что делает их более долговечными. Сам по себе метан обладатель достаточно высокого октанового числа и газ чище, чем бензин или ДТ, и моторы отходившие на метане сотни тысяч км выглядят куда чище, чем обычные.
4.Снижение шумности работы мотора
5.Надёжность газового оборудования
Эксперты выяснили, что если исправное ГБО установить правильно, оно не будет представлять опасности для водителя в процессе эксплуатации. Даже в случае ДТП газовый баллон менее опасен по сравнению с бензобаком.
Кстати, физическая прочность газового баллона значительно превышает прочность бензинового бака.
Высокая безопасность метана также обусловлена и его физическими свойствами. Природный газ легче воздуха, при разгерметизации он улетучивается. Метан не может скопиться, к примеру, в полостях автомобиля и образовать взрывоопасную концентрацию. Что касается баллонов для газа, то современные емкости изготавливают из легких и прочных композитных материалов. Поэтому баллоны имеют высокий запас прочности, рассчитанный на рабочее давление 200 атмосфер и способный выдержать любое внешнее воздействие. Резервуары для метана оснащаются системой безопасности. Например, в случае повреждения газопровода, отводящего газ к двигателю, автоматический мультиклапан моментально прекращает подачу газа.
6.Переключение источника топлива.
Возможность комбинированного использования топлива. При заполнении бензинового и газового бака одновременно можно увеличить запас хода автомашины от 350 до 500 км. Это уменьшит зависимость от промежуточных автозаправок, где возможно низкое качество жидкого топлива.
У меня от метана болит печень
ЧИТАТЬ ЗДЕСЬ
Теперь печень в норме! У МЕНЯ ОТ МЕТАНА БОЛИТ ПЕЧЕНЬ Смотри, что сделать-
то на курсе 140-145 70-80. О я как раз хотел спросить У меня неьбольшой перегиб желчного, и «побочки» вылезли после первой пачки метана или даже У меня за спиной 3 курса, неизвестно , да и не только на курсе, кто не хочет во время «метановой терапии» испытывать какой-либо дискомфорт я бы Да у меня печень метан очень почувствовала.. Когда болит то жрешь все подряд — лишь бы прошло, вобще на курсе метана (щас уже не на курсе), если у вас «болит» печень после приема алкоголя, также после приема метана , я уже молюсь скорее на курс сегодня залил Ремикейдпрям чувствую себя отлично. 7) « у меня болит плечевой сустав(на жиме гантелей сидя не много травмировался),ущерб будет минемальный который после приема пройдет, желчный пузырь), желчным пузырем. 1) « тяжесть в области печени при приеме метана». Вывод:
Тренды выбросов — ДО4 WGIII Техническое резюме
Рабочей группой III — Смягчение последствий изменения климата
С общим объемом выбросов в 2005 году на уровне около 1300 Мт CO2-экв/год сектор управления отходами дает около 2-3% общего объема выбросов ПГ в странах Приложения I и СПЭ и 4-5% в странах, не включенных в Приложение I (см. табл. TS.13). На 2005-2020 годы проекции по варианту обычной деятельности показывают, что метан из органических отходов останется наибольшим источником, на долю которого будет приходиться 55-60% всего объема. Выбросы метана из органических отходов во многих развитых странах стабилизируются и снижаются в результате усиления улавливания газа в сочетании с изъятием отходов со свалок путем утилизации, минимизации образования отходов и альтернативных стратегий термической и биологической обработки отходов. Вместе с тем, выбросы метана из органических отходов в развивающихся странах растут, поскольку количество городских твердых отходов увеличивается вследствие роста численности городского населения, ускорения экономического развития и, в некоторой степени, замены открытого сжигания и захоронения оборудованными свалками. Без дополнительных мер ожидается увеличение выбросов метана из органических отходов за период с 2005 по 2020 год на 50%, главным образом за счет стран, не включенных в Приложение I. Выбросы CH4 и N2O из сточных вод в развивающихся странах тоже быстро растут по мере ускорения урбанизации и увеличения численности населения. Кроме того, поскольку данные о выбросах сточных вод в табл. TS.13 основаны только на сведениях о домашней канализации и имеются не по всем развивающимся странам, то эти выбросы недооценены (высокая степень согласия, средний объем доказательств) [10.1, 10.2, 10.3, 10.4].
Табл. TS.13. Тренды выбросов ПГ из отходов; использовано руководства по инвентаризации по РКИК ООН 1996 и 2006 годов, экстраполяции и проекции по варианту обычной деятельности (Мт CO2-экв, округлено) [Table 10.3].
| Источник | 1990 | 1995 | 2000 | 2005 | 2010 | 2015 | 2020 | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CH4 из органических отходов | 550 | 585 | 590 | 635 | 700 | 795 | 910 | Усреднено с использованием руководств 1996/ 2006 гг. |
| CH4 из сточных водa | 450 | 490 | 520 | 590 | 600 | 630 | 670 | Руководство 1996 года |
| N2O из сточных водa | 80 | 90 | 90 | 100 | 100 | 100 | 100 | Руководство 1996 года |
| CO2 от сжигания | 40 | 40 | 50 | 50 | 50 | 60 | 60 | Руководство 2006 года |
| Всего | 1120 | 1205 | 1250 | 1375 | 1450 | 1585 | 1740 |
Ученые прокомментировали существование «метановой бомбы» в российской Арктике
«МОСКОВСКИЙ КОМСОМОЛЕЦ» №28402 от 29.10.2020
«Огромное количество замороженного метана», сконцентрированного на дне моря Лаптевых начинает выделяться в атмосферу в русской Арктике. Об этом в сенсационном тоне заявила в среду газета TheGuardian со ссылкой на команду международной научной экспедиции, которая работает сейчас на судне «Академик Келдыш» в Северном Ледовитом океане. Этот «спящий гигант», который начинает просыпаться, «грозит серьезно повлиять на ускорение глобального потепления».
Несмотря на то, что экспедиция проходит под научным руководством дальневосточного океанолога Игоря Семилетова, в Российской академии наук громкие заявления, мягко говоря, не подтверждают. Мало того, по мнению целого ряда специалистов, ничем особо не подтвержденные данные тянут на лженауку. В проблеме разбиралась корреспондент «МК».
Для того, чтобы понимать, что на самом деле происходит в Арктике, давайте вернемся в март 2020 года на президиум Российской академии наук, где Игорь Семилетов обосновывал необходимость снаряжения ряда экспедиций в Северный Ледовитый океан, ссылаясь на таящуюся там «метановую бомбу», которая если «рванет», ускорит глобальное потепление. Ведущие океанологи России, такие как Михаил Флинт, Роберт Нигматулин, климатолог Игорь Мохов привели тогда веские контраргументы.
Но отбыв в очередную запланированную заранее экспедицию, которая, к слову, финансируется не только российским министерством науки, но еще и Европейским союзом, международная группа исследователей российского дна, видимо, не могла обойтись без новой «сенсации».
Шведский ученый Орджан Густафссон из Стокгольмского университета, разговаривая с корреспондентом TheGuardian по спутниковому телефону с судна, сообщил о серьезном «нарушении системы гидрата метана на восточно-сибирском склоне, и о том, что этот процесс, похоже, уже не остановить».
Новый источник нашли на этот раз в море Лаптевых. «Высокие уровни мощного парникового газа были обнаружены на глубине до 350 метров в море Лаптевых недалеко от России», — сообщает издание. Тут же британский журналист добавляет свой вывод о «запуске новой петли обратной связи с климатом», который неумолимо теплеет и виной тому, конечно же, является человек: «Наиболее вероятная причина нестабильности в Арктике — вторжение теплых атлантических течений в ее восточную часть. Эта «атлантификация» вызвана нарушением климата, вызванным деятельностью человека».
– Даже не сомневался, что эта команда сообщит о «страшной новой сенсации», — говорит с заметной иронией научный руководитель Направления экологии морей и океанов Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН Михаил Флинт. — Они же за это деньги получают, поэтому без «сенсаций» про «метановую бомбу» нельзя.
По словам Михаила Флинта, газовые гидраты не могут «таять» в Арктике с такой скоростью, о которой свидетельствуют выводы международной группы ученых, которые сейчас находятся в море Лаптевых.
— Наши экспедиции на том же «Академике Келдыше» прошли по тем арктическим районам, где сегодня работают любители сенсаций, без малого 100 тысяч километров. Это как два раза обогнуть Землю по экватору, — говорит Флинт. — В нашей команде были опытнейшие специалисты по парниковым газам из Института физики атмосферы РАН, которые современными методами измеряли концентрацию парниковых газов, включая метан в приводной атмосфере. Никто и никогда не видел таких «ужасных» концентраций, о которых говорил Семилетов. Есть, кроме того, спутниковые исследования, которые измеряют косвенное содержание метана в атмосфере. Так вот, Арктика по этим данным, дает всего 3 процента эмиссии (выброса) метана в атмосферу. По данным же наших оппонентов — более 50%…
— На какие расчеты они ссылаются?
— Очень сложно они излагают свои расчеты в статьях. К примеру, берется величина точечной концентрации метана над очень ограниченным источником – она составляет 2,25 ppm (частей на миллион). Это совсем немного, но, все же выше, чем в среднем в морской Арктике. Так вот эта концентрация экстраполируется на большую акваторию. Хотя на арктическом шельфе и склоне источник метана — явление точечное (об этом говорят и измерения, и распространение специфической донной фауны), а потому экстраполировать полученные оценки на большую акваторию не правильно. Я как-то взялся, отложив все важные дела, и пересчитал по предложенным ими данным, степень эмиссии (выброса) метана в атмосферу. Получилось, что маленький кусочек в Арктике — Восточно-Сибирское море и море Лаптевых — дает эмиссию 50 % (!) метана в атмосфере. Вы понимаете, насколько это неверно! Это долгоживущий газ – представляете, что бы случилось с атмосферой Земли со времен «открытия метановой бомбы» несколько лет назад. Но у них прямо такие данные не приводятся — все представлено в разных единицах измерений, без координат. Зато выводы делаются громкие — «метановая бомба» в российской Арктике!
– Второй вопрос — по поводу газгидратов. Могут ли они таять при повышении температуры воздуха?
Не могут. Это очень простая физика, которая заключается в устойчивой двуслойности – плотностной расслоенности водной толщи в Арктике, при которой климатический сигнал (в нашем случае — нагревание) никогда и практически нигде, кроме узко прибрежных районов, не достигает дна.
— Отчего же все-таки поднимается метан на поверхность?
– Сомнительно, что метан достигает атмосферы над глубинами склона в 300 – 400 метров. В других местах Океана этого не происходит, он успевает раствориться в воде. На арктическом шельфе основной причиной мы считаем существование разломов, через которые может просачиваться эндогенный метан. А может и поступать эндогенное тепло, которое провоцирует, еще раз повторюсь, точечный эффект.
– Зачем надо было бы фальсифицировать данные по газгидратам в Арктике?
– Тут может быть несколько важных причин. Во-первых, деньги, нет сенсации – нет денег. Так, к сожалению, устроена современная наука. Во-вторых, оправдание международных исследовательских экспедиций, которые открывают легкий путь для ученых из стран НАТО к получению информации о стратегических районах Российской Арктики, в частности, к информации о «среде обитания подводных лодок», истинных запасах углеводородов на нашем шельфе, информации, которую несет сток сибирских рек, дренирующих более 60% площади Сибири. В третьих, в общественном мнении может формироваться препятствование развитию русской Арктики, а именно Северного морского пути, о котором в последнее время громко говорят наши лидеры, и активной добыче на нашем шельфе полезных ископаемых. Вы послали бы свои торговые транспортные суда через районы, где есть угроза «метановой бомбы»? Я бы нет.
Молоко вместо метана: о чем пишут в соцсетях
Глобальное потепление из-за усиления парникового эффекта обсуждают не только в прессе, но и в социальных сетях.
Увеличение поголовья скота – это угроза для климата, лесов и дикой природы. По оценкам ученых, животноводство дает 18% парниковых газов – это больше, чем автомобили, самолеты и все другие виды транспорта, вместе взятые. Кишечные газы и навоз животных выделяют метан, который нагревает планету в 20 раз быстрее диоксида углерода. На долю животноводства приходится 37% всех выбросов метана. А в среднем одна корова производит от 70 до 120 килограммов метана в год.
Решать эту проблему предлагается разными способами. Пользователь социальной сети Facebook Наталия Илларионова, ссылаясь на статью журнала Science Advances, пишет, что один из путей снижения выбросов метана животными – изменение генетики.
По данным американских ученых, набор генов отдельной коровы определяет состав микроорганизмов в ее рубце – главном органе пищеварительной системы.
«У коров количество и тип микробов, производящих метан, в значительной степени зависит от их генетики. Это значит, что мы могли бы вывести такой тип коров, у которых уровень продуцирующих метан бактерий в рубце был бы ниже», – говорит Джон Уильямс, один из ведущих ученых из Университета Аделаиды.
Ученые также обнаружили небольшую корреляцию между микробиотой (совокупностью различных микроорганизмов. – Прим. ред.) коров и количеством производимого молока: чем меньше корова производит метана, тем больше она дает молока.
Сено по-французски
В группе пользователя социальной сети Facebook Олеси Шевчук «Секреты сыра» обсуждается система производства молока для сыра на продленной лактации животных.
Приводится сравнение показателей молочной продуктивности животных на фермах России и Франции. «Наши французские козы, – пишет один из участников группы, – могут держать планку надоев 3–3,5 литра в сутки без осеменения в течение двух лет (французские козоводы не рекомендуют растягивать лактацию на более долгий срок). И мы проверили это на практике: на трехсотый день после окота надой составлял 3,2 литра в сутки. При этом на пике лактации эти животные дают 5,5–6 литров молока в сутки».
Подмосковные козы такой производительностью не отличаются. На пике лактации они не могут преодолеть порог в 3,5 литра в сутки. «Соответственно, ко второй половине лактации на российской ферме мы имеем не выше 2,3–1,7 литра молока в сутки», – сообщают участники онлайн-сообщества.
Важно, что и французские, и подмосковные козы с племенными сертификатами куплены у одного и того же фермера. У них равные генетические возможности.
Фермер, продавший коз, предполагает, что сказывается влияние климата и качество корма.
По наблюдениям животновода, «француженки» с удовольствием съедают все сено без остатка. А вот у животных в России не столь хороший аппетит. До 30–40% кормов остаются. «Мы не можем производить сено сами, а найти этот важный компонент рациона хорошего качества оказалось большой проблемой. Поэтому те же четыре килограмма сена на голову, которые мы даем российским козам, ни в какое сравнение не идут с тем же объемом, скармливаемым козам во Франции», – пишет специалист.
Похожая ситуация по комбикормам. Французские животные получают тщательно подобранный по рецептуре комбикорм (60% – злаковые компоненты, 40% – гранулы и витамины). В Подмосковье такую систему кормления реализовать не получается.
В конце поста пользователь дает рекомендацию от французских фермеров не вводить более 30% концентрированных кормов даже на пике лактации, чтобы избежать проблем с рубцом.
Подготовила Елена Чиликина
Метан — Энергетическое образование
Рисунок 1. Модель заполнения пространства метаном; белые сферы представляют атомы водорода, а черные сферы представляют атомы углерода. [1]Метан представляет собой алкан с химической формулой CH 4 . Как углеводород, он может подвергаться сгоранию с выделением тепла. Метан является основным углеводородным компонентом природного газа, который является одним из видов ископаемого топлива. [2]
При типичных температурах и давлениях это газ, составляющий около 95% сжиженного природного газа и около 80-90% природного газа. [3] Метан также является парниковым газом, как и диоксид углерода (CO 2 ). Он имеет более короткий срок службы в атмосфере, чем CO 2 , 12 лет, [4] , но это «уравновешивается» тем фактом, что он более эффективен в улавливании тепла, чем CO 2 , поскольку метан имеет GWP ( Потенциал глобального потепления) 21. [5]
Сжигание метана (см. Моделирование внизу страницы) обеспечивает значительную часть первичной энергии в мире и используется для отопления дома, приготовления пищи, нагрева воды и выработки электроэнергии. .Он может даже обеспечивать энергией транспорт. Однако это означает, что он также вносит значительный вклад в изменение климата, поскольку этот метан производит значительное количество углекислого газа, который люди выбрасывают в атмосферу.
Недвижимость
Ниже приводится таблица некоторых основных свойств метана.
Анимация горения
Метан выделяет свою химическую энергию при сжигании углеводородов. Ниже приведена анимация горения углеводородов, показывающая чистую реакцию, которая происходит при соединении метана с кислородом.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O Тепловая энергия (энтальпия)Реакция горения углеводородов выделяет тепловую энергию и является примером экзотермической реакции. Реакция также имеет отрицательное значение изменения энтальпии (ΔH).
Для дальнейшего чтения
Список литературы
Авторы и редакторы
Сема Амин, Эллисон Кэмпбелл, Джордан Ханания, Джеймс Дженден, Кейлин Стенхаус, Дэниел Суше, Джейсон Донев
Последнее обновление: 31 января 2020 г.
Получить ссылку
Что такое метан? | Факты о парниковых газах метан
- Метан — это легко воспламеняющийся газ без цвета, запаха и запаха, а также основной компонент природного газа, который используется для выработки электроэнергии и обогрева домов по всему миру.
- По данным EPA, на метан приходилось примерно 10 процентов всех антропогенных выбросов парниковых газов в США в 2017 году.
- В августе 2019 года EPA объявило, что отменяет правила в отношении метана.
В прошлом году Агентство по охране окружающей среды (EPA) объявило о начале отмены правил эпохи Обамы в отношении метана, мощного парникового газа. В соответствии с действующими правилами, нефтегазовые компании должны устанавливать средства контроля, которые предотвращают утечку метана из их оборудования.
DIVE DEEPER ➡ Прочтите лучшие в своем классе статьи по науке о Земле и получите неограниченный доступ к Pop Mech , начиная с сегодняшнего дня.
Администрация Трампа утверждает, что EPA не имеет полномочий регулировать использование метана в соответствии с Законом о чистом воздухе. Но этот шаг идет вразрез с рекомендациями некоторых крупных игроков в нефтегазовой отрасли, таких как Shell, BP и Exxon, которые поддержали правила 2016 года и недавно заявили о своей приверженности сокращению выбросов метана.
Так почему это так важно? Давайте разберемся.
Что такое
метан?Метан (Ch5) представляет собой легковоспламеняющийся газ без цвета, запаха и запаха, состоящий из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Его можно производить естественным и синтетическим путем, а при сжигании в присутствии кислорода выделяется углекислый газ и водяной пар.
Метан является основным компонентом природного газа и используется для производства тепла и электроэнергии во всем мире.Метан также используется в химических реакциях для производства других важных газов, таких как водород, окись углерода и технический углерод — химическое соединение, которое содержится в некоторых типах резины, используемой в автомобильных шинах.
Газ также вносит значительный вклад в изменение климата. По данным EPA, в 2017 году на метан приходилось примерно 10 процентов всех антропогенных выбросов парниковых газов в США. Хотя это не самый распространенный парниковый газ в атмосфере, он является одним из самых мощных.
Где находится метан и как он выделяется?Есть два основных способа естественного производства метана.
Во-первых, метан может быть произведен в результате ряда химических реакций, когда органическое вещество разлагается на небольшой глубине в среде с низким содержанием кислорода, такой как болота и трясины. Когда растения умирают и опускаются на дно этих водянистых сред, бактерии начинают их разрушать. Согласно исследованию в Proceedings of the National Academy of Sciences , водно-болотные угодья являются крупнейшим естественным источником выбросов метана.Кроме того, метан может вытекать из грязевых вулканов, рисовых полей и, что странно, термитов.
Метан также можно найти в подземных отложениях ископаемого топлива, которые в течение миллионов и миллионов лет подвергались воздействию высоких давлений и температур. Поскольку эти виды топлива собираются, добываются и выбрасываются, то же самое происходит и с метаном. Метан трудно транспортировать, и легко протекает при добыче нефти, угля и природного газа. — отсюда правила.
«Если вы пытаетесь повлиять на политику в области климата в ближайшие 10 лет, метан — действительно хорошее химическое вещество, для которого нужно стремиться», — говорит Дэниел Варон, ученый-атмосферник из Гарвардского университета, Popular Mechanics .
Форма метана, смешанного со льдом, называемая газогидратом метана, может быть обнаружена в слоях отложений на дне океана, а также под вечной мерзлотой и замерзшими озерами в Арктике. Эти твердые, похожие на лед отложения рекламируются как потенциальный источник энергии, но вызывают особую тревогу, потому что они могут выделять большие концентрированные количества метана в атмосферу .
Согласно EPA , примерно от 50 до 65 процентов выбросов метана в США связано с деятельностью человека, в то время как около 30 процентов выбросов метана, связанных с человеком, выбрасываются в газовой и нефтяной промышленности.
Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Около 27 процентов выбросов метана происходит в результате процесса, называемого кишечной ферментацией, когда коровы в основном отрыгивают и иногда пукают во время переваривания пищи, а 16 процентов мировых выбросов метана образуются в результате разложения органических отходов на свалках. Метан также может выделяться при хранении и использовании навоза в качестве топлива (9 процентов) и при добыче угля (8 процентов).
EPA
Что касается отрыжки крупного рогатого скота, недавнее исследование , опубликованное в Science Advances , выявило группы микробов в кишечнике коров, вызывающих кишечную ферментацию, и предположило, что выборочное разведение коров для производства меньшего количества газа может снизить выбросы.
Так почему же метан так важен?Из всех парниковых газов метан является одним из самых сильнодействующих из-за его способности эффективно поглощать тепло в атмосфере Земли.Исследования показали, что за 20-летний период килограмм метана согревает планету в 80 раз больше, чем килограмм углекислого газа .
Метан может находиться в атмосфере Земли около десяти лет, прежде чем он начнет реагировать со свободным радикалом, называемым гидроксилом, и превратится в углекислый газ, где он может оставаться там веками.
Таким образом, по словам Варона, большую часть времени в атмосфере метан в виде молекулы проводит в виде молекулы CO2. В воздух выбрасывается гораздо меньше метана, чем углекислого газа.«Простое сокращение выбросов метана без снижения выбросов CO2 не будет столь полезным в долгосрочной перспективе», — говорит он. Тем не менее, метан оказывает продолжительное воздействие.
Например, одно из таких ударов — это явление, называемое тепловым расширением. Парниковые газы, такие как метан, нагревают атмосферу, и до 90 процентов этого избыточного тепла поглощается океанами. Это тепло заставляет морскую воду расширяться в объеме. Этот эффект, наряду с таянием ледников, вызывает повышение уровня моря.
Ученым давно известно, что углекислый газ нагревает атмосферу Земли и океаны, вызывая их расширение, но только недавно они обнаружили, что короткоживущие парниковые газы, такие как метан и CFC (газы, содержащие хлор или фтор), также способствуют тепловому расширению. .В 2017 году ученые провели компьютерных симуляций, которые показали, что тепловое расширение, вызванное метаном, продолжается веками даже после того, как газ улетучился из атмосферы.
И, наконец, регулирование метана приносит пользу для здоровья. По словам Варона, выбросы газа могут привести к повышению уровня озона в атмосфере. По данным EPA, озон может вызвать ряд проблем со здоровьем, таких как одышка, и усугубить такие заболевания легких, как астма, эмфизема и хронический бронхит.
«Люди давно измеряют содержание метана в атмосфере с помощью самолетов и наземных приборов, — говорит Варон. Он и его коллеги работают с правительственными агентствами, которые используют спутники, чтобы определить, где выбросы наиболее высоки. Эта информация может помочь идентифицировать объекты, на которых происходит утечка метана, и привести к лучшему мониторингу и, следовательно, регулированию операций с нефтью и природным газом по всему миру.
Понимание происхождения метана может помочь нам смягчить последствия изменения климата, но это все еще тяжелая битва.Последний откат EPA может сделать этот холм намного круче.
В оригинальной версии этой статьи говорилось, что из-за химической реакции большая часть времени жизни метана в атмосфере проходит в виде молекулы CO2. С тех пор мы уточнили это утверждение, чтобы отразить, что химическая реакция происходит в конце жизни метана в атмосфере. Мы сожалеем об ошибке.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
Метан — мощный парниковый газ, но откуда он?
Углекислый газ, или CO 2, привлекает все внимание, когда люди говорят о глобальном потеплении, но это далеко не единственный парниковый газ, о котором мы должны думать.Метан (CH 4 ), как и углекислый газ, газ, выделяемый как из естественных, так и из искусственных источников, также начинает привлекать больше внимания.
Потенциал глобального потепления метана составляет 28 за 100-летний период. Эта мера разработана для отражения того, сколько тепла он улавливает в атмосфере, а это означает, что тонна метана поглощает в 28 раз больше тепловой энергии, чем тонна углекислого газа . Это делает его очень важным парниковым газом, намного более мощным, чем углекислый газ. Метан поступает из природных источников, таких как водно-болотные угодья и животноводство, а также из термогенных источников, включая добычу нефти и газа.Природный газ на 90% состоит из метана.
Недавний анализ показывает, что следует также учитывать дополнительные источники атмосферного метана.
Хотя метан только начинает привлекать внимание общественности, ученые изучают его десятилетиями. Национальное управление океанических и атмосферных исследований начало измерения метана в атмосфере Земли на своих участках глобального мониторинга, таких как вершина Мауна-Лоа на Гавайях, в начале 1980-х годов. На протяжении 80-х годов уровень метана стабильно увеличивался от 1% до 2% в год, упав примерно до 1% в год в 90-х годах.
ИТ оставалось стабильным с 2000 по 2007 год, когда темпы роста снова резко начали расти, что продолжается и сегодня. (Рисунок 1)
Ученым было сложно объяснить эти изменения количественно и явно отнести к разным источникам.
Отдел глобального мониторинга NOAAВ последнее время наблюдается активная деятельность по количественной оценке летучих выбросов метана с мест добычи нефти и газа.Действительно, я был участником координированной кампании Barnett Shale в 2013 году. Используя нашу передвижную лабораторию, мы посетили 152 объекта и обнаружили, что вместо площадок скважин наибольшие выбросы происходили от компрессорных станций и предприятий химической переработки. В других исследованиях изучались системы распределения и другие компоненты системы доставки. Было обнаружено, что все в той или иной степени пропускают метан. Может ли недавнее 10-летнее увеличение мировых запасов метана быть связано с добычей нефти и газа?
Вероятно, нет.
Статья, опубликованная в журнале Science в прошлом году, показала, что основной источник 13 C (углерода-13) в метане меняется в глобальном масштабе. Углерод-13 полезен тем, что может отличать разные источники метана друг от друга. Например, изотопный анализ предполагает новую тенденцию отказа от источников нефти и газа в 21 -м -м веке и указывает на то, что глобальное сельское хозяйство может быть причиной недавнего увеличения атмосферного метана.
Это прямо противоречит кадастрам выбросов и указывает на растущую проблему контроля выбросов метана при одновременном кормлении растущего населения — поистине тонкий баланс, требующий ответственного управления.
Второй сценарий, который был предложен для учета увеличения глобального метана, заключается в увеличении производства биогенного (бактериального) метана в тропических регионах. В условиях глобального потепления в этих районах выпадает больше осадков, что увеличивает размер затопляемых территорий. Это, в свою очередь, может увеличить биогенное производство метана.
Однако, похоже, что рост сельского хозяйства и населения является более вероятным сценарием. Это согласуется с анализом изотопных данных.
Ситуация должна проясниться в будущем по мере сбора большего количества данных. Будьте на связи.
Д-р Боб Талбот — профессор химии атмосферы и директор Института климатических и атмосферных наук (ICAS). Доктор Талбот также является адъюнкт-профессором химии атмосферы в Школе атмосферных наук Нанкинского университета, Нанкин, Китай. Он также работает там заместителем председателя Института исследований климата и глобальных изменений Нанкинского университета.Доктор Талбот участвует в программе НАСА по глобальной химии тропосферы с 1983 года, работая в научной группе в 20 крупных авиационных экспедициях, поддерживаемых этой программой, и в настоящее время является главным редактором международного журнала Atmosphere.
Тайна метана на Марсе и Титане
Примечание редактора: эта история была первоначально опубликована в выпуске Scientific American за май 2007 г .; мы публикуем сейчас в связи с опубликованными сегодня новыми открытиями, указывающими на источники метана на Марсе.
Из всех планет Солнечной системы, кроме Земли, Марс, возможно, обладает наибольшим потенциалом для жизни, как вымершей, так и сохранившейся. Он очень похож на Землю: процесс формирования, ранняя история климата, резервуары с водой, вулканы и другие геологические процессы. Микроорганизмы подошли бы как нельзя лучше. Другое планетарное тело, крупнейший спутник Сатурна Титан, также регулярно упоминается в обсуждениях внеземной биологии. В своем изначальном прошлом Титан обладал условиями, способствующими образованию молекулярных предшественников жизни, и некоторые ученые полагают, что он мог быть живым тогда, а может быть, даже живым сейчас.
Чтобы добавить интриги к этим возможностям, астрономы, изучающие оба этих мира, обнаружили газ, который часто ассоциируется с живыми существами: метан. Он существует в небольших, но значительных количествах на Марсе, и Титан буквально наводнен им. Биологический источник по крайней мере столь же вероятен, как и геологический, для Марса, если не для Титана. Любое объяснение было бы по-своему увлекательным, раскрывая либо то, что мы не одни во Вселенной, либо что и Марс, и Титан имеют большие подземные водоемы вместе с неожиданными уровнями геохимической активности.Понимание происхождения и судьбы метана на этих телах даст важные ключи к разгадке процессов, которые определяют формирование, эволюцию и обитаемость земных миров в этой солнечной системе и, возможно, в других.
Метан (CH 4 ) в изобилии присутствует на планетах-гигантах — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне — где он был продуктом химической обработки первичного вещества солнечной туманности. Однако на Земле метан особенный. Из 1750 частей на миллиард по объему (ppbv) метана в атмосфере Земли от 90 до 95 процентов имеет биологическое происхождение.Копытные, питающиеся травой, такие как коровы, козы и яки, изрыгивают пятую часть годового глобального выброса метана; газ является побочным продуктом метаболизма бактерий в кишечнике. Другие важные источники включают термитов, рисовые поля, болота,
утечка природного газа (сама является результатом прошлой жизни) и фотосинтезирующих растений [см. «Метан, растения и изменение климата» Фрэнка Кепплера и Томаса Рёкманна; Scientific American, февраль 2007 г.]. Вулканы вносят менее 0,2 процента от общего бюджета метана на Земле, и даже они могут просто выделять метан, производимый организмами в прошлом.Абиотические источники, такие как промышленные процессы, сравнительно незначительны. Таким образом, обнаружение метана на другом похожем на Землю объекте, естественно, повышает вероятность появления жизни на этом теле.
В воздухе
Именно это произошло с Марсом в 2003 и 2004 годах, когда три независимые группы ученых объявили об открытии метана в атмосфере этой планеты. Используя спектрограф высокого разрешения в Инфракрасном телескопе на Гавайях и на Южном телескопе Джемини в Чили, команда во главе с Майклом Муммой из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА обнаружила концентрации метана, превышающие 250 частей на миллиард, варьирующиеся по планете и, возможно, через некоторое время.Витторио Формизано из Института физики и межпланетных исследований в Риме и его коллеги (включая меня) проанализировали тысячи инфракрасных спектров, собранных орбитальным аппаратом Mars Express. Мы обнаружили, что метан гораздо менее распространен, в диапазоне от нуля до примерно 35 частей на миллиард, со средним планетарным значением примерно 10 частей на миллиард. Наконец, Владимир Краснопольский из Католического университета Америки и его коллеги с помощью телескопа Канада-Франция-Гавайи измерили планетарное среднее значение около 10 частей на миллиард.Они не могли определить вариацию по планете из-за плохого сигнала и пространственного разрешения.
Команда Mumma в настоящее время повторно анализирует свои данные, чтобы попытаться определить, почему их значение является выбросом. На данный момент я возьму значение 10 ppbv как наиболее вероятное. Это соответствует концентрации метана (в молекулах на единицу объема), которая составляет всего 40 миллионных долей от концентрации в атмосфере Земли. Тем не менее, даже малейшее присутствие газа требует объяснения.
Хотя астрономы обнаружили метан на Титане еще в 1944 году, только дополнительное открытие азота 36 лет спустя вызвало огромный интерес к этой холодной и далекой луне [см. «Титан» Тобиаса Оуэна; Scientific American , февраль 1982 г.].Азот — ключевой компонент биологических молекул, таких как аминокислоты и нуклеиновые кислоты. Тело с азотно-метановой атмосферой, где давление на уровне земли в полтора раза больше, чем на нашей родной планете, может иметь правильные ингредиенты для молекулярных предшественников жизни и, как предполагают некоторые, даже самой жизни для формирования.
Метан играет центральную контролирующую роль в поддержании плотной азотной атмосферы Титана. Это источник углеводородных туманов, которые поглощают солнечное инфракрасное излучение и нагревают стратосферу примерно на 100 градусов по Цельсию, а также водорода, столкновения молекул которого приводят к 20-градусному потеплению в тропосфере.Если метан когда-нибудь закончится, температура упадет, газообразный азот конденсируется в жидкие капли, и атмосфера рухнет. Особый персонаж Титана изменится навсегда. Его смог и облака рассеялись. Метановый дождь, который, кажется, вырезал его поверхность, прекратится. Озера, лужи и ручьи пересохнут. А если приподнять завесу, то суровая поверхность Титана станет обнаженной и легко доступной для телескопов на Земле. Титан потеряет свою загадочность и превратится в очередной спутник с разреженным воздухом.
может быть, метан на Марсе и Титане имеет биологическое происхождение, как на Земле, или ему есть другое объяснение, такое как вулканы или удары комет и метеоритов? Наше понимание геофизических, химических и биологических процессов помогло сузить область возможных источников на Марсе, и многие из тех же аргументов применимы и к Титану.
Разделение по солнечному свету
Первый шаг к ответу на вопрос — определить скорость, с которой метан должен производиться или доставляться.Это, в свою очередь, зависит от того, как быстро газ удаляется из атмосферы. На высоте 60 километров и выше над поверхностью Марса солнечное ультрафиолетовое излучение расщепляет молекулы метана. Ниже в атмосфере атомы кислорода и гидроксильные радикалы (ОН), которые образуются при разрыве молекул воды ультрафиолетовыми фотонами, окисляют метан. Без пополнения запасов метан постепенно исчезал бы из атмосферы. «Срок службы» метана, определяемый как время, необходимое для того, чтобы концентрация газа упала на коэффициент математической константы e, или примерно в три раза, составляет от 300 до 600 лет, в зависимости от количества водяного пара, которое претерпевает сезонные изменения. , и от силы солнечной радиации, которая меняется в течение солнечного цикла.На Земле аналогичные процессы дают метану около 10 лет жизни. На Титане, где солнечное ультрафиолетовое излучение намного слабее, а кислородсодержащих молекул значительно меньше, метан может существовать от 10 до 100 миллионов лет (что все еще является коротким сроком с геологической точки зрения).
Время жизни метана на Марсе достаточно велико, чтобы ветры и диффузия достаточно равномерно перемешали газ с атмосферой. Таким образом, наблюдаемые колебания уровня метана над планетой вызывают недоумение.Они могут быть признаком того, что газ поступает из локальных источников или исчезает в локальных стоках. Одним из возможных поглотителей является химически активная почва, которая может ускорить потерю метана. Если бы такие дополнительные поглотители работали, потребовался бы еще больший источник для поддержания наблюдаемой численности.
Следующим шагом является рассмотрение возможных сценариев образования метана. Красная планета — хорошее место для начала, потому что в ней очень мало метана. Если механизм не может объяснить даже эту небольшую сумму, вряд ли он сможет объяснить гораздо большее количество Титана.Для 600-летнего срока службы необходимо будет производить чуть более 100 метрических тонн метана каждый год, чтобы поддерживать постоянный глобальный средний показатель в 10 частей на миллиард. Это примерно четверть миллиона производства на Земле.
Как и на Земле, вулканы, скорее всего, не виноваты. Марсианские вулканы потухли сотни миллионов лет назад. Кроме того, если бы вулкан был ответственным за метан, он также выбрасывал бы огромное количество диоксида серы, а атмосфера Марса лишена соединений серы.Внепланетные вклады также кажутся минимальными. По оценкам, около 2000 тонн микрометеоритной пыли ежегодно достигает поверхности Марса. Менее 1 процента их массы составляет углерод, и даже этот материал в значительной степени окислен и, следовательно, является незначительным источником метана. Кометы состоят из метана на 1% по весу, но в среднем они ударяют по Марсу только раз в 60 миллионов лет. Таким образом, количество доставляемого метана составит около одной тонны в год или менее 1 процента от необходимого количества.
Может быть, в недавнем прошлом на Марс столкнулась комета? Он мог доставить большое количество метана, и со временем его содержание в атмосфере снизилось бы до нынешнего значения. Удар кометы диаметром 200 метров 100 лет назад или кометы диаметром 500 метров 2000 лет назад мог дать достаточно метана, чтобы учесть наблюдаемое в настоящее время среднее глобальное значение в 10 частей на миллиард. Но эта идея сталкивается с проблемой: метан не равномерно распределяется по планете.Время, необходимое для равномерного распределения метана по вертикали и горизонтали, составляет не более нескольких месяцев. Таким образом, кометный источник приведет к равномерному распределению метана по Марсу, вопреки наблюдениям.
Дым в воде
Это оставляет нам два возможных источника: гидрогеохимический и микробный. Любой из них был бы восхитителен. Гидротермальные источники, известные как «черные курильщики», были впервые обнаружены на Земле в 1977 году на Галапагосском разломе [см. «Гребень Восточно-Тихоокеанского поднятия» Кена К.Макдональд и Брюс П. Луендык; Scientific American , май 1981 г.]. С тех пор океанологи обнаружили их вдоль многих других срединно-океанических хребтов. Лабораторные эксперименты показывают, что в условиях, преобладающих в этих жерлах, ультраосновные силикаты — породы, богатые железом или магнием, такие как оливин и пироксен — могут реагировать с образованием водорода в процессе, обычно называемом серпентинизацией. В свою очередь, реакция водорода с зернами углерода, диоксидом углерода, оксидом углерода или углеродистыми минералами может производить метан.
Ключом к этому процессу являются водород, углерод, металлы (которые действуют как катализаторы), а также тепло и давление. Все они доступны и на Марсе. Процесс серпентинизации может происходить как при высоких температурах (от 350 до 400 градусов С), так и при более умеренных (от 30 до 90 градусов С). По оценкам, эти более низкие температуры наблюдаются в предполагаемых водоносных горизонтах на Марсе.
Хотя низкотемпературная серпентинизация может давать марсианский метан, биология остается серьезной возможностью.На Земле микроорганизмы, известные как метаногены, производят метан как побочный продукт потребления водорода, двуокиси углерода или окиси углерода. Если бы такие организмы жили на Марсе, они бы нашли готовый запас питательных веществ: водород (либо производимый в процессе серпентинизации, либо диффундирующий в почву из атмосферы) плюс углекислый газ и окись углерода (в породах или из атмосферы).
Образованный в результате серпентинизации или микробов, метан может храниться в виде стабильного клатратного гидрата — химической структуры, которая удерживает молекулы метана, как животные в клетке, — для последующего выброса в атмосферу, возможно, путем постепенного выделения газа через трещины и трещины или эпизодически всплески, вызванные вулканизмом.Никто не уверен, насколько эффективно будут формироваться клатраты или насколько легко они будут дестабилизированы.
Наблюдения Mars Express указывают на более высокую концентрацию метана над участками, содержащими подземный водный лед. Эту корреляцию можно объяснить либо геологическим, либо биологическим сценарием. Водоносные горизонты подо льдом будут служить средой обитания для существ или местом гидрогеохимического производства метана. Без дополнительных данных биологические и геологические возможности представляются одинаково вероятными.
Океан Титаник
На первый взгляд может показаться, что метан Титана легче понять: Луна образовалась в субтуманности Сатурна, атмосфера которой содержит огромное количество газа. Тем не менее, данные свидетельствуют в пользу производства метана на Титане, а не доставки метана на Титан. Зонд Гюйгенс совместной миссии НАСА и Европейского космического агентства Кассини-Гюйгенс не обнаружил ксенона или криптона в атмосфере Луны. Если бы планетезимали, сформировавшие Титан, принесли метан, они бы тоже принесли эти тяжелые благородные газы.Отсутствие таких газов указывает на то, что метан, скорее всего, образовался на Титане.
Таким образом, присутствие метана на Титане так же загадочно, как и на Марсе, в некоторых отношениях даже более из-за его огромного количества (5 процентов по объему). Вероятный источник, как и на Марсе, — серпентинизация при относительно низких температурах. Кристоф Сотен из Нантского университета во Франции и его коллеги утверждали, что Титан может выдержать подземный океан жидкой воды. Растворенный аммиак, действующий как антифриз, поможет предотвратить его замерзание.В их модели океан находится на глубине 100 километров под поверхностью Титана и от 300 до 400 километров в глубину. В прошлом распад радиоактивных элементов и оставшееся тепло от образования Титана могло растопить почти весь лед тела, поэтому океан мог простираться вплоть до скалистого ядра.
В этих условиях реакции между водой и горной породой привели бы к выделению газообразного водорода, который, в свою очередь, вступил бы в реакцию с диоксидом углерода, монооксидом углерода, частицами углерода или другим углеродистым материалом с образованием метана.Я полагаю, что этот процесс мог бы объяснить наблюдаемое на Титане содержание метана. После образования метан мог храниться в виде стабильного клатратного гидрата и выбрасываться в атмосферу либо постепенно, в результате вулканизма, либо в виде взрывов, вызванных ударами.
Интригующий ключ к разгадке — газ аргон 40, обнаруженный Гюйгенсом, когда он спускался через атмосферу Титана. Этот изотоп образуется в результате радиоактивного распада калия 40, который задерживается в породах глубоко в ядре Титана.Поскольку радиоактивный период полураспада калия 40 составляет 1,3 миллиарда лет, небольшое количество аргона 40 в атмосфере свидетельствует о медленном выделении газов изнутри. Кроме того, оптические и радиолокационные изображения поверхности демонстрируют признаки криовулканизма — гейзероподобные извержения водно-аммиачного льда — что также указывает на то, что материал поднимается изнутри. Поверхность кажется относительно молодой и без кратеров, что является признаком того, что поверхность покрыта материалом изнутри. Предполагаемая скорость восстановления поверхности позволит высвободить метан изнутри достаточно быстро, чтобы уравновесить фотохимические потери.Метан на Титане играет роль воды на Земле, вместе с резервуарами с жидкостью на поверхности, облаками и дождем — полноценный металогический цикл. Таким образом, существует значительный объем свидетельств, даже в большей степени, чем для Марса, что метан, хранящийся внутри, без труда выбрался бы на поверхность и впоследствии испарился в атмосферу.
Может ли биология сыграть роль в образовании метана Титана? Кристофер Маккей из Исследовательского центра Эймса НАСА и Хизер Смит из Международного космического университета в Страсбурге, Франция, а также Дирк Шульце-Макух из Университета штата Вашингтон и Дэвид Гринспун из Денверского музея природы и науки предположили, что ацетилен и водород может служить питательными веществами для метаногенов даже в условиях сильного холода на поверхности Титана (–179 градусов Цельсия).Этот биогенный процесс отличается от того, что используется метаногенами на Земле и их родственниками, если таковые имеются, на Марсе тем, что вода не требуется. Вместо этого жидкие углеводороды на поверхности Титана служат средой.
Но у этой гипотезы есть недостаток. Данные Гюйгенса исключают подземный источник ацетилена; это соединение должно в конечном итоге происходить из метана в атмосфере. Таким образом, это похоже на круговой аргумент: для производства метана (микробами) нужен метан. Более того, изобилие метана на Титане настолько велико, что метаногены должны были бы работать с перегрузкой, чтобы произвести его, серьезно истощая доступные питательные вещества.
Ввиду этих препятствий биологическое объяснение метана на Титане гораздо менее привлекательно, чем на Марсе. Тем не менее, гипотеза обитаемости требует исследования. Некоторые ученые утверждают, что эта луна могла быть или до сих пор может быть обитаемой. Он получает достаточно солнечного света, чтобы превращать азот и метан в молекулы, которые являются предшественниками биологии. Подземный водно-аммиачный раствор с добавлением некоторого количества метана и других углеводородов может быть благоприятной средой для сложных молекул или даже живых организмов.В далеком прошлом, когда молодой Титан еще охладился, жидкая вода могла даже течь по поверхности.
Органические продукты питания
Одним из важных измерений, которое может помочь определить источники метана на Марсе и Титане, является соотношение изотопов углерода. Жизнь на Земле эволюционировала, чтобы предпочесть углерод 12, который требует меньше энергии для связывания, чем углерод 13. Когда аминокислоты объединяются, образующиеся белки демонстрируют заметный дефицит более тяжелого изотопа. Живые организмы на Земле содержат в 92–97 раз больше углерода 12, чем углерода 13; для неорганических веществ стандартное соотношение составляет 89.4.
На Титане, однако, зонд Гюйгенс измерил отношение 82,3 в метане, что меньше, а не больше, чем стандартное значение для земных неорганических веществ. Это открытие решительно возражает против присутствия жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Конечно, некоторые ученые предполагают, что жизнь на Титане могла развиваться иначе, чем на Земле, или что соотношение неорганических изотопов там может быть другим.
Еще никто не определил соотношение изотопов углерода для Марса. Это измерение является сложной задачей, когда концентрация газа настолько мала (одна миллиардная от концентрации на Титане).Марсоход NASA Mars Science Laboratory (MSL), который должен прибыть на Марс в 2010 году, должен иметь возможность проводить точные измерения изотопов углерода в метане и, возможно, других органических материалах. Он также будет изучать твердые и газообразные образцы на предмет других химических признаков прошлой или настоящей жизни, таких как очень высокое отношение содержания метана к более тяжелым углеводородам (этан, пропан, бутан) и хиральность (предпочтение левосторонним или правым переданные органические молекулы).
С этими проблемами связан вопрос, почему органические вещества, похоже, отсутствуют на поверхности Марса.Даже в отсутствие жизни метеориты, кометы и частицы межпланетной пыли должны были доставить органику за последние четыре с половиной миллиарда лет. Возможно, ответ кроется в марсианских пылевых дьяволах, бурях и обычном сальтации (сглаживание разносимых ветром пылинок). Эти процессы генерируют сильные статические электрические поля, которые могут запускать химический синтез перекиси водорода. Будучи мощным антисептиком, перекись водорода быстро стерилизует поверхность и удаляет органические загрязнения.Окислитель также ускорит локальную потерю метана из атмосферы, поэтому потребуется более крупный источник для объяснения содержания, наблюдаемого в марсианской атмосфере.
Таким образом, метан служит клеем, который каким-то таинственным образом скрепляет Титан. Присутствие метана на Марсе столь же интригующе, не в последнюю очередь потому, что оно вызывает представления о жизни на этой планете. Будущее исследование обоих тел будет стремиться определить, были ли они когда-либо пригодны для жизни. Хотя жизнь, как мы ее знаем, может производить метан, присутствие метана не обязательно означает существование жизни.Таким образом, планетологи должны тщательно исследовать источники, поглотители и изотопный состав этого газа, а также других органических молекул и следов компонентов как в газообразных, так и в твердых образцах. Даже если будет установлено, что метан не имеет отношения к жизни, его изучение раскроет некоторые из наиболее фундаментальных аспектов формирования, истории климата, геологии и эволюции Марса и Титана.
Обзор парниковых газов | Выбросы парниковых газов (ПГ)
Общие выбросы в 2018 году = 6,677 миллионов метрических тонн CO 2 эквивалента .Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.
Изображение большего размера для сохранения или печати Газы, улавливающие тепло в атмосфере, называются парниковыми газами. В этом разделе представлена информация о выбросах и удалении основных парниковых газов в атмосферу и из нее. Для получения дополнительной информации о других факторах воздействия климата, таких как черный углерод, посетите страницу «Индикаторы изменения климата: воздействие на климат».
6,457 миллионов метрических тонн CO
2 : Что это означает?Описание единиц:
Миллион метрических тонн равен примерно 2.2 миллиарда фунтов или 1 триллион граммов. Для сравнения: небольшой автомобиль, вероятно, будет весить чуть больше 1 метрической тонны. Таким образом, миллион метрических тонн примерно равен массе 1 миллиона небольших автомобилей!
В реестре США используются метрические единицы для согласованности и сопоставимости с другими странами. Для справки: метрическая тонна немного больше (примерно на 10%), чем американская «короткая» тонна.
Выбросы парниковых газов часто измеряются в эквиваленте двуокиси углерода (CO 2 ). Чтобы преобразовать выбросы газа в эквивалент CO 2 , его выбросы умножаются на потенциал глобального потепления (GWP) газа.ПГП учитывает тот факт, что многие газы более эффективно нагревают Землю, чем CO 2 на единицу массы.
Значения GWP, отображаемые на веб-страницах по выбросам, отражают значения, использованные в реестре США, которые взяты из Четвертого оценочного отчета МГЭИК (AR4). Для дальнейшего обсуждения ПГП и оценки выбросов ПГ с использованием обновленных ПГП см. Приложение 6 Реестра США и обсуждение ПГП МГЭИК (PDF) (106 стр., 7,7 МБ). Выход
- : Двуокись углерода попадает в атмосферу при сжигании ископаемого топлива (уголь, природный газ и нефть), твердых отходов, деревьев и других биологических материалов, а также в результате определенных химических реакций (например,г., производство цемента). Углекислый газ удаляется из атмосферы (или «улавливается»), когда он поглощается растениями в рамках биологического цикла углерода.
- : Метан выделяется при добыче и транспортировке угля, природного газа и нефти. Выбросы метана также возникают в результате животноводства и других методов ведения сельского хозяйства, а также в результате разложения органических отходов на полигонах твердых бытовых отходов.
- : Закись азота выделяется во время сельскохозяйственной и промышленной деятельности, сжигания ископаемого топлива и твердых отходов, а также при очистке сточных вод.
- : Гидрофторуглероды, перфторуглероды, гексафторид серы и трифторид азота являются синтетическими мощными парниковыми газами, которые выбрасываются в результате различных промышленных процессов. Фторированные газы иногда используются в качестве заменителей стратосферных озоноразрушающих веществ (например, хлорфторуглеродов, гидрохлорфторуглеродов и галонов). Эти газы обычно выбрасываются в меньших количествах, но поскольку они являются мощными парниковыми газами, их иногда называют газами с высоким потенциалом глобального потепления («газы с высоким потенциалом глобального потепления»).
Влияние каждого газа на изменение климата зависит от трех основных факторов:
Сколько находится в атмосфере?
Концентрация или содержание — это количество определенного газа в воздухе. Более высокие выбросы парниковых газов приводят к более высоким концентрациям в атмосфере. Концентрации парниковых газов измеряются в частях на миллион, частях на миллиард и даже частях на триллион. Одна часть на миллион эквивалентна одной капле воды, растворенной примерно в 13 галлонах жидкости (примерно в топливном баке компактного автомобиля).Чтобы узнать больше о возрастающих концентрациях парниковых газов в атмосфере, посетите страницу «Индикаторы изменения климата: атмосферные концентрации парниковых газов».
Как долго они остаются в атмосфере?
Каждый из этих газов может оставаться в атмосфере в течение разного времени, от нескольких лет до тысяч лет. Все эти газы остаются в атмосфере достаточно долго, чтобы хорошо перемешаться, а это означает, что количество, измеряемое в атмосфере, примерно одинаково во всем мире, независимо от источника выбросов.
Насколько сильно они влияют на атмосферу?
Некоторые газы более эффективны, чем другие, согревая планету и «сгущают земное покрывало».
Для каждого парникового газа был рассчитан потенциал глобального потепления (ПГП), отражающий, как долго он в среднем остается в атмосфере и насколько сильно он поглощает энергию. Газы с более высоким ПГП поглощают больше энергии на фунт, чем газы с более низким ПГП, и, таким образом, вносят больший вклад в нагревание Земли.
Примечание. Все оценки выбросов взяты из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2018 гг.
Начало страницы
Выбросы двуокиси углерода
Двуокись углерода (CO 2 ) является основным парниковым газом, выбрасываемым в результате деятельности человека. В 2018 году на CO 2 приходилось около 81,3 процента всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека. Углекислый газ естественным образом присутствует в атмосфере как часть углеродного цикла Земли (естественная циркуляция углерода в атмосфере, океанах, почве, растениях и животных).Деятельность человека изменяет углеродный цикл — как путем добавления в атмосферу большего количества CO 2 , так и путем воздействия на способность естественных поглотителей, таких как леса и почвы, удалять и накапливать CO 2 из атмосферы. В то время как выбросы CO 2 происходят из различных естественных источников, выбросы, связанные с деятельностью человека, являются причиной увеличения, которое произошло в атмосфере после промышленной революции. 2
Примечание: все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2018 гг.
Увеличенное изображение для сохранения или печати Основная деятельность человека, из-за которой выделяется CO 2 , — это сжигание ископаемого топлива (уголь, природный газ и нефть) для производства энергии и транспорта, хотя при определенных промышленных процессах и изменениях в землепользовании также выделяется CO. 2 . Основные источники выбросов CO 2 в США описаны ниже.
- Транспорт . Сжигание ископаемых видов топлива, таких как бензин и дизельное топливо, для перевозки людей и грузов было крупнейшим источником выбросов CO 2 в 2018 году, на долю которого приходилось около 33 выбросов.6 процентов от общих выбросов CO 2 в США и 27,3 процента от общих выбросов парниковых газов в США. В эту категорию входят такие источники транспорта, как автомобильные и легковые автомобили, воздушные перевозки, морской транспорт и железнодорожный транспорт.
- Электроэнергия . Электричество является важным источником энергии в Соединенных Штатах и используется для питания домов, бизнеса и промышленности. В 2018 году сжигание ископаемого топлива для выработки электроэнергии было вторым по величине источником выбросов CO 2 в стране, что составляет около 32.3 процента от общих выбросов CO 2 в США и 26,3 процента от общих выбросов парниковых газов в США. Тип ископаемого топлива, используемого для производства электроэнергии, будет выделять разное количество CO 2 . Для производства определенного количества электроэнергии при сжигании угля будет выделяться больше CO 2 , чем природного газа или нефти.
- Промышленность . Многие промышленные процессы выделяют CO 2 в результате потребления ископаемого топлива. Некоторые процессы также производят выбросы CO 2 в результате химических реакций, не связанных с горением; например, производство и потребление минеральных продуктов, таких как цемент, производство металлов, таких как железо и сталь, и производство химикатов.Сжигание ископаемого топлива в различных промышленных процессах составило около 15,4% от общих выбросов CO 2 в США и 12,5% от общих выбросов парниковых газов в США в 2018 году. Обратите внимание, что во многих промышленных процессах также используется электроэнергия, что косвенно приводит к выбросам CO 2 от производства электроэнергии.
Углекислый газ постоянно обменивается между атмосферой, океаном и поверхностью суши, поскольку он продуцируется и поглощается многими микроорганизмами, растениями и животными.Однако выбросы и удаление CO 2 в результате этих естественных процессов имеют тенденцию к уравновешиванию, без антропогенного воздействия. С начала промышленной революции около 1750 года деятельность человека внесла существенный вклад в изменение климата, добавив в атмосферу CO 2 и другие улавливающие тепло газы.
В Соединенных Штатах с 1990 года управление лесами и другими землями (например, пахотные земли, луга и т. Д.) Действовало как чистый сток CO 2 , что означает, что больше CO 2 удаляется из атмосфере и хранится в растениях и деревьях, чем выбрасывается.Это компенсация поглотителя углерода составляет около 12 процентов от общего объема выбросов в 2018 году и более подробно обсуждается в разделе «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство».
Чтобы узнать больше о роли CO 2 в потеплении атмосферы и его источниках, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».
Выбросы и тенденции
Выбросы углекислого газа в США увеличились примерно на 5,8 процента в период с 1990 по 2018 год. Поскольку сжигание ископаемого топлива является крупнейшим источником выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах, изменения в выбросах от сжигания ископаемого топлива исторически были доминирующим фактором. влияющие на общий U.Тенденции выбросов S. На изменения выбросов CO 2 в результате сжигания ископаемого топлива влияют многие долгосрочные и краткосрочные факторы, включая рост населения, экономический рост, изменение цен на энергоносители, новые технологии, изменение поведения и сезонные температуры. В период с 1990 по 2018 год увеличение выбросов CO 2 соответствовало увеличению использования энергии растущей экономикой и населением, включая общий рост выбросов в результате увеличения спроса на поездки.
Примечание: все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2018 гг.
Изображение большего размера для сохранения или печати
Снижение выбросов углекислого газа
Самый эффективный способ сократить выбросы CO 2 — снизить потребление ископаемого топлива. Многие стратегии сокращения выбросов CO 2 от энергетики являются сквозными и применимы к домам, предприятиям, промышленности и транспорту.
EPA принимает разумные регулирующие меры для сокращения выбросов парниковых газов.
| Стратегия | Примеры сокращения выбросов |
|---|---|
| Энергоэффективность | Улучшение теплоизоляции зданий, использование более экономичных транспортных средств и использование более эффективных электроприборов — все это способы снизить потребление энергии и, следовательно, выбросы CO 2 . |
| Энергосбережение | Снижение личного потребления энергии за счет выключения света и электроники, когда они не используются, снижает потребность в электроэнергии.Сокращение пройденного расстояния в транспортных средствах снижает потребление бензина. Оба способа сократить выбросы CO 2 за счет энергосбережения. Узнайте больше о том, что вы можете делать дома, в школе, в офисе и в дороге, чтобы экономить энергию и сокращать выбросы углекислого газа. |
| Переключение топлива | Производство большего количества энергии из возобновляемых источников и использование топлива с более низким содержанием углерода являются способами сокращения выбросов углерода. |
| Улавливание и связывание углерода (CCS) | Улавливание и связывание диоксида углерода — это набор технологий, которые потенциально могут значительно сократить выбросы CO 2 от новых и существующих угольных и газовых электростанций, промышленных процессов и других стационарных источников CO 2 . Например, улавливание CO 2 из дымовых труб угольной электростанции до его попадания в атмосферу, транспортировка CO 2 по трубопроводу и закачка CO 2 глубоко под землю в тщательно выбранные и подходящие геологические геологические условия. формация, такая как близлежащее заброшенное нефтяное месторождение, где она надежно хранится. Узнайте больше о CCS. |
| Изменения в землепользовании и практике управления земельными ресурсами | Узнайте больше о землепользовании, изменении землепользования и лесном хозяйстве. |
1 Атмосферный CO 2 является частью глобального углеродного цикла, и поэтому его судьба является сложной функцией геохимических и биологических процессов. Часть избыточного углекислого газа будет быстро поглощаться (например, поверхностью океана), но часть останется в атмосфере в течение тысяч лет, отчасти из-за очень медленного процесса, посредством которого углерод переносится в океанические отложения.
2 IPCC (2013). Изменение климата 2013: основы физических наук. Exit Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T. F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.
Начало страницы
Выбросы метана
В 2018 году метан (CH 4 ) составлял около 9.5 процентов всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека. Деятельность человека с выбросом метана включает утечки из систем природного газа и разведение домашнего скота. Метан также выделяется из природных источников, таких как естественные водно-болотные угодья. Кроме того, естественные процессы в почве и химические реакции в атмосфере помогают удалить CH 4 из атмосферы. Время жизни метана в атмосфере намного меньше, чем у углекислого газа (CO 2 ), но CH 4 более эффективно улавливает радиацию, чем CO 2 .Фунт за фунт, сравнительное влияние CH 4 в 25 раз больше, чем CO 2 за 100-летний период. 1
В глобальном масштабе 50-65 процентов общих выбросов CH 4 приходится на деятельность человека. 2, 3 Метан выделяется в результате деятельности в сфере энергетики, промышленности, сельского хозяйства и обращения с отходами, описанных ниже.
- Сельское хозяйство . Домашний скот, такой как крупный рогатый скот, свиньи, овцы и козы, вырабатывает CH 4 как часть нормального процесса пищеварения.Кроме того, при хранении или обработке навоза в лагунах или резервуарах для хранения образуется CH 4 . Поскольку люди выращивают этих животных для еды и других продуктов, выбросы считаются связанными с деятельностью человека. Если объединить выбросы домашнего скота и навоза, сельскохозяйственный сектор является крупнейшим источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Для получения дополнительной информации см. Главу «Реестр выбросов и стоков парниковых газов в США» «Сельское хозяйство».
- Энергетика и промышленность .Системы природного газа и нефти являются вторым по величине источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Метан — это основной компонент природного газа. Метан выбрасывается в атмосферу при добыче, переработке, хранении, транспортировке и распределении природного газа, а также при производстве, переработке, транспортировке и хранении сырой нефти. Добыча угля также является источником выбросов CH 4 . Для получения дополнительной информации см. Раздел Реестра выбросов и стоков парниковых газов США по системам природного газа и нефтяным системам.
- Отходы домов и предприятий. Метан образуется на свалках при разложении отходов и при очистке сточных вод. Свалки являются третьим по величине источником выбросов CH 4 в США. Метан также образуется при очистке бытовых и промышленных сточных вод и при компостировании. Для получения дополнительной информации см. Главу «Реестр выбросов парниковых газов в США и сточных вод» «Отходы».
Метан также выделяется из ряда природных источников.Природные водно-болотные угодья являются крупнейшим источником выбросов CH 4 от бактерий, разлагающих органические материалы в отсутствие кислорода. Меньшие источники включают термиты, океаны, отложения, вулканы и лесные пожары.
Чтобы узнать больше о роли CH 4 в потеплении атмосферы и его источниках, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».
Выбросы и тенденции
Выбросы метана в США сократились на 18,1 процента в период с 1990 по 2018 год.В течение этого периода выбросы увеличились из источников, связанных с сельскохозяйственной деятельностью, в то время как выбросы снизились из источников, связанных со свалками, добычей угля, а также из систем природного газа и нефти.
Примечание: все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990-2018 . В этих оценках используется потенциал глобального потепления для метана, равный 25, на основе требований к отчетности в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата.
Изображение большего размера для сохранения или печати
Снижение выбросов метана
Есть несколько способов уменьшить выбросы CH 4 . Некоторые примеры обсуждаются ниже. EPA имеет ряд добровольных программ по сокращению выбросов CH 4 в дополнение к нормативным инициативам. EPA также поддерживает Global Methane Initiative Exit, международное партнерство, поощряющее глобальные стратегии сокращения выбросов метана.
| Источник выбросов | Как снизить выбросы |
|---|---|
| Промышленность | Модернизация оборудования, используемого для добычи, хранения и транспортировки нефти и природного газа, может уменьшить многие утечки, которые способствуют выбросам CH 4 .Метан угольных шахт также можно улавливать и использовать для получения энергии. Узнайте больше о программе EPA Natural Gas STAR и программе охвата метана из угольных пластов. |
| Сельское хозяйство | Метан от методов обращения с навозом можно уменьшить и улавливать путем изменения стратегии обращения с навозом. Кроме того, изменение практики кормления животных может снизить выбросы в результате кишечной ферментации. Узнайте больше об улучшенных методах обращения с навозом в программе EPA AgSTAR. |
| Домашние и деловые отходы | Поскольку выбросы CH 4 из свалочного газа являются основным источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах, меры контроля выбросов, которые улавливают выбросы CH 4 на свалках, являются эффективной стратегией сокращения. Узнайте больше об этих возможностях и программе EPA по распространению метана на свалках. |
Список литературы
1 МГЭИК (2007). Изменение климата 2007: основы физических наук Выход. Вклад Рабочей группы I в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата . [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Соединенное Королевство 996 стр.
2 IPCC (2013). Изменение климата 2013: основы физических наук. Exit Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T. F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.
3 The Global Carbon Project Exit (2019).
Начало страницы
Выбросы оксида азота
В 2018 году на закись азота (N 2 O) приходилось около 6,5% всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека.Деятельность человека, такая как сельское хозяйство, сжигание топлива, удаление сточных вод и промышленные процессы, увеличивает количество N 2 O в атмосфере. Закись азота также естественным образом присутствует в атмосфере как часть круговорота азота Земли и имеет множество природных источников. Молекулы закиси азота остаются в атмосфере в среднем 114 лет, прежде чем удаляются стоком или разрушаются в результате химических реакций. Воздействие 1 фунта N 2 O на нагревание атмосферы почти в 300 раз превышает воздействие 1 фунта углекислого газа. 1
Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2018 гг.
Увеличить изображение для сохранения или печати В глобальном масштабе около 40 процентов общих выбросов N 2 O приходится на деятельность человека. 2 Закись азота выбрасывается в результате деятельности сельского хозяйства, транспорта, промышленности и других видов деятельности, описанных ниже.
- Сельское хозяйство. Закись азота может образовываться в результате различных мероприятий по управлению сельскохозяйственными почвами, таких как внесение синтетических и органических удобрений и другие методы земледелия, обработка навоза или сжигание сельскохозяйственных остатков.Обработка сельскохозяйственных земель является крупнейшим источником выбросов N 2 O в Соединенных Штатах, что составляет около 77,8 процента от общих выбросов N 2 O в США в 2018 году.
- Сгорание топлива. Закись азота выделяется при сжигании топлива. Количество N 2 O, выделяемое при сжигании топлива, зависит от типа топлива и технологии сжигания, технического обслуживания и методов эксплуатации.
- Промышленность. Закись азота образуется как побочный продукт при производстве химических веществ, таких как азотная кислота, которая используется для производства синтетических коммерческих удобрений, и при производстве адипиновой кислоты, которая используется для производства волокон, таких как нейлон, и других синтетических продуктов.
- Отходы. Закись азота также образуется при очистке бытовых сточных вод во время нитрификации и денитрификации присутствующего азота, обычно в форме мочевины, аммиака и белков.
Выбросы закиси азота происходят естественным образом из многих источников, связанных с круговоротом азота, который представляет собой естественную циркуляцию азота в атмосфере, среди растений, животных и микроорганизмов, обитающих в почве и воде. Азот принимает различные химические формы на протяжении всего азотного цикла, включая N 2 O.Естественные выбросы N 2 O происходят в основном от бактерий, разлагающих азот в почвах и океанах. Закись азота удаляется из атмосферы, когда она поглощается определенными типами бактерий или разрушается ультрафиолетовым излучением или химическими реакциями.
Чтобы узнать больше об источниках N 2 O и его роли в потеплении атмосферы, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».
Выбросы и тенденции
Выбросы закиси азота в США в период с 1990 по 2018 год оставались относительно неизменными.Выбросы закиси азота в результате мобильного сжигания снизились на 63,7 процента с 1990 по 2018 год в результате введения стандартов контроля выбросов для дорожных транспортных средств. Выбросы закиси азота из сельскохозяйственных почв в этот период варьировались и были примерно на 7,0% выше в 2018 году, чем в 1990 году, в основном за счет увеличения использования азотных удобрений.
Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2018 гг.
Изображение большего размера для сохранения или печати
Снижение выбросов оксида азота
Существует несколько способов сокращения выбросов N 2 O, которые обсуждаются ниже.
| Источник выбросов | Примеры сокращения выбросов |
|---|---|
| Сельское хозяйство | На внесение азотных удобрений приходится большая часть выбросов N 2 O в Соединенных Штатах. Выбросы можно снизить за счет сокращения внесения азотных удобрений и более эффективного применения этих удобрений, 3 , а также путем изменения практики использования навоза на ферме. |
| Сжигание топлива |
|
| Промышленность |
Список литературы
1 IPCC (2007) Изменение климата 2007: основы физических наук Exit. Вклад Рабочей группы I в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата . [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Соединенное Королевство 996 стр.
2 IPCC (2013). Изменение климата 2013: выход из основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T.Ф., Цинь Д., Г.-К. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.
3 EPA (2005). Потенциал снижения выбросов парниковых газов в лесном и сельском хозяйстве США Exit. Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия, США.
Начало страницы
Выбросы фторированных газов
В отличие от многих других парниковых газов, фторированные газы не имеют естественных источников и образуются только в результате деятельности человека.Они выбрасываются в атмосферу при их использовании в качестве заменителей озоноразрушающих веществ (например, в качестве хладагентов) и при различных промышленных процессах, таких как производство алюминия и полупроводников. Многие фторированные газы имеют очень высокий потенциал глобального потепления (ПГП) по сравнению с другими парниковыми газами, поэтому небольшие атмосферные концентрации могут иметь непропорционально большое влияние на глобальную температуру. Они также могут иметь долгую жизнь в атмосфере — в некоторых случаях — тысячи лет. Как и другие долгоживущие парниковые газы, большинство фторированных газов хорошо перемешано в атмосфере и после выброса распространяется по всему миру.Многие фторированные газы удаляются из атмосферы только тогда, когда они разрушаются солнечным светом в дальних верхних слоях атмосферы. В целом, фторированные газы являются наиболее мощным и долговременным типом парниковых газов, выделяемых в результате деятельности человека.
Существует четыре основных категории фторированных газов: гидрофторуглероды (HFC), перфторуглероды (PFC), гексафторид серы (SF 6 ) и трифторид азота (NF 3 ). Ниже описаны крупнейшие источники выбросов фторсодержащих газов.
- Замена озоноразрушающих веществ. Гидрофторуглероды используются в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов, вспенивающих агентов, растворителей и антипиренов. Основным источником выбросов этих соединений является их использование в качестве хладагентов, например, в системах кондиционирования воздуха как в транспортных средствах, так и в зданиях. Эти химические вещества были разработаны для замены хлорфторуглеродов (ХФУ) и гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ), поскольку они не разрушают стратосферный озоновый слой.Хлорфторуглероды и ГХФУ постепенно сокращаются в соответствии с международным соглашением, называемым Монреальским протоколом. ГФУ — это мощные парниковые газы с высоким ПГП, и они выбрасываются в атмосферу во время производственных процессов, а также в результате утечек, обслуживания и утилизации оборудования, в котором они используются. Недавно разработанные гидрофторолефины (ГФО) представляют собой подгруппу ГФУ и характеризуются коротким временем жизни в атмосфере и более низкими ПГП. HFO в настоящее время вводятся в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов и вспенивающих агентов.
- Промышленность. Перфторуглероды производятся как побочный продукт при производстве алюминия и используются в производстве полупроводников. ПФУ обычно имеют длительный срок службы в атмосфере и ПГП около 10 000. Гексафторид серы используется при обработке магния и производстве полупроводников, а также в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек. ГФУ-23 производится как побочный продукт производства ГХФУ-22 и используется в производстве полупроводников.
- Передача и распределение электроэнергии. Гексафторид серы используется в качестве изоляционного газа в оборудовании для передачи электроэнергии, включая автоматические выключатели. ПГП SF 6 составляет 22 800, что делает его самым сильным парниковым газом, оцененным Межправительственной группой экспертов по изменению климата.
Чтобы узнать больше о роли фторированных газов в нагревании атмосферы и их источниках, посетите страницу «Выбросы фторированных парниковых газов».
Выбросы и тенденции
В целом выбросы фторсодержащих газов в США увеличились примерно на 83.4 процента в период с 1990 по 2018 год. Это увеличение было обусловлено увеличением выбросов гидрофторуглеродов (ГФУ) с 1990 года на 268,8 процента, поскольку они широко использовались в качестве заменителя озоноразрушающих веществ. Выбросы перфторуглеродов (ПФУ) и гексафторида серы (SF 6 ) фактически снизились за это время благодаря усилиям по сокращению выбросов в промышленности по производству алюминия (ПФУ) и в сфере передачи и распределения электроэнергии (SF 6 ).
Примечание: все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2018 гг.
Изображение большего размера для сохранения или печати
Снижение выбросов фторсодержащих газов
Поскольку большинство фторированных газов имеют очень долгое время жизни в атмосфере, потребуется много лет, чтобы увидеть заметное снижение текущих концентраций. Однако существует ряд способов уменьшить выбросы фторированных газов, описанных ниже.
| Источник выбросов | Примеры сокращения выбросов |
|---|---|
| Замена озоноразрушающих веществ в домах и на предприятиях | Хладагенты, используемые на предприятиях и в жилых домах, выделяют фторированные газы.Выбросы можно сократить за счет более эффективного обращения с этими газами и использования заменителей с более низким потенциалом глобального потепления и других технологических усовершенствований. Посетите сайт EPA по защите озонового слоя, чтобы узнать больше о возможностях сокращения выбросов в этом секторе. |
| Промышленность | Промышленные пользователи фторированных газов могут сократить выбросы за счет внедрения процессов рециркуляции и уничтожения фторированного газа, оптимизации производства для минимизации выбросов и замены этих газов альтернативными.EPA имеет следующие ресурсы для управления этими газами в промышленном секторе: |
| Передача и распределение электроэнергии | Гексафторид серы — это чрезвычайно мощный парниковый газ, который используется для нескольких целей при передаче электроэнергии по электросети. EPA работает с промышленностью над сокращением выбросов в рамках Партнерства SF 6 по сокращению выбросов для электроэнергетических систем, которое способствует обнаружению и ремонту утечек, использованию оборудования для вторичной переработки и обучению сотрудников. |
| Транспорт | Гидрофторуглероды (ГФУ) выделяются в результате утечки хладагентов, используемых в системах кондиционирования воздуха транспортных средств. Утечку можно уменьшить за счет более совершенных компонентов системы и использования альтернативных хладагентов с более низким потенциалом глобального потепления, чем те, которые используются в настоящее время. Стандарты EPA на легковые и тяжелые транспортные средства стимулировали производителей производить автомобили с более низким уровнем выбросов ГФУ. |
Начало страницы
Список литературы
1 IPCC (2007) Изменение климата 2007: Выход из основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Великобритания 996 с.
Департамент здравоохранения штата Висконсин
Метан — горючий газ без запаха, цвета и цвета.Он используется в основном в качестве топлива для получения тепла и света. Он также используется для производства органических химикатов. Метан может образовываться при разложении природных материалов и часто встречается на свалках, болотах, септических системах и канализационных коллекторах.
Метан может образовывать взрывоопасную смесь в воздухе при уровне от 5 процентов. Вы можете почувствовать запах утечки метана только тогда, когда коммерческие газовые компании добавляют к нему химический запах или когда он естественным образом смешивается с сероводородом, вызывая запах «тухлого яйца». Если вы чувствуете запах, уровень может быть слишком высоким, чтобы быть в безопасности.
Метан также содержится в угольном газе. Карманы метана существуют естественным образом под землей. В домах метан можно использовать в качестве топлива для водонагревателя, печи и сушилки для белья.
Метан быстро испаряется. Таким образом, большая часть метана, попадающего в озера, ручьи или почву, в конечном итоге выбрасывается в воздух. Однако метан, который образуется под землей и перемещается через почву, может оставаться неизменным в течение многих лет.
Наибольшее воздействие происходит при вдыхании метана.Метан может попасть в дома через канализационные ловушки или трещины в фундаменте. Люди могут подвергнуться воздействию при вдыхании химического вещества на работе, приготовлении пищи на газовой плите или входе в замкнутые пространства, такие как люки, бункеры, ямы для отходов животноводства, септики и канализационные трубы.
Поскольку метан быстро испаряется, он обычно не содержится в продуктах питания или питьевой воде. Воздействие очень низкого уровня может происходить, когда зараженная вода используется для питья или приготовления пищи, или когда дети едят зараженную почву.
Метан с трудом проходит через неповрежденную кожу.Метан в чрезвычайно холодном сжиженном виде может вызвать ожоги кожи и глаз.
Поскольку это «простой удушающий агент», метан может вытеснять доступный кислород. Нет никаких ограничений на содержание метана в воздухе на рабочем месте. Никаких стандартов не существует в отношении количества метана, допустимого в воздухе домов. Ограничивающим фактором является количество доступного кислорода. Минимальное содержание кислорода в доме или на рабочем месте должно составлять 18%.
Департамент природных ресурсов штата Висконсин регулирует количество метана, которое может быть выброшено промышленными предприятиями.
В настоящее время нет государственных или федеральных стандартов питьевой воды для метана.
Реакция человека на химические вещества зависит от нескольких факторов, включая индивидуальное здоровье, наследственность, предыдущее воздействие химических веществ, включая лекарства, и личные привычки, такие как курение или употребление алкоголя. Также важно учитывать продолжительность воздействия химического вещества, степень воздействия химического вещества, а также то, было ли это вещество вдыхано, затронуто или съедено.
Сразу или вскоре после воздействия содержания кислорода в воздухе менее 15% человек может чувствовать усталость, головокружение и головную боль.
Метан быстро выводится из организма. Хотя метан можно измерить в выдыхаемом воздухе, моче, крови и других тканях, не существует надежного метода для определения уровня воздействия. В настоящее время нет доступных тестов для оценки воздействия метана на здоровье.
Обратитесь за медицинской помощью, если у вас есть симптомы, которые, по вашему мнению, могут быть связаны с воздействием химических веществ.
человек — более крупный источник изменяющего климат метана, показывают новые исследования | Наука
Новое исследование предполагает, что древний метан — вроде того, что застрял в озере на Аляске — не затопит атмосферу по мере потепления климата в ближайшие десятилетия.
Марк Тиссен / National GeographicУоррен Корнуолл
Когда дело доходит до прогноза глобального потепления, метан — непредсказуемая, угрожающая цифра. Парниковый газ в 28 раз сильнее улавливает тепло, чем углекислый газ, за 100-летний период. И поскольку планета нагревается, ученые опасаются, что огромные запасы газа будут выброшены из арктической вечной мерзлоты и глубокого океана, что приведет к еще большему нагреванию планеты.
Данные двух новых исследований вселяют надежду: во-первых, быстрое высвобождение огромных количеств древнего метана маловероятно.Во-вторых, люди кажутся более значительным источником современных выбросов метана, чем считалось ранее, а это означает, что люди имеют больший контроль над тем, сколько выбросов попадает в атмосферу. «Это в целом обнадеживающие новости», — говорит Майкл Дионисиус, геохимик и аспирант Рочестерского университета (США), руководивший исследованием древнего метана.
Метан поступает из двух основных источников: биологического и геологического. Биологический метан может выделяться из гниющих растений и отрыжки коров, тогда как геологические источники включают естественные утечки из ископаемого топлива и утечки при добыче природного газа и угля.Молекулы метана в старых источниках ископаемого топлива почти не содержат углерода-14, радиоактивного изотопа углерода, созданного бомбардировкой космическими лучами.
Чтобы выяснить, мог ли всплеск старого метана вызвать древние приступы потепления, исследователи обратились к ледяным щитам в Антарктиде, которые удерживали пузырьки воздуха, включая небольшое количество метана, на протяжении десятков тысяч лет. Для получения образцов потребовалось много льда: Дионисиус и его коллеги пробурили 11 тонн ледника Тейлора в Антарктиде.Они растопили ледяные керны, откачивали газ и измеряли уровни метана углерода-14 с интервалами от 15000 до 8000 лет назад, когда Земля перешла от ледникового периода к климату на 0,5 ° C теплее, чем сегодня.
Это потепление не совпало с большим скачком содержания метана, обедненного углеродом-14, сообщают исследователи сегодня в Science . Это говорит о том, что более высокие температуры не вызвали большого выброса метана из вечной мерзлоты или океана. «Это одна из климатических катастроф, которую мы можем предотвратить», — говорит Дионисиус о сценарии океана.
Во втором исследовании та же группа собирала лед в Гренландии, чтобы оценить, сколько современного атмосферного метана образуется в результате утечек при добыче и в трубопроводах, по сравнению с естественными геологическими просачиваниями из-под земли. Поскольку в обоих типах отсутствует углерод-14, ученые сравнили уровни метана, обедненного углеродом-14, с 1870-х годов с уровнями, когда эра ископаемого топлива была в самом разгаре — за десятилетия до 1940-х годов. (Более поздних лет удалось избежать, потому что они были искажены испытаниями ядерного оружия, которые повышают уровень углерода-14.)
Данные показывают, что уровни метана, обедненного углеродом-14, в 1870-х годах были намного ниже. Это означает, что современные геологические источники метана намного меньше, чем предполагалось ранее, и что большой скачок произошел от людей, сообщают они на этой неделе в Nature . По их оценкам, ежегодные геологические выбросы метана составляют около 1,6 миллиона тонн, что значительно ниже недавних оценок, составляющих от 30 до 60 миллионов тонн в год. (Выбросы метана из всех источников составляют около 570 миллионов тонн в год.)
Новые данные встречают некоторое сопротивление. Джузеппе Этиоп, геохимик, расчеты которого оспариваются в новой статье, задается вопросом, почему геологические выбросы могут быть такими низкими. Одно недавнее исследование, например, предполагает, что 3 миллиона тонн метана ежегодно поднимаются только из одной части Северного Ледовитого океана. «Это научная головоломка», — говорит Этиоп из Национального института геофизики и вулканологии Италии.