人类排放的甲烷被大大低估了

甲烷是一种强大的温室气体，也是全球变暖的主要贡献者。在过去三个世纪中，向大气排放的甲烷增加了大约 150%，但研究人员很难确定这些排放的确切来源;甲烷等吸热气体可以自然排放，也可以通过人类活动排放。

罗切斯特大学的研究人员 Benjamin Hmiel 是地球与环境科学教授 Vasilii Petrenko 实验室的博士后研究员，他们的合作者测量了古代空气样本中的甲烷含量，发现科学家们大大低估了人类体内的甲烷含量。通过化石燃料排放到大气中。在《自然》杂志上发表的一篇论文中，研究人员指出，减少化石燃料的使用是遏制气候变化的关键目标。

“对化石燃料行业制定更严格的甲烷排放法规将有可能在比以前想象的更大程度上减少未来的全球变暖，”Hmiel 说。

两种类型的甲烷

甲烷是仅次于二氧化碳的第二大人为因素——源自人类活动——导致全球变暖。但是，与二氧化碳以及其他吸热气体相比，甲烷的保质期相对较短;它在大气中平均只持续九年，而二氧化碳，例如，可以在大气中持续大约一个世纪。这使得甲烷成为在短时间内控制排放水平的特别合适的目标。

“如果我们今天停止排放所有二氧化碳，大气中的高二氧化碳水平仍将持续很长时间，”赫米尔说。“研究甲烷很重要，因为如果我们改变目前的甲烷排放量，它会更快地反映出来。”

排放到大气中的甲烷可以根据其碳 14(一种稀有的放射性同位素)的特征分为两类。有化石甲烷，它在古老的碳氢化合物沉积物中已被隔离了数百万年，并且由于同位素已经衰变而不再含有碳 14;还有生物甲烷，它与地球表面的植物和野生动物接触，确实含有碳 14。生物甲烷可以从湿地等来源自然释放，也可以通过垃圾填埋场、稻田和牲畜等人为来源自然释放。化石甲烷是 Hmiel 研究的重点，它可以通过自然地质渗漏或人类提取和使用包括石油、天然气和煤炭在内的化石燃料而排放。

科学家们能够准确地量化每年排放到大气中的甲烷总量，但很难将这一总量分解为各个组成部分：哪些部分来自化石来源，哪些来自生物?自然释放了多少甲烷，人类活动释放了多少?

“作为一个科学界，我们一直在努力了解我们人类排放到大气中的甲烷到底有多少，”该研究的合著者 Petrenko 说。“我们知道化石燃料成分是我们最大的排放成分之一，但很难确定这一点，因为在今天的大气中，化石排放的自然和人为成分在同位素上看起来是相同的。”

回到过去

为了更准确地区分自然成分和人为成分，Hmiel 和他的同事们通过从格陵兰钻探和收集冰芯来回顾过去。冰芯样本就像时间胶囊：它们包含气泡，里面有少量古老的空气。研究人员使用熔化室从气泡中提取古老的空气，然后研究其化学成分。

Hmiel 的研究重点是测量从 18 世纪初(工业革命开始之前)到现在的空气成分。直到 19 世纪中叶，人类才开始大量使用化石燃料。在此时间段之前测量排放水平使研究人员能够确定没有当今大气中存在的化石燃料排放的自然排放。没有证据表明天然化石甲烷排放在几个世纪内会发生变化。

通过测量 200 多年前空气中的碳 14 同位素，研究人员发现，直到 1870 年左右，几乎所有排放到大气中的甲烷都是生物性的。那时化石成分开始迅速上升。时机恰逢化石燃料的使用急剧增加。

自然释放的化石甲烷含量比之前的研究报告低约 10 倍。鉴于今天在大气中测量的化石总排放量，Hmiel 和他的同事推断人造化石成分高于预期——他们发现高出 25-40%。

气候变化影响

这些数据对气候研究具有重要意义：如果人为甲烷排放量占总排放量的较大部分，那么减少化石燃料提取和使用等人类活动的排放量对遏制未来全球变暖的影响将比科学家此前认为的更大。

对 Hmiel 来说，这实际上是个好消息。“我不想对此感到绝望，因为我的数据确实具有积极意义：大部分甲烷排放是人为排放的，因此我们有更多的控制权。如果我们能够减少排放，它将产生更大的影响。”

这项研究得到了美国国家科学基金会和大卫和露西尔帕卡德基金会的支持。