日期:[2023年11月15日]
-- 智慧生活报 --
版次:[A13]
11部门公布《甲烷排放控制行动方案》
助力双碳目标甲烷排放“拉紧”刹车
能源开采、牛打嗝都会排甲烷
说到“双碳”，很多人的第一反应是要控制二氧化碳的排放，但现在，甲烷的排放也得受到关注了。近日，生态环境部等11部门公布《甲烷排放控制行动方案》，明确提出“十四五”和“十五五”期间甲烷排放控制目标。这是我国开展甲烷排放管理控制的顶层设计文件。那甲烷对于气候变暖的影响有多大？它的特点是什么？我省甲烷排放集中在哪些地方？我省相关企业在控制甲烷方面有哪些成绩……记者采访了山西省气象局和华新燃气集团的相关专家。
【part ——】
1
甲烷的温室效应比二氧化碳强
甲烷是什么？甲烷，化学式为CH
4
，是最简单的有机物。甲烷分子为四面体结构，四个键的键长相同键角相等。
在实现双碳目标的过程中，甲烷是不可忽视的温室气体，它是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体（二氧化碳对温室效应的贡献率约为三分之一，甲烷的贡献率约为四分之一）。
别看甲烷对温室效应的影响整体比二氧化碳小，但是，如果“单打独斗”，二氧化碳是远远比不过甲烷的。
根据相关机构的研究，以单位分子数而言，甲烷的温室效应是二氧化碳的28—36倍。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第五次评估报告，甲烷20年水平的全球增温潜势（或称温室效应）是二氧化碳的84倍，100年则是二氧化碳的28倍。
之所以甲烷的整体温室效应比不上二氧化碳，是因为它比二氧化碳在大气中的“寿命”要短。甲烷可在大气中存续的时间约为12年，二氧化碳则为50—200年。
另外，甲烷属于痕量气体（物质组成中，含量在百万分之一以下的物质），在大气中的含量非常小，远远比不上二氧化碳。正因为如此，甲烷排放量的微小增加，就会导致大气中甲烷浓度的明显升高，从而带来明显的温室效应。
【part ——】
2
能源和畜牧业，是甲烷排放两大源头
如此强大的甲烷，在日常生活中以何种形式存在，又是如何排放到大气中的呢？
提到甲烷，很多人会想到沼气，有人甚至认为二者只是叫法不同，其实不然，沼气由多种气体组合而成，甲烷为主要成分，其含量占到50%—80%。此外，沼气中还包含二氧化碳、氮气、氢气、氧气及硫化氢等气体。同样，天然气或煤气、煤层气等气体也以甲烷为主要成分，还包含其他多种气体。
那甲烷是怎么排放到大气中的？
山西省气象局专家介绍，大气中的甲烷主要来源于湿地、白蚁、海洋等天然源以及煤的开采和处理，天然气的开采、生产、输送与分配，稻田、畜牧业、生物质燃烧、垃圾填埋、污水处理等人为排放源。
根据相关报告显示，在甲烷排放的这些来源中，人类活动排放的甲烷约占60%。其中，煤炭、天然气等化石燃料开采和畜牧业甲烷排放占比最重。
煤炭、天然气等化石燃料开采、泄漏，甚至后期运输、废弃矿井都会排放甲烷。那畜牧业如何排放甲烷？
其实，大自然和家畜所排放的甲烷都是经由一类微生物的代谢活动所产生，那就是甲烷菌。甲烷菌是一类严格厌氧的古细菌，其代谢产物为甲烷和二氧化碳。甲烷菌在自然界中分布极为广泛：海底沉积物、河湖淤泥、沼泽地、水稻田、反刍动物瘤胃以及人和动物的肠道，甚至是植物体内都有甲烷菌的存在。自然界中，有机废物的降解，都有甲烷菌的参与。
畜牧业的甲烷排放量也很惊人，而且主要来自牛羊等反刍动物（指它们会在进食一段时间以后，将胃中半消化的食物返回嘴里再次咀嚼）的养殖。以牛为例，牛有4个胃，甲烷就在最大的第一个胃中产生。牛的消化主要借助约7000种微生物的力量，消化过程中不仅会产生营养源，还会产生氢气。在微生物的作用下，氢气最终会转化为甲烷。这些甲烷会随着打嗝、放屁被排放到大气中。有数据显示，一头牛每天可产生高达500升的甲烷。全球的牛、羊等反刍动物每年至少产生8千万吨的甲烷。
不仅是牛羊等反刍动物，人和其他动物的后肠道中也有甲烷菌，它们在分解排泄物的过程中，也会产生甲烷，最终以“放屁”的形式排放到大气中。
【part ——】
3
甲烷减排，既有环境效益，也有经济效益
我国不仅是全球最大的二氧化碳排放国，而且是最大的甲烷排放国。根据《中华人民共和国气候变化初始信息通报》提供的国家温室气体排放清单，1994年我国甲烷排放总量为3428.7万吨。2005年国家温室气体清单中，我国甲烷排放总量为4445.5万吨。《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》显示，2014年我国甲烷排放量已经高达5529万吨，其中能源活动排放占比44.8%。按照较低的全球增温潜势计算，我国2014年的甲烷排放总量相当于12亿吨二氧化碳（包括土地利用变化和林业），超过诸多发达国家当年的温室气体排放总量。
作为能源大省，我省大气中甲烷浓度也普遍较高。山西省气象局专家介绍，根据我省6个温室气体观测站近十年的观测结果，我省大气甲烷浓度呈逐年上升趋势，其浓度值均高于全球和全国水平，且其年均增量亦高于全球和全国。
如此看来，甲烷减排已经刻不容缓，《甲烷排放控制行动方案》的提出，就为甲烷的排放“拉紧”了刹车。
甲烷排放量的增加，会在短时间内带来比较严重的温室效应。反过来看，控制甲烷排放，大气中甲烷浓度可以相对迅速地做出响应，短期内气候升温速度会减缓。而二氧化碳就不同了，即使从明天起不排放，大气中的二氧化碳浓度也得经过很长一段时间才能降低，其带来的温室效应依然存在。
另外，甲烷有高度可燃性，以其为主要成分的煤层气、天然气、沼气等，通常作为燃料为我们日常生活所用，并且也可作为化工原料，广泛应用于氢气、一氧化碳、乙炔及甲醛等的制造。“因此，对甲烷的回收利用，是一种经济有效的减排手段，不仅可以降低我省温室气体排放总量，改善空气质量，还可以促进能源转型，在产生经济效益的同时，提升能源安全。”山西省气象局专家介绍。
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4
煤层气开采为我省甲烷减排助力
甲烷减排，能源和畜牧业是两大方向。但目前来说，让牛羊等反刍动物不排放甲烷，还有一定的困难。从能源方面入手控制甲烷排放，成为主要方向。
我省是煤炭生产大省，煤炭生产的全过程都伴随着甲烷的排放，如煤层气泄漏、燃料燃烧、运输等，就连废气矿井也会持续产生甲烷排放。煤层气俗称“瓦斯”，是指储存在煤层中，以甲烷为主要成分的非常规天然气。由于煤层气会产生爆炸，在以往的煤炭开采过程中，煤层气都会被提前排放到空气中。随着能源转型、双碳目标的提出，以及安全生产要求的提升，我省的煤层气的开发利用被提上了日程，目前已经取得了一定的进展。
作为省内最大的燃气企业集团，华新燃气集团经过近三十年的不断总结实践，创新形成“采煤采气一体化”模式，实现了煤炭和煤层气的协调科学开发，并掌握煤层赋存和储气特性，针对不同的地质条件制定不同的开发技术体系。
在开采煤矿的同时，必然会产生大量的采空区，其中蕴含着大量的煤层气。“废弃关停矿井的煤层气如不加以利用，会通过采煤形成的各种裂隙向地面逸散，不但会产生甲烷等温室气体，也会带来严重的安全隐患。”华新燃气集团相关负责人表示。
对此，华新燃气集团与晋能控股煤与煤层气国家重点实验室以及多家专业院校形成产学研合作开发了山西省煤基重点科技攻关项目——“废弃矿井采空区地面煤层气抽采技术研究及示范”项目。经过数年实践，目前，该项目在废弃煤矿采空区煤层气钻井技术、抽采工艺、装备研发、瓦斯利用等方面已经形成了一套较为成熟的技术体系，近年来不断在晋城、太原西山、阳泉等煤矿区进行抽采实践，单井日产量最高达到7000立方米，抽采浓度平均保持在50%以上，最高达到90%。
此外，华新燃气集团铭石煤层气公司研发出的“煤矿低浓度瓦斯直燃制热一体化技术”，让以前废弃矿井的低浓度瓦斯变成了环保低碳的清洁能源。
记者 杨晓艳
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甲烷的温室效应比二氧化碳强
甲烷是什么？甲烷，化学式为CH
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，是最简单的有机物。甲烷分子为四面体结构，四个键的键长相同键角相等。
在实现双碳目标的过程中，甲烷是不可忽视的温室气体，它是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体（二氧化碳对温室效应的贡献率约为三分之一，甲烷的贡献率约为四分之一）。
别看甲烷对温室效应的影响整体比二氧化碳小，但是，如果“单打独斗”，二氧化碳是远远比不过甲烷的。
根据相关机构的研究，以单位分子数而言，甲烷的温室效应是二氧化碳的28—36倍。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第五次评估报告，甲烷20年水平的全球增温潜势（或称温室效应）是二氧化碳的84倍，100年则是二氧化碳的28倍。
之所以甲烷的整体温室效应比不上二氧化碳，是因为它比二氧化碳在大气中的“寿命”要短。甲烷可在大气中存续的时间约为12年，二氧化碳则为50—200年。
另外，甲烷属于痕量气体（物质组成中，含量在百万分之一以下的物质），在大气中的含量非常小，远远比不上二氧化碳。正因为如此，甲烷排放量的微小增加，就会导致大气中甲烷浓度的明显升高，从而带来明显的温室效应。
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能源和畜牧业，是甲烷排放两大源头
如此强大的甲烷，在日常生活中以何种形式存在，又是如何排放到大气中的呢？
提到甲烷，很多人会想到沼气，有人甚至认为二者只是叫法不同，其实不然，沼气由多种气体组合而成，甲烷为主要成分，其含量占到50%—80%。此外，沼气中还包含二氧化碳、氮气、氢气、氧气及硫化氢等气体。同样，天然气或煤气、煤层气等气体也以甲烷为主要成分，还包含其他多种气体。
那甲烷是怎么排放到大气中的？
山西省气象局专家介绍，大气中的甲烷主要来源于湿地、白蚁、海洋等天然源以及煤的开采和处理，天然气的开采、生产、输送与分配，稻田、畜牧业、生物质燃烧、垃圾填埋、污水处理等人为排放源。
根据相关报告显示，在甲烷排放的这些来源中，人类活动排放的甲烷约占60%。其中，煤炭、天然气等化石燃料开采和畜牧业甲烷排放占比最重。
煤炭、天然气等化石燃料开采、泄漏，甚至后期运输、废弃矿井都会排放甲烷。那畜牧业如何排放甲烷？
其实，大自然和家畜所排放的甲烷都是经由一类微生物的代谢活动所产生，那就是甲烷菌。甲烷菌是一类严格厌氧的古细菌，其代谢产物为甲烷和二氧化碳。甲烷菌在自然界中分布极为广泛：海底沉积物、河湖淤泥、沼泽地、水稻田、反刍动物瘤胃以及人和动物的肠道，甚至是植物体内都有甲烷菌的存在。自然界中，有机废物的降解，都有甲烷菌的参与。
畜牧业的甲烷排放量也很惊人，而且主要来自牛羊等反刍动物（指它们会在进食一段时间以后，将胃中半消化的食物返回嘴里再次咀嚼）的养殖。以牛为例，牛有4个胃，甲烷就在最大的第一个胃中产生。牛的消化主要借助约7000种微生物的力量，消化过程中不仅会产生营养源，还会产生氢气。在微生物的作用下，氢气最终会转化为甲烷。这些甲烷会随着打嗝、放屁被排放到大气中。有数据显示，一头牛每天可产生高达500升的甲烷。全球的牛、羊等反刍动物每年至少产生8千万吨的甲烷。
不仅是牛羊等反刍动物，人和其他动物的后肠道中也有甲烷菌，它们在分解排泄物的过程中，也会产生甲烷，最终以“放屁”的形式排放到大气中。
【part ——】
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甲烷减排，既有环境效益，也有经济效益
我国不仅是全球最大的二氧化碳排放国，而且是最大的甲烷排放国。根据《中华人民共和国气候变化初始信息通报》提供的国家温室气体排放清单，1994年我国甲烷排放总量为3428.7万吨。2005年国家温室气体清单中，我国甲烷排放总量为4445.5万吨。《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》显示，2014年我国甲烷排放量已经高达5529万吨，其中能源活动排放占比44.8%。按照较低的全球增温潜势计算，我国2014年的甲烷排放总量相当于12亿吨二氧化碳（包括土地利用变化和林业），超过诸多发达国家当年的温室气体排放总量。
作为能源大省，我省大气中甲烷浓度也普遍较高。山西省气象局专家介绍，根据我省6个温室气体观测站近十年的观测结果，我省大气甲烷浓度呈逐年上升趋势，其浓度值均高于全球和全国水平，且其年均增量亦高于全球和全国。
如此看来，甲烷减排已经刻不容缓，《甲烷排放控制行动方案》的提出，就为甲烷的排放“拉紧”了刹车。
甲烷排放量的增加，会在短时间内带来比较严重的温室效应。反过来看，控制甲烷排放，大气中甲烷浓度可以相对迅速地做出响应，短期内气候升温速度会减缓。而二氧化碳就不同了，即使从明天起不排放，大气中的二氧化碳浓度也得经过很长一段时间才能降低，其带来的温室效应依然存在。
另外，甲烷有高度可燃性，以其为主要成分的煤层气、天然气、沼气等，通常作为燃料为我们日常生活所用，并且也可作为化工原料，广泛应用于氢气、一氧化碳、乙炔及甲醛等的制造。“因此，对甲烷的回收利用，是一种经济有效的减排手段，不仅可以降低我省温室气体排放总量，改善空气质量，还可以促进能源转型，在产生经济效益的同时，提升能源安全。”山西省气象局专家介绍。
【part ——】
4
煤层气开采为我省甲烷减排助力
甲烷减排，能源和畜牧业是两大方向。但目前来说，让牛羊等反刍动物不排放甲烷，还有一定的困难。从能源方面入手控制甲烷排放，成为主要方向。
我省是煤炭生产大省，煤炭生产的全过程都伴随着甲烷的排放，如煤层气泄漏、燃料燃烧、运输等，就连废气矿井也会持续产生甲烷排放。煤层气俗称“瓦斯”，是指储存在煤层中，以甲烷为主要成分的非常规天然气。由于煤层气会产生爆炸，在以往的煤炭开采过程中，煤层气都会被提前排放到空气中。随着能源转型、双碳目标的提出，以及安全生产要求的提升，我省的煤层气的开发利用被提上了日程，目前已经取得了一定的进展。
作为省内最大的燃气企业集团，华新燃气集团经过近三十年的不断总结实践，创新形成“采煤采气一体化”模式，实现了煤炭和煤层气的协调科学开发，并掌握煤层赋存和储气特性，针对不同的地质条件制定不同的开发技术体系。
在开采煤矿的同时，必然会产生大量的采空区，其中蕴含着大量的煤层气。“废弃关停矿井的煤层气如不加以利用，会通过采煤形成的各种裂隙向地面逸散，不但会产生甲烷等温室气体，也会带来严重的安全隐患。”华新燃气集团相关负责人表示。
对此，华新燃气集团与晋能控股煤与煤层气国家重点实验室以及多家专业院校形成产学研合作开发了山西省煤基重点科技攻关项目——“废弃矿井采空区地面煤层气抽采技术研究及示范”项目。经过数年实践，目前，该项目在废弃煤矿采空区煤层气钻井技术、抽采工艺、装备研发、瓦斯利用等方面已经形成了一套较为成熟的技术体系，近年来不断在晋城、太原西山、阳泉等煤矿区进行抽采实践，单井日产量最高达到7000立方米，抽采浓度平均保持在50%以上，最高达到90%。
此外，华新燃气集团铭石煤层气公司研发出的“煤矿低浓度瓦斯直燃制热一体化技术”，让以前废弃矿井的低浓度瓦斯变成了环保低碳的清洁能源。
记者 杨晓艳
