Atmosferik metan - Atmospheric methane
Atmosferik metan , Dünya atmosferinde bulunan metandır . Atmosferik metan konsantrasyonları, Dünya atmosferindeki en güçlü sera gazlarından biri olduğu için ilgi çekicidir . Atmosferik metan yükseliyor.
Metanın 20 yıllık küresel ısınma potansiyeli 84'tür. Yani, 20 yıllık bir süre boyunca, kütle birimi başına karbondioksitten (CO 2 ) 84 kat daha fazla ısı ve aerosol etkileşimleri hesaba katıldığında 105 kat daha fazla ısı yakalar . Küresel metan konsantrasyonları, sanayi öncesi zamanlarda milyarda 722 parçadan (ppb) 2020'ye kadar 1879 ppb'ye yükseldi, 2,5 kat artış ve en az 800.000 yılın en yüksek değeri. Çoğu kaynak (hem doğal hem de insan) karada bulunduğundan ve Kuzey Yarımküre daha fazla kara kütlesine sahip olduğundan , Kuzey Yarımküre'de konsantrasyonu daha yüksektir . Konsantrasyonlar mevsimsel olarak değişir, örneğin, kuzey tropiklerde Nisan-Mayıs aylarında, esas olarak hidroksil radikali tarafından uzaklaştırılması nedeniyle minimumdur . 12 yıl atmosferde kalır.
Dünya tarihinin başlarında karbondioksit ve metan muhtemelen bir sera etkisi yarattı . Karbondioksit yanardağlar tarafından, metan ise erken mikroplar tarafından üretilebilirdi. Bu süre zarfında, Dünya'nın en erken yaşamı ortaya çıktı. Bu ilk antik bakteriler, hidrojen ve karbon dioksiti metan ve suya dönüştürerek metan konsantrasyonuna eklendi. Oksijen, Dünya tarihinde daha sonra fotosentetik organizmalar gelişene kadar atmosferin önemli bir parçası haline gelmedi. Oksijen olmadan, metan atmosferde bugün olduğundan daha uzun süre ve daha yüksek konsantrasyonlarda kaldı.
Bilinen metan kaynakları ağırlıklı olarak Dünya yüzeyinin yakınında bulunmaktadır. Dikey atmosferik hareketler ve metanın nispeten uzun ömrü ile birlikte metan, iyi karışmış bir gaz olarak kabul edilir. Başka bir deyişle, metan konsantrasyonunun troposfer içindeki yüksekliğe göre sabit olduğu kabul edilir. Troposferdeki baskın metan yutağı, tekli oksijen atomlarının su buharı ile reaksiyona girmesiyle oluşan hidroksil radikalleri ile reaksiyondur . Metan konsantrasyonunun yükseklikle azaldığı stratosferde de metan bulunur.
Sera gazı olarak metan
Dünya atmosferinde metan güçlü olan sera gazı bir ile küresel ısınma potansiyeli (GWP) CO daha 84 kat daha 2 20 yıllık zaman dilimi içinde; Metan CO gibi kalıcı bir gaz olarak değil 2 (karbon tutma oranlarındaki herhangi bir değişiklik varsayılarak) ve kuyrukları, bir 100-yıllık bir zaman dilimi için 28 GWP hakkında. Bu, bir metan emisyonunun, karbon tutma oranlarında herhangi bir değişiklik olmadığı varsayıldığında, takip eden 100 yıl boyunca aynı kütleye sahip bir karbondioksit emisyonunun sıcaklık üzerindeki etkisinin 28 katı olacağı anlamına gelir. Metanın büyük bir etkisi vardır, ancak nispeten kısa bir süre için, atmosferde tahmini ortalama yarı ömre sahipken, karbondioksit şu anda 100 yıldan fazla bir tahmini ortalama ömre sahiptir.
Dünya atmosferindeki küresel olarak ortalama metan konsantrasyonu, 1750'de 722 ± 25 ppb'den 2011'de 1803.2 ± 1.2 ppb'ye yaklaşık %150 arttı. 2011 itibariyle metan , 0.48 ± 0.05 Wm −2 veya yaklaşık %17'lik ışınımsal zorlamaya katkıda bulundu . tüm uzun ömürlü ve küresel olarak karışık sera gazlarından kaynaklanan toplam ışınımsal zorlama. NOAA'ya göre, atmosferik metan konsantrasyonu 2011'den beri artmaya devam ederek Aralık 2020 itibariyle 1892,2 ppb ortalama küresel konsantrasyona ulaştı. Mart 2019 zirvesi 1866,2 ppb iken, Nisan 2020 zirvesi %0,5 artışla 1876.0 ppb idi.
Metan emisyonlarının hesaplanması
Metan kaynakları ve yutakları arasındaki denge henüz tam olarak anlaşılamamıştır. IPCC Çalışma Grubu I "küresel kaynağın bileşenlerinin güncel aşağıdan yukarıya tahminlerinde büyük belirsizlikler" olduğunu Dördüncü Değerlendirme Raporu bölüm 2'de belirtilen ve Kaynaklar ve harcamalar arasındaki denge henüz iyi bilinmemektedir. Metan döngüsündeki en önemli çöküş, atmosferde fotokimyasal olarak üretilen hidroksil radikali ile reaksiyondur. Bu radikalin üretimi tam olarak anlaşılamamıştır ve atmosferik konsantrasyonlar üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Bu belirsizliğe, 2000 ve 2006 yılları arasında atmosferik metan konsantrasyonundaki artışların hala araştırılmakta olan nedenlerle durduğunu gösteren gözlemler örnek olarak verilebilir.
Çeşitli araştırma grupları metan emisyonları için aşağıdaki değerleri vermektedir :
| Referans: | Fung et al. (1991) | Hein et al. (1997) | Lelieveld ve ark. (1998) | Houweling et al. (1999) | Bousquet ve ark. (2006) | Saunois et al. (2016) | Saunois et al. (2020) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Baz yıl: | 1980'ler | - | 1992 | - | - | 2003–2012 | 2008-2017 |
| Doğal emisyon kaynakları | |||||||
| sulak alanlar | 115 | 237 | 225 | 145 | 147 ± 15 | 167 (127-202) | 181 (159-200) |
| termitler | 20 | - | 20 | 20 | 23 ± 4 | 64 (21–132) | 37 (21–50) |
| okyanus | 10 | - | 15 | 15 | 19 ± 6 | ||
| hidratlar | 5 | - | 10 | - | - | ||
| Antropojenik emisyon kaynakları | |||||||
| Enerji | 75 | 97 | 110 | 89 | 110 ± 13 | 105 (77–133) | 111 (81-131) |
| çöplükler | 40 | 35 | 40 | 73 | 55 ± 11 | 188 (115-243) | 217 (207-240) |
| Ruminantlar (hayvancılık) | 80 | 90 | 115 | 93 | |||
| Atık arıtma | - | 25 | - | ||||
| pirinç tarımı | 100 | 88 | - | 31 ± 5 | |||
| biyokütle yakma | 55 | 40 | 40 | - | 50 ± 8 | 34 (15–53) | 30 (22-36) |
| Başka | - | - | - | 20 | 90 ± 14 | ||
| lavabolar | |||||||
| topraklar | 10 | 30 | 40 | 21 ± 3 | 33 (28–38) | 38 (27-45) | |
| Troposferik OH | 450 | 489 | 510 | 448 ± 1 | 515 | 518 (474–532) | |
| stratosferik kayıp | 46 | 40 | 37 ± 1 | ||||
| Kaynak ve havuz dengesizliği | |||||||
| Toplam kaynak | 500 | 587 | 600 | 525 ± 8 | 558 (540–568) | 576 (550-594) | |
| Toplam lavabo | 460 | 535 | 580 | 506 | 548 | 556 (501–574) | |
Doğal atmosferik metan kaynakları
Metan üretimi ve atmosfere salınması ile sonuçlanan herhangi bir süreç bir "kaynak" olarak kabul edilebilir. Metan üretiminden sorumlu olan iki ana süreç, mikroorganizmaların anaerobik olarak organik bileşikleri metana dönüştürmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar .
metanojenez
Ekolojik metan emisyonlarının çoğu , sıcak, nemli topraklarda ve ayrıca bazı hayvanların sindirim sistemlerinde metan üreten metanojenlerle doğrudan ilgilidir . Metanojenler metan üreten mikroorganizmalardır. Enerji üretmek için metanojenez adı verilen anaerobik bir süreç kullanırlar. Bu işlem aerobik veya oksijenli işlemler yerine kullanılır, çünkü metanojenler küçük oksijen konsantrasyonlarının varlığında bile metabolize edemezler. Metanojenezde asetat parçalandığında, sonuç, metan'ın çevreye salınmasıdır.
Metan üretimi için bilimsel bir terim olan metanojenez , diğer oksidanların bulunmaması nedeniyle öncelikle anaerobik koşullarda ortaya çıkar. Bu koşullarda arke adı verilen mikroskobik organizmalar, fermantasyon adı verilen bir süreçte temel kaynakları parçalamak için asetat ve hidrojen kullanır.
Asetoklastik metanojenez - anaerobik fermantasyon sırasında metan ve karbon dioksit vermek üzere üretilen belirli arkeaları parçalayan asetat .
- H 3 C-COOH → CH 4 + CO 2
Hidrojenotrofik metanojenez - arke , metan ve su elde etmek için hidrojeni karbon dioksit ile oksitler .
- 4H 2 + CO 2 → CH 4 + 2H 2 O
Asetoklastik metanojenez ve hidrojenotrofik metanojenez, atmosferik metan için iki ana kaynak reaksiyonu iken, diğer küçük biyolojik metan kaynağı reaksiyonları da meydana gelir. Örneğin, oksijen varlığında UV radyasyonuna maruz kalan yaprak yüzeyi mumunun aerobik bir metan kaynağı olduğu keşfedilmiştir .
sulak alanlar
Sulak alanlar, toprak ve bitkilerden kaynaklanan emisyonlar yoluyla atmosferik metanın yaklaşık yüzde 20'sini oluşturur. Sulak alanlar, yüksek su tablası nedeniyle normalde toprakta meydana gelen batma eylemine karşı koyar. Su tablasının seviyesi, anaerobik metan üretimi ile aerobik metan tüketimi arasındaki sınırı temsil eder. Su tablası düşük olduğunda, sulak alan toprağı içinde üretilen metan, topraktan yukarı çıkmak ve daha derin bir metanotrofik bakteri tabakasını geçmek, böylece emisyonu azaltmak zorundadır. Vasküler bitkiler tarafından metan taşınması bu aerobik tabakayı atlayarak emisyonu artırabilir.
Hayvanlar
Geviş getiren hayvanlar, özellikle inekler ve koyunlar, mide-bağırsak sistemlerinde bitki materyalini parçalamaya yardımcı olan bakteriler içerir. Bu mikroorganizmalardan bazıları, metan üretmek için bitki materyalinden gelen asetatı kullanır ve bu bakteriler geviş getiren hayvanların midelerinde ve bağırsaklarında yaşadıklarından, hayvan ne zaman "geğirme" ya da dışkılasa, metan da yayar. Karlı Dağlar bölgesinde yapılan bir araştırmaya göre, bir ineğin yaydığı metan miktarı, yaklaşık 3.4 hektarlık metanotrofik bakterinin tüketebileceği metan miktarına eşittir .
Termitler ayrıca bağırsaklarında metanojenik mikroorganizmalar içerir. Bununla birlikte, bu mikroorganizmaların bazıları o kadar benzersizdir ki, termitlerin üçüncü bağırsağı dışında dünyanın başka hiçbir yerinde yaşamazlar. Bu mikroorganizmalar ayrıca metan yan ürününün yanı sıra etanol üretmek için biyotik bileşenleri de parçalar . Ancak, yedikleri bitkilerden enerjilerinin yüzde 20'sini kaybeden geviş getirenlerin aksine, termitler bu süreçte enerjilerinin sadece yüzde 2'sini kaybederler. Bu nedenle, karşılaştırmalı olarak, termitler aynı miktarda enerji elde etmek için geviş getiren hayvanlar kadar fazla yemek yemek zorunda değildir ve orantılı olarak daha az metan yayar.
Bitkiler
Canlı bitkiler (örn. ormanlar) son zamanlarda potansiyel olarak önemli bir metan kaynağı olarak tanımlanmıştır ve muhtemelen atmosferik metanın yaklaşık yüzde 10 ila 30'undan sorumludur. 2006 tarihli bir belge, emisyonları 62–236 Tg a -1 olarak hesapladı ve "bu yeni tanımlanan kaynağın önemli etkileri olabilir". Ancak yazarlar, "bulgularımız metan emisyon gücüyle ilgili ön hazırlık niteliğindedir" vurgusu yapıyor.
Bu bulgular, "karasal bitkiler tarafından önemli aerobik metan emisyonu olduğuna dair hiçbir kanıt bulunmadığını, daha önce yayınlanmış değerlerin maksimum %0,3'ünü" bulan 2007 tarihli bir makalede sorgulanmıştır.
Bitki metan emisyonlarının ayrıntıları henüz teyit edilmemiş olsa da, önemli bir metan kaynağı olarak tesisler, önceki küresel metan bütçelerindeki boşlukları doldurmaya yardımcı olacak ve aynı zamanda tropik bölgelerde gözlenen büyük metan bulutlarını açıklayacaktır.
Metan üretim hızının yüksek olduğu sulak alanlarda bitkiler, gazı toprağa ve havaya yönlendirirken ters çevrilmiş paratonerler gibi hareket ederek metanın atmosfere yayılmasına yardımcı olur. Bunların da metan ürettiğinden şüpheleniliyor, ancak bitkiler metan üretmek için aerobik koşulları kullanmak zorunda kalacağından, sürecin kendisi hala tanımlanamıyor.
Metan klatratlardan çıkan metan gazı
Okyanusun dibinde bulunanlar gibi yüksek basınçlarda metan , su ile metan hidrat olarak bilinen katı bir klatrat oluşturur . Bilinmeyen, ancak muhtemelen çok büyük miktarda metan, okyanus tortullarında bu formda tutulur. Bu tür çökeltilerden atmosfere büyük miktarlarda metan gazı salınımının, 55 milyon yıl önceki Paleosen-Eosen Termal Maksimumu ve Büyük Ölüm gibi Dünya'nın uzak geçmişindeki hızlı küresel ısınma olaylarının olası bir nedeni olarak öne sürülmüştür. .
Teoriler, küresel ısınmanın yeterince ısınmasına neden olması durumunda, tüm bu metan gazının tekrar atmosfere salınabileceğini öne sürüyor. Metan gazı yirmi beş kat daha güçlü olduğu için (belirli bir ağırlığı için, 100 yılı aşkın ortalama) daha CO
2sera gazı olarak; bu, sera etkisini son derece büyütür. Bununla birlikte, bu hidrat rezervuarının çoğu, yüzey iklimindeki değişikliklerden izole edilmiş görünmektedir, bu nedenle, bu tür herhangi bir salınımın, bir bin yıllık veya daha fazla jeolojik zaman ölçeğinde gerçekleşmesi muhtemeldir.
kalıcı don
Permafrost içinde donmuş olan metan - her seferinde birkaç yıl boyunca donmuş topraklar - permafrost eridikçe bataklıklardan yavaşça salınır . Artan küresel sıcaklıklarla birlikte, permafrost eriyen ve metan salan miktarı artmaya devam ediyor.
Son yıllarda Kuzey Kutbu'ndaki permafrostta rekor bir çözülme görüldü . 2006 yılında Sibirya'da yapılan ölçümler, salınan metan gazının önceden tahmin edilenden beş kat daha fazla olduğunu gösteriyor. Erime yedoma , sürekli donmuş bir tipi, (CH 4 Tg yaklaşık atmosfer metan önemli bir kaynağıdır 4 yıllık). Tibet Platosu Arktik kadar saklanan karbon gibi 3 hakkında% içerir ve dünyanın en Alp Permafrost yüksek irtifada kalıcı don ya.
Woods Hole Araştırma Merkezi , Permafrost karbon üzerinde iki 2015 çalışmalarına dayanarak kendi kendini takviye edici olabilir der uç noktası , bir yaklaşık 0.5 ile 0.9 ° C (a kadar olan neden olabilir metan formunda karbon dioksit 205 gigaton eşdeğer tahmin ° F) yüzyılın sonuna kadar ısınma, bu da daha fazla ısınmayı tetikleyecektir. Permafrost, atmosferde bulunanın neredeyse iki katı kadar karbon içerir. Bazı araştırmacılar, Hükümetler Arası İklim Değişikliği Panelinin permafrosttaki arktik metanı yeterince hesaba katmadığını iddia ediyor .
Daha yakın zamanlarda, Dyonisius ve ark. (2020), permafrost ve metan hidratlar gibi eski, soğuk bölge karbon rezervuarlarından gelen metan emisyonlarının son buzul giderme sırasında küçük olduğunu buldu. Antarktika buzundaki kabarcıklarda tutulan atmosferik metanın karbon izotopik bileşimini analiz ettiler ve ısınma aralığı sırasında bu eski karbon kaynaklarından gelen metan emisyonlarının küçük olduğunu buldular. Bu bulgunun, gelecekteki ısınmaya tepki olarak metan emisyonlarının bazılarının önerdiği kadar büyük olmayacağını öne sürdüğünü iddia ediyorlar.).
Atmosferik metanın antropojenik kaynakları
Toplam emisyonun yarısından biraz fazlası insan faaliyetlerinden kaynaklanmaktadır. Sanayi Devrimi'nden bu yana insanlar, atmosferik metan konsantrasyonları üzerinde büyük bir etkiye sahipti ve atmosferik konsantrasyonları kabaca %250 oranında artırdı. Göre 2021 IPCC raporunda , 30 - sıcaklıklarda akım artış yüzde 50 metan emisyonlarının sebep olduğu ve metan azaltma hızlı bir yoldur iklim değişikliğinin hafifletilmesi .
Ekolojik dönüşüm
Ormanların ve doğal ortamların tarım arazilerine dönüştürülmesi, topraktaki nitrojen miktarını arttırır, bu da metan oksidasyonunu engeller , topraktaki metanotrofik bakterilerin lavabo görevi görme yeteneğini zayıflatır. Ek olarak, su tablasının seviyesini değiştirerek, insanlar toprağın bir kaynak veya batma olarak hareket etme kabiliyetini doğrudan etkileyebilir. Su tablası seviyeleri ile metan emisyonu arasındaki ilişki, doğal kaynakların sulak alanlar bölümünde açıklanmıştır.
Çiftlik hayvanları
Bir 2006 BM FAO raporunda CO içinde ölçülen hayvancılık fazla sera gazı üreten bildirdi 2 tüm taşımacılık sektörü daha eşdeğerleri. Besi insan kaynaklı CO yüzde 9 oluşturmaktadır 2 , insan kaynaklı azot oksit yüzde 65 ve insan kaynaklı metan yüzde 37. Üst düzey bir BM yetkilisi ve raporun ortak yazarı Henning Steinfeld, "Hayvancılık, günümüzün en ciddi çevre sorunlarına en çok katkıda bulunanlardan biridir" dedi.
Son NASA araştırması, hayvanlarda enterik fermantasyonun küresel ısınma üzerindeki hayati rolünü doğruladı . Çalışmanın baş yazarı ve NASA'nın New York City'deki Goddard Uzay Araştırmaları Enstitüsü ve Columbia Üniversitesi İklim Sistemleri Merkezi'nde araştırmacı olan Gavin Schmidt , “Günümüzde karbondioksit dışındaki diğer sera gazlarının iklim değişikliği için önemli olduğunu anlıyoruz” dedi. Araştırma. Science dergisinde yayınlanan yakın tarihli diğer hakemli NASA araştırmaları da metanın küresel ısınmaya katkısının hafife alındığını belirtti.
İklim değişikliği üzerine 2006 Stern Review'un yazarı Nicholas Stern, "dünya iklim değişikliğini yenecekse insanların vejetaryen olmaları gerekecek" dedi. Ulusal Bilimler Akademisi Başkanı Ralph Cicerone (bir atmosfer bilimcisi), metanın hayvanlarda gaz ve geğirme yoluyla küresel ısınmaya katkısının "ciddi bir konu" olduğunu belirtti. Cicerone, "Metan şu anda atmosferdeki en önemli ikinci sera gazıdır. Besi sığırı ve süt sığırı popülasyonu o kadar arttı ki ineklerden gelen metan artık çok fazla. Bu önemsiz bir konu değil."
Metanın yaklaşık %5'i gaz yoluyla salınırken , geri kalan %95'i geğirme yoluyla salınır . Geğirme yoluyla verilen miktarı azaltmak için aşılar geliştirilmektedir. Bir hayvan yemi katkı maddesi olarak Asparagopsis deniz yosunu metan emisyonlarını %80'den fazla azaltmıştır.
pirinç tarımı
Sürekli artan dünya nüfusu nedeniyle, pirinç tarımı en önemli antropojenik metan kaynaklarından biri haline geldi. Sıcak hava ve su dolu toprakla, pirinç tarlaları sulak alanlar gibi davranır, ancak insanlar tarafından gıda üretimi amacıyla üretilir. Pirinç tarlalarının bataklık benzeri ortamı nedeniyle, bu çeltikler her yıl 50-100 milyon mt metan emisyonu üretir. Bu, pirinç tarımının antropojenik metan emisyonlarının yaklaşık yüzde 15 ila 20'sinden sorumlu olduğu anlamına gelir. William F. Ruddiman tarafından yazılan bir makale , 5000 yıl önce antik kültürlerin yerleşmeye ve tarımı, özellikle de pirinç sulamasını birincil gıda kaynağı olarak kullanmaya başladığı antropojenik aktivitenin bir sonucu olarak metan emisyonlarının artmaya başlama olasılığını araştırıyor.
çöplükler
Büyük organik madde koleksiyonları ve anaerobik koşulların mevcudiyeti nedeniyle, çöplükler Amerika Birleşik Devletleri'ndeki en büyük üçüncü atmosferik metan kaynağıdır ve 2014 yılında küresel olarak metan emisyonlarının kabaca %18,2'sini oluşturur. Atık bir çöp sahasına ilk eklendiğinde, oksijen boldur ve bu nedenle aerobik bozunmaya uğrar; bu süre zarfında çok az metan üretilir. Bununla birlikte, genellikle bir yıl içinde oksijen seviyeleri tükenir ve anaerobik koşullar, metanojenlerin ayrışma sürecini devralmasına izin vererek depolama alanına hakim olur . Bu metanojenler atmosfere metan yayar ve çöp sahası kapatıldıktan sonra bile, çürüyen maddenin kütlesel miktarı metanojenlerin yıllarca metan üretmeye devam etmesine izin verir.
Atık su arıtma
Atık su arıtma tesisleri, insan kontaminasyonunun bir sonucu olarak organik maddeleri, katıları, patojenleri ve kimyasal tehlikeleri ortadan kaldırmak için hareket eder. Atık arıtma tesislerinde metan emisyonu, organik bileşiklerin anaerobik arıtımı ve çamurun anaerobik biyobozunması sonucu oluşur .
biyokütle yakma
Hem canlı hem de ölü organik maddelerin eksik yanması metan emisyonuna neden olur. Doğal orman yangınları metan emisyonlarına katkıda bulunabilse de, biyokütle yakmanın büyük çoğunluğu - siviller tarafından kazara yapılan yakmalardan, araziyi temizlemek için kullanılan kasıtlı yakmalara ve atıkları yok etmenin bir sonucu olarak meydana gelen biyokütle yakmalarına kadar her şey dahil olmak üzere - insanların bir sonucu olarak ortaya çıkar.
Petrol ve doğal gaz tedarik zinciri
Metan, doğal gazın birincil bileşenidir ve bu nedenle doğal gazın üretimi, işlenmesi, depolanması, iletimi ve dağıtımı sırasında atmosfere önemli miktarda metan kaybolur.
ABD Sera Gazı Emisyonları ve Lavabolarının EPA Envanteri: 1990–2015 raporuna göre, 2015 yılında doğal gaz ve petrol sistemlerinden kaynaklanan metan emisyonları Amerika Birleşik Devletleri'nde yılda 8,1 Tg'dir. Bireysel olarak, EPA, doğal gaz sisteminin yılda 6,5 Tg metan yaydığını, petrol sistemlerinin ise yılda 1,6 Tg metan yaydığını tahmin ediyor. Metan emisyonları, sondaj ve üretimden toplama ve işleme ve iletimden dağıtıma kadar doğal gaz endüstrisinin tüm sektörlerinde meydana gelir. Bu emisyonlar normal çalışma, rutin bakım, kaçak sızıntılar, sistem arızaları ve ekipmanın havalandırılması yoluyla meydana gelir. Petrol endüstrisinde, bazı yeraltı ham petrolleri, yüksek rezervuar basınçlarında petrole sürüklenen doğal gaz içerir. Rezervuardan petrol çıkarıldığında, ilgili gaz üretilir.
Bununla birlikte, metan emisyonu çalışmalarının gözden geçirilmesi, EPA Sera Gazı Emisyonları ve Lavabo Envanteri: 1990–2015 raporunun, petrol ve doğal gaz tedarik zincirinden kaynaklanan 2015 metan emisyonlarını muhtemelen önemli ölçüde hafife aldığını ortaya koymaktadır . İnceleme, 2015 yılında petrol ve doğal gaz tedarik zincirinin, aynı dönem için EPA raporundan yaklaşık %60 daha fazla olan, yılda 13 Tg metan saldığı sonucuna varmıştır. Yazarlar, tutarsızlığın en olası nedeninin, büyük miktarlarda metan yayılabileceği sözde "anormal çalışma koşulları"nın EPA tarafından yetersiz örneklenmesi olduğunu yazıyor.
| Tedarik Zinciri Segmenti | ABD Sera Gazı EPA Envanteri
Emisyonlar ve Sinkler: 1990–2015 raporu |
Alvarez et al. 2018 |
|---|---|---|
| Petrol ve doğal gaz üretimi | 3.5 | 7.6 |
| Doğal gaz toplama | 2.3 | 2.6 |
| Doğal gaz iletimi ve depolanması | 1.4 | 1.8 |
| Doğal gaz işleme | 0.44 | 0,72 |
| Doğal gaz yerel dağıtım | 0.44 | 0.44 |
| Petrol arıtma ve taşıma | 0.034 | 0.034 |
| Toplam (%95 güven aralığı) | 8.1 (6.7–10.2) | 13 (11.3–15.1) |
Gaz motorlarından metan kayması
Elektrik üretimi / kojenerasyon / CHP ( Kombine Isı ve Güç ) gibi uygulamalar için ICE'de ( İçten yanmalı motor ) doğal gaz ve biyogaz kullanımı ve sevk için kaynama gazını kullanan LNG taşıyıcıları gibi ağır araçlar veya deniz gemileri , yayar. % 85'i metan olan yanmamış hidrokarbon olan UHC'nin belirli bir yüzdesi . Offset veya daha az CO avantajlarını iptal edebilir yakıt ICE gaz kullanmanın iklim sorunları 2 Bu anlatılan ve partikül emisyonları deniz motorlarından metan fişinde 2016 AB Sayı Kağıt " 'metan olarak bilinen yanmamış metan (Emisyonlarının: kayma') daha yüksek motor yüklerinde kg başına yaklaşık 7 g LNG idi, daha düşük yüklerde 23-36 g'a yükseldi. Bu artış, düşük sıcaklıklardaki yavaş yanma nedeniyle olabilir, bu da küçük miktarlarda gazın yanma işleminden kaçınmasına izin verir". Kara taşıtları, deniz motorlarından daha düşük yükte daha fazla çalışır ve bu da nispeten daha yüksek metan kaymasına neden olur.
Kömür madenciliği
2014 yılında NASA araştırmacıları, Amerika Birleşik Devletleri'nin güneybatısındaki Four Corners bölgesi üzerinde yüzen 2.500 mil kare (6.500 km 2 ) metan bulutunun keşfini bildirdiler . Keşif, Avrupa Uzay Ajansı'nın 2002'den 2012'ye kadar Atmosferik Haritaografi için Taramalı Görüntüleme Absorpsiyon Spektrometresinden alınan verilere dayanıyordu.
Raporda, "kaynağın muhtemelen yerleşik gaz, kömür ve kömür yatağı metan madenciliği ve işlemesinden kaynaklandığı" sonucuna varıldı . Bölge, 2002 ile 2012 yılları arasında her yıl 590.000 metrik ton metan saldı; bu, Avrupa Birliği'nin Küresel Atmosfer Araştırmaları için Emisyon Veri Tabanında yaygın olarak kullanılan tahminlerin neredeyse 3,5 katı . 2019'da Uluslararası Enerji Ajansı (IEA), dünyadaki kömür madenlerinden sızan metan emisyonlarının küresel iklimi, denizcilik ve havacılık endüstrilerinin bir araya gelmesiyle aynı oranda ısıttığını tahmin ediyor.
Kaldırma işlemleri
Atmosferden metan tüketen herhangi bir işlem, atmosferik metan "lavabo" olarak kabul edilebilir. Bu süreçlerin en belirgin olanı, metanın ya atmosferde yok edilmesi ya da toprakta parçalanması sonucu meydana gelir. İnsanlar henüz önemli bir atmosferik metan havuzu olarak hareket etmediler.
Hidroksil radikali ile reaksiyon – Metanın atmosferden başlıca uzaklaştırma mekanizması radikal kimyayı içerir ; Bu reaksiyona girerek kökü, hidroksil içinde (OH) troposfer veya stratosferde oluşturmak için · CH 3 radikal ve su buharı. Atmosferik metan için bilinen en büyük lavabo olmasının yanı sıra, bu reaksiyon üst atmosferdeki en önemli su buharı kaynaklarından biridir. Metanın hidroksil radikali ile reaksiyonunu takiben, metan oksidasyonunun iki baskın yolu vardır: net ozon üretimine yol açan [A] ve net ozon değişikliğine neden olmayan [B]. Metan oksidasyonunun net ozon üretimine yol açan yolu alması için, CH 3 O 2 · ile reaksiyona girecek nitrik oksit (NO) mevcut olmalıdır . Aksi takdirde, CH 3 O 2 · hidroperoksil radikali (HO 2 ·) ile reaksiyona girer ve oksidasyon net ozon değişikliği olmadan yolu alır. Her iki oksidasyon yolu da net formaldehit ve su buharı üretimine yol açar .
O [A] net üretim 3
CH 4 + ·OH → CH 3 · + H 2 O
CH 3 · + O 2 + M → CH 3 O 2 · + M
CH 3 O 2 · + NO → NO 2 + CH 3 O·
CH 3 O· + O 2 → HO 2 · + HCHO
HO 2 · + NO → NO 2 + ·OH
(2x) HAYIR 2 + hv → O( 3 P) + HAYIR
(2x) O( 3 P) + O 2 + M → O 3 + M
[NET: CH 4 + 4O 2 → HCHO + 2O 3 + H 2 O]
[B] O 3'te net değişiklik yok
CH 4 + ·OH → CH 3 · + H 2 O
CH 3 · + O 2 + M → CH 3 O 2 · + M
CH 3 O 2 · + HO 2 · + M → CH 3 O 2 H + O 2 + M
CH 3 O 2 H + hv → CH 3 O· + ·OH
CH 3 O· + O 2 → HO 2 · + HCHO
[NET: CH 4 + O 2 → HCHO + H 2 O]
İkinci reaksiyon için, durumda köklerin net bir kayıp olacağı Not burada CH 3 O 2 H o fotoliz geçirebilen önce ıslak biriktirme kaybolur gibi ifade edilmektedir: CH 3 O 2 M + H 2 O → yaş çökelme. Ayrıca, M'nin reaksiyon sırasında enerji transferini kolaylaştıran rastgele bir molekülü temsil ettiğini unutmayın. Troposferdeki bu reaksiyon, ortalama 9.6 yıllık bir metan ömrü verir. İki küçük lavabo daha, toprak yutakları (160 yıllık ortalama ömür) ve stratosferde · OH, · Cl ve · O 1 D ile reaksiyona giren stratosferik kayıp (120 yıllık ortalama ömür), net ortalama 8.4 yıllık ömür verir. Metanın oksidasyonu, üst stratosferdeki ana su buharı kaynağıdır (10 kPa civarında basınç seviyelerinde başlar ).
Yukarıdaki reaksiyonda oluşan metil radikali, troposferdeki normal gündüz koşulları sırasında, genellikle formaldehit oluşturmak için başka bir hidroksil radikali ile reaksiyona girer . Bunun daha önce tarif edildiği gibi kesinlikle oksidatif piroliz olmadığına dikkat edin . Formaldehit, karbon dioksit ve daha fazla su buharı oluşturmak için tekrar bir hidroksil radikali ile reaksiyona girebilir. Bu reaksiyonlardaki yan zincirler , muhtemelen ozon üretecek olan nitrojen bileşikleri ile etkileşime girebilir , böylece ilk reaksiyonda gerekli olan radikallerin yerini alabilir.
Atmosferik metanın doğal lavaboları
Doğal yutakların çoğu, atmosferdeki kimyasal reaksiyonların yanı sıra, Dünya topraklarında metan tüketen bakterilerin oksidasyonu sonucu oluşur.
Topraklardaki metanotroflar
Topraklar, içlerinde bulunan metanotrofik bakteriler aracılığıyla atmosferik metan için büyük bir lavabo görevi görür. Bu, iki farklı bakteri türü ile gerçekleşir. "Yüksek kapasiteli-düşük afiniteli" metanotrofik bakteriler, sulak alanlardaki ve diğer nemli ortamlardaki su dolu topraklar gibi metan konsantrasyonunun yüksek olduğu alanlarda büyür. Ve metan konsantrasyonunun düşük olduğu bölgelerde, "düşük kapasiteli-yüksek afiniteli" metanotrofik bakteriler, büyümek için yakın çevrelerinde metana güvenmek yerine atmosferdeki metanı kullanırlar.
Orman toprakları atmosferik metan için iyi bir yutucu görevi görür, çünkü topraklar metanotrof aktivitesi için en uygun şekilde nemlidir ve gazların toprak ile atmosfer arasındaki hareketi (toprak difüzyonu) yüksektir. Daha düşük bir su tablası ile topraktaki herhangi bir metan, atmosfere ulaşmadan önce metanotrofik bakterileri geçmelidir.
Bununla birlikte, sulak alan toprakları, su tablası çok daha yüksek olduğundan ve metan, toprağın metanotroflarıyla rekabet etmek zorunda kalmadan oldukça kolay bir şekilde havaya yayılabileceğinden, genellikle batmaktan ziyade atmosferik metan kaynaklarıdır.
Topraktaki metanotrofik bakteriler – Toprakta bulunan metanotrofik bakteriler, metan oksidasyonunda karbon kaynağı olarak metan kullanır. Metan oksidasyonu, metanotrofik bakterilerin metanı bir enerji kaynağı olarak kullanmasına, metanı oksijenle reaksiyona sokmasına ve bunun sonucunda karbondioksit ve su üretmesine izin verir.
- CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
Troposfer
Atmosferik metanın en etkili yutağı, troposferdeki veya Dünya atmosferinin en alt kısmındaki hidroksil radikalidir. Metan havaya yükseldikçe, su buharı ve karbondioksit oluşturmak için hidroksil radikali ile reaksiyona girer. Metanın atmosferdeki ortalama ömrü 2001 yılı itibariyle 9,6 yıl olarak tahmin edilmiştir; bununla birlikte, zamanla artan metan emisyonları, atmosferdeki hidroksil radikalinin konsantrasyonunu azaltır. Reaksiyona girecek daha az OH˚ ile metan ömrü de artabilir ve bu da daha yüksek atmosferik metan konsantrasyonlarına neden olabilir.
Stratosfer
Troposferde yok edilmezse, metan, Dünya'nın bir sonraki atmosferik tabakası olan stratosferde sonunda yok edilmeden önce yaklaşık 120 yıl sürecek. Stratosferde yıkım, troposferde olduğu gibi gerçekleşir: metan, karbondioksit ve su buharı üretmek için oksitlenir. 1978'den beri balonla taşınan ölçümlere dayanarak, stratosferik metan bolluğu1978 ile 2003 arasında %13.4 ± % 3.6 .
Serbest klor ile reaksiyon
Metan ve klor atomlarının reaksiyonu, Cl atomlarının birincil lavabosu olarak işlev görür ve stratosferdeki birincil hidroklorik asit (HCl) kaynağıdır .
CH 4 + Cl → CH 3 + HCl
Bu reaksiyonda üretilen HCl , stratosferde katalitik ozon yıkımına yol açar .
Alt troposferde metanın uzaklaştırılması, stratosferik ozon riski olmadan yapay olarak artırılabilen demir tuzu aerosolleri tarafından üretilen klor radikalleri ile sağlanabilir.
Zaman içinde metan seviyelerindeki eğilimler
1800'lerden beri, atmosferik metan konsantrasyonları her yıl yaklaşık %0,9 oranında artmıştır.
Metan seviyelerinde küresel eğilimler
NOAA tarafından yapılan uzun vadeli atmosferik metan ölçümleri, metan birikiminin, sanayi öncesi zamanlardan bu yana neredeyse üç katına çıktıktan sonra, 2006'dan önceki on yılda düzleştiğini gösteriyor. Bilim adamları, atmosferik metan birikim oranındaki bu azalmaya neyin neden olduğunu henüz belirlememiş olsalar da, bunun nedeninin, endüstriyel emisyonların azalması ve sulak alanlardaki kuraklıktan kaynaklanabileceği görülüyor.
Büyüme hızındaki bu düşüşün istisnaları, büyüme oranlarının o yıllar için aniden yılda 14-15 nmol/mol'e yükseldiği 1991 ve 1998'de meydana geldi, bu, önceki yılların büyüme hızlarının neredeyse iki katıydı.
1991'deki yükselişin, o yılın Haziran ayında Pinatubo Dağı'ndaki volkanik patlamadan kaynaklandığı anlaşıldı. Volkanlar, patladıklarında atmosferik metan emisyonlarını etkiler, havaya kül ve kükürt dioksit bırakır. Sonuç olarak, bitkilerin fotokimyası etkilenir ve troposferik hidroksil radikali yoluyla metanın uzaklaştırılması azalır. Ancak, düşük sıcaklıklar ve yağışlardaki küresel azalma nedeniyle büyüme oranları hızla düştü.
1998'deki artışın nedeni çözülmedi, ancak bilim adamları şu anda bunu artan sulak alan ve pirinç tarlası emisyonlarının yanı sıra artan miktarda biyokütle yanmasına bağlıyorlar. 1998 aynı zamanda yüzey sıcaklıklarının ilk kez kaydedilmesinden bu yana en sıcak yıldı ve bu, anormal derecede yüksek sıcaklıkların yüksek metan emisyonuna neden olabileceğini düşündürdü.
2007'den elde edilen veriler, metan konsantrasyonlarının yeniden yükselmeye başladığını gösteriyor. Bu, 2010'da bir çalışma, 2007'den 2009'a kadar olan 3 yıl boyunca metan seviyelerinin yükselişte olduğunu gösterdiğinde doğrulandı. Metan seviyelerinde on yıllık sıfıra yakın bir büyümeden sonra, "küresel ortalama atmosferik metan [yaklaşık] kişi başına 7 nmol/mol arttı. 2009'un ilk yarısında, küresel ortalama atmosferik CH 4 , 2008'dekinden [yaklaşık olarak] 7 nmol/mol daha yüksekti, bu da artışın 2009'da devam edeceğini gösteriyor." 2015'ten 2019'a atmosferik metan seviyelerinde keskin artışlar kaydedildi.
Metan emisyon seviyeleri yerel coğrafyaya bağlı olarak büyük ölçüde değişmektedir. Hem doğal hem de antropojenik kaynaklar için, daha yüksek sıcaklıklar ve daha yüksek su seviyeleri, metan üretimi için gerekli olan anaerobik ortamla sonuçlanır.
Doğal metan döngüleri
Atmosfere metan emisyonları doğrudan sıcaklık ve nem ile ilgilidir. Bu nedenle, mevsimsel değişim sırasında meydana gelen doğal çevresel değişiklikler metan emisyonunun önemli bir kontrolü görevi görür. Ek olarak, gün boyunca sıcaklıktaki değişiklikler bile üretilen ve tüketilen metan miktarını etkileyebilir.
Örneğin metan üreten bitkiler gündüzleri geceye göre iki ila dört kat daha fazla metan salabilir. Bu, bitkilerin kimyasal süreçleri gerçekleştirmek için güneş enerjisine güvenme eğiliminde olmaları gerçeğiyle doğrudan ilgilidir.
Ek olarak, metan emisyonları su kaynaklarının seviyesinden etkilenir. İlkbahar ve yaz aylarında mevsimsel sel doğal olarak havaya salınan metan miktarını artırır.
İnsan aktivitesinden kaynaklanan değişiklikler
| Bir serinin parçası |
| Karbon döngüsü |
|---|
 |
Sanayi öncesi insan faaliyetlerinden kaynaklanan değişiklikler
İnsan faaliyetinin bir sonucu olarak atmosferik metanda en açık şekilde tanımlanan artış, sanayi devrimi sırasında 1700'lerde meydana geldi. Teknoloji önemli bir oranda arttıkça, insanlar fabrikalar ve tesisler inşa etmeye, enerji için fosil yakıtları yakmaya ve inşaat ve tarım amacıyla ormanları ve diğer bitki örtüsünü temizlemeye başladı. Bu büyüme, büyüme oranlarının neredeyse sıfıra düştüğü 1990 yılına kadar yılda yaklaşık yüzde 1 oranında artmaya devam etti.
Ancak William F. Ruddiman'ın 2003 tarihli bir makalesi, metandaki antropojenik değişimin sanayi devriminden 5000 yıl önce başlamış olabileceğini gösteriyor. Buz çekirdeğinin metan güneşlenme döngüleri, büyük olasılıkla bazı antropojenik etkilerden dolayı 5000 yıl öncesine kadar sabit ve tahmin edilebilir kaldı. Ruddiman, insanların avcı toplayıcılardan tarımsal çiftçiliğe geçişinin, atmosferdeki metan konsantrasyonunu etkileyen ilk insan örneği olduğunu öne sürüyor. Ruddiman'ın hipotezi, erken pirinç sulamasının yaklaşık 5000 yıl önce gerçekleştiği gerçeğiyle destekleniyor - aynı zamanda buz çekirdeği döngüleri tahmin edilebilirliklerini kaybetti. İnsanların ilk önce pirinç yetiştirmeyi öğrenmedeki verimsizliği nedeniyle, küçük bir popülasyonu bile beslemek için geniş pirinç tarlalarına ihtiyaç duyulacaktı. Aşırı su basmış ve yabani otlarla dolu bu alanlar, devasa metan yayan sulak alanlara neden olacaktı.
Endüstriyel insan faaliyetlerinden kaynaklanan değişiklikler
Modern insan faaliyetleri nedeniyle metan seviyelerindeki artışlar, bir dizi spesifik kaynaktan kaynaklanmaktadır.
- Endüstriyel faaliyetlerden kaynaklanan metan emisyonları
- Yeraltı rezervlerinden petrol ve doğal gaz çıkarılmasından kaynaklanan metan emisyonları
- Petrol ve doğal gaz boru hattı ile ulaşımdan kaynaklanan metan emisyonları
- Fosil yakıtların insan kullanımından kaynaklanan küresel ısınma nedeniyle Arktik bölgelerinde eriyen permafrosttan kaynaklanan metan emisyonları
Petrol ve gaz çıkarımından kaynaklanan emisyonlar
Doğal gaz boru hatları
Metan emisyonlarının bir kaynağı, doğal gaz taşıyan boru hatları olarak belirlenmiştir; bir örnek, Rusya'dan Avrupa'daki müşterilere giden boru hatlarıdır. Yamburg ve Urengoy yakınlarında yüzde 97 metan konsantrasyonuna sahip gaz sahaları bulunmaktadır. Bu sahalardan elde edilen gaz, Trans-Sibirya doğal gaz boru hattı sistemi olarak bilinen kapsamlı bir boru hattı sistemi ile Batı ve Orta Avrupa'ya getirilmekte ve ihraç edilmektedir. IPCC ve diğer doğal gaz emisyon kontrol gruplarına göre, teknolojik deşarjlardan kaynaklanan metan emisyonlarını ve boru hattı bağlantı noktalarındaki ve menfezlerdeki sızıntıları ölçmek için boru hattı boyunca ölçümler yapılması gerekiyordu. Doğal gaz sızıntılarının çoğu karbondioksit olmasına rağmen, sızıntılar ve arızalar sonucunda boru hattından önemli miktarda metan da sürekli olarak salınıyordu. 2001 yılında, boru hattından ve doğal gaz taşıma sisteminden kaynaklanan doğal gaz emisyonları, üretilen doğal gazın yüzde 1'ini oluşturuyordu. Neyse ki, 2001 ve 2005 yılları arasında bu sayı yüzde 0,7'ye düştü ve 2001 değeri bile 1996'dan önemli ölçüde daha düşük.
Genel endüstriyel nedenler
Ancak, boru hattı taşımacılığı sorunun sadece bir kısmıdır. Howarth ve ark. şunu savundular:
Kanıtların baskınlığının, herhangi bir zaman ölçeğinde düşünüldüğünde, kaya gazının geleneksel gazdan daha büyük bir sera gazı [sera gazı] ayak izine sahip olduğunu gösterdiğine inanıyoruz. Kaya gazının GHG ayak izi, on yıllık zaman ölçeklerinde düşünüldüğünde, petrol veya kömürünkini de aşıyor, [...]
Bu sonuçları doğrulayan sonraki çalışmalar için Howarth'ın "Hiçbir yere giden bir köprü: metan emisyonları ve doğal gazın sera gazı ayak izi", "Hidrolik kırılma ve kaya gazı geliştirmeden kaynaklanan metan emisyonları ve iklimsel ısınma riski: politika için çıkarımlara" bakınız. Miller ve arkadaşları tarafından 2013 yılında yapılan bir çalışma . ABD'deki mevcut sera gazı azaltma politikalarının, antropojenik metan emisyonlarının önemli ölçüde eksik tahminlerine dayandığını gösteriyor. Yazarlar şöyle diyor:
Tarım ve fosil yakıt çıkarma ve işleme ( yani petrol ve/veya doğal gaz) kaynaklı sera gazı emisyonlarının, mevcut çalışmalarda belirtilenden muhtemelen iki veya daha fazla faktör olduğunu görüyoruz.
Küresel ısınma nedeniyle depolanmış arktik metan salınımı
Nedeniyle fosil yakıt emisyonları küresel ısınma neden oldu Arktik metan salınımını yani serbest bırakılması, metan içinde denizlerden ve topraklardan kalıcı don bölgelerinde Arktik . Uzun vadede bu doğal bir süreç olmasına rağmen, metan salınımı küresel ısınma ile şiddetlenmekte ve hızlanmaktadır . Metanın kendisi güçlü bir sera gazı olduğundan , bu olumsuz etkilere neden olur .
Kuzey Kutbu bölgesi, sera gazı metanının birçok doğal kaynağından biridir. Küresel ısınma, hem mevcut depolardan metan salınımı hem de çürüyen biyokütledeki metanojenez nedeniyle salınımını hızlandırıyor . Büyük miktarlarda metan, Kuzey Kutbu'nda doğal gaz yataklarında , permafrostta ve denizaltı klatratlarında depolanır . Permafrost ve klatratlar ısınmayla bozulur, dolayısıyla küresel ısınmanın bir sonucu olarak bu kaynaklardan büyük metan salınımları meydana gelebilir. Diğer metan kaynakları arasında denizaltı talikleri , nehir taşımacılığı, buz kompleksi geri çekilmesi, denizaltı permafrost ve çürüyen gaz hidrat birikintileri bulunur.
Atmosferik etkiler
Doğrudan radyasyonlu sera gazı zorlama etkisi 0,5 W/m 2 olarak tahmin edilmiştir .
Metan CO den 84 kat daha fazla küresel ısınma potansiyeli ile güçlü bir sera gazı olan 2 20 yıllık zaman dilimi içinde. Metan CO oranına yaklaşık 28 kat daha fazla kapalı kalıcı bir gaz ve kuyrukları değildir 2 100 yıllık bir zaman dilimi için.
Doğrudan ısıtma etkisine ve normal geri bildirimlere ek olarak, metan karbondioksit ve suya ayrışır. Bu su genellikle çok az suyun ulaştığı tropopozun üzerindedir. Ramanathan (1988), hem su hem de buz bulutlarının, soğuk düşük stratosferik sıcaklıklarda oluştuklarında, atmosferik sera etkisini arttırmada son derece verimli olduğunu belirtmektedir. Ayrıca, gelecekteki metanda büyük artışların metan konsantrasyonu ile doğrusal olmayan bir şekilde artan bir yüzey ısınmasına yol açabileceği konusunda belirgin bir olasılık olduğunu da belirtiyor.
Ozon tabakası
Metan ayrıca stratosferde suya dönüştüğünde ozon tabakasının bozulmasını da etkiler . Bu süreç, küresel ısınma tarafından geliştirilmiştir, çünkü daha sıcak hava, soğuk havadan daha fazla su buharı tutar, bu nedenle, sera etkisi ile ısındıkça atmosferdeki su buharı miktarı artar. İklim modelleri ayrıca karbondioksit ve metan gibi sera gazlarının suyun stratosfere taşınmasını artırabileceğini gösteriyor; gerçi bu tam olarak anlaşılmamıştır.
Metan yönetim teknikleri
İklim değişikliğini azaltmak için insanlar alternatif yöntemler ve ilaçlar geliştirmeye başladılar.
Örneğin, geviş getirenlerin saldığı metan miktarına karşı koymak için monensin ( rumensin olarak pazarlanan ) adı verilen bir ilaç türü geliştirilmiştir. Bu ilaç, zararsız bir bakteri türü tarafından doğal olarak üretilen bir antibiyotik olan iyonofor olarak sınıflandırılır . Bu ilaç sadece yem verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda hayvandan ve gübresinden yayılan metan gazı miktarını da azaltır.
Tıbba ek olarak, hayvan gübresinden kaynaklanan emisyonlara karşı koymak için özel gübre yönetim teknikleri geliştirilmiştir. Küçük çiftlikler için eğitim kaynakları sağlanmaya başlandı. Yönetim teknikleri, gübrenin günlük olarak toplanmasını ve akışının su kütlelerine dönüşmesini önleyecek tamamen kapalı bir depolama tesisinde depolanmasını içerir. Gübre daha sonra ya gübre için yeniden kullanılana ya da alınıp saha dışı bir kompostta saklanana kadar depoda tutulabilir. Bahçeler ve tarım için kompost olarak optimum kullanım için çeşitli hayvan gübrelerinin besin seviyeleri sağlanır.
Toprakta metan oksidasyonu üzerindeki etkileri azaltmak için birkaç adım atılabilir. Azot artırıcı gübre kullanımının kontrol edilmesi ve havaya verilen azot kirliliği miktarının azaltılması hem metan oksidasyonunun inhibisyonunu azaltabilir. Ek olarak, pirinç gibi mahsuller için daha kuru yetiştirme koşullarının kullanılması ve birim alan başına daha fazla gıda üreten mahsul türlerinin seçilmesi, metanojenez için ideal koşullara sahip arazi miktarını azaltabilir. Arazi dönüşüm alanlarının dikkatli seçimi (örneğin, tarım alanları oluşturmak için ormanları sürmek), metan oksidasyonunun ana alanlarının tahribatını da azaltabilir.
12 Mart 1996'da EPA (Çevre Koruma Ajansı) düzenli depolama alanlarından kaynaklanan metan emisyonlarına karşı koymak için Temiz Hava Yasasına "Depolama Kuralı"nı ekledi. Bu kural, şimdiye kadar belediye katı atığını kabul etmiş, 8 Kasım 1987 tarihinden itibaren kullanılmış, hacmi 2,5 milyon metreküpten fazla olan en az 2,5 milyon metrik ton atık tutabilen ve/veya metan olmayan organik bileşiğe sahip büyük çöp sahalarını gerektirir. Yayılan çöp gazını toplamak ve yakmak için yılda en az 50 metrik ton (NMOC) emisyonu . Bu gereksinimler dizisi, ABD'deki çöplüklerin %96'sını kapsamamaktadır. Bunun doğrudan sonucu düzenli depolama sahaları duman oluşturan metan olmayan bileşiklerin emisyonunu azaltırken, dolaylı sonucu da metan emisyonlarının azalmasıdır.
Ayrıca, düzenli depolama alanlarından üretilen metanı emmek amacıyla, metanotrofların gelişmesine izin vermek için toprağa besinlerin eklendiği deneyler yapılmıştır. Bu besin takviyeli depolama alanlarının, metanotropların bolluğunun havadaki metanı enerji olarak kullanmak için süngerleştirmesine izin vererek, depolama sahasının emisyonlarını etkin bir şekilde azaltan küçük ölçekli bir metan havuzu gibi davrandığı gösterilmiştir.
Doğal gaz endüstrilerinden kaynaklanan emisyonları azaltmak için EPA, Gas STAR olarak da bilinen Doğal Gaz STAR Programını geliştirdi.
Kömür madenciliğinden kaynaklanan emisyonları azaltmak için EPA tarafından başka bir program da geliştirilmiştir. Kömür Yatağı Metan Sosyal Yardım Programı (CMOP), madencilik endüstrisinin , aksi takdirde kömür madeninden atmosfere salınacak metanı kullanmanın veya satmanın yollarını bulmasına yardımcı olur ve teşvik eder .
Metan emisyonlarının izlenmesi
Bir araca monte edilen, ortamdaki aşırı metan seviyelerini tespit edebilen ve çürüyen bitki örtüsünden veya gübreden gelen doğal metan ile gaz sızıntılarını ayırt edebilen portatif bir metan dedektörü geliştirilmiştir. 2013 itibariyle teknoloji Pacific Gas & Electric tarafından uygulanıyordu .
Gemiye Enstrüman İzleme Troposferik Avrupa Uzay Ajansı 'nın Sentinel-5P Ekim 2017 yılında başlatılan uzay aracı en detaylı metan emisyonları kamuya açık olan izleme sağlar. Yaklaşık 50 kilometre kare çözünürlüğe sahiptir.
MethaneSat, Harvard Üniversitesi'ndeki araştırmacılarla ortaklaşa Çevre Savunma Fonu tarafından metan emisyonlarını 1 kilometrelik iyileştirilmiş bir çözünürlükle izlemek için geliştirilmektedir. MethaneSAT, 50 büyük petrol ve gaz tesisini izlemek için tasarlanmıştır ve ayrıca çöplüklerin ve tarımın izlenmesi için de kullanılabilir. Audacious Project'ten (TED ve Gates Vakfı'nın bir işbirliği) fon alıyor ve 2020'de piyasaya sürülmesi bekleniyor.
Atmosferik metan ölçümü
gaz kromatografisi
Metan tipik olarak gaz kromatografisi kullanılarak ölçülür . Gaz kromatografisi türüdür kromatografi ayırma ya da kimyasal bileşiklerin analizi için kullanılır. Genel olarak daha gelişmiş yöntemlerle karşılaştırıldığında daha ucuzdur, ancak daha fazla zaman ve emek yoğundur.
spektroskopik yöntem
Spektroskopik yöntemler , duyarlılığı ve kesinliği nedeniyle atmosferik gaz ölçümlerinde tercih edilen yöntemdir. Ayrıca, atmosferik gazları uzaktan algılamanın tek yolu spektroskopik yöntemlerdir. Kızılötesi spektroskopi , biri absorpsiyon spektroskopisine dayalı gazları tespit eden geniş bir teknik yelpazesini kapsar . Diferansiyel optik absorpsiyon spektroskopisi , Lazer kaynaklı floresan ve Fourier Dönüşümü Kızılötesi dahil olmak üzere spektroskopik yöntemler için çeşitli yöntemler vardır .
Boşluk halka aşağı spektroskopisi
Kavite halka aşağı spektroskopisi , metan tespitinde en yaygın olarak kullanılan IR absorpsiyon tekniğidir. Köstebek fraksiyonunu trilyon başına parça sırasına göre belirleyen bir lazer absorpsiyon spektroskopisi şeklidir .
Ayrıca bakınız
Notlar
Referanslar
Dış bağlantılar
- Küresel Metan Değerlendirmesi: BM Çevre Programına Göre Metan Emisyonlarını Azaltmanın Faydaları ve Maliyetleri , 2021.
- "Tundra ve okyanuslardaki metan atmosfere salınacak"
- "Metan hidrat stabilitesi ve antropojenik iklim değişikliği" Biogeosciences Tartışmalar , 4, 993–1057, 2007
- "Metan: Belirsizlikten İklim Süper Yıldızlığına Bilimsel Bir Yolculuk" NASA Goddard Uzay Araştırmaları Enstitüsü'nden (GISS) Eylül 2004 arka plan raporu
- Metanın İklim Değişikliğinde Rolü: Doğal gazın iklimin kurtarıcısı mı yoksa yok edicisi mi olduğu, atmosfere ne kadar sızdığına bağlıdır, Jeff Johnson, Chemical & Engineering News .
- Çalışma, EPA'nın Metan Gazı Emisyonlarını Ciddi Şekilde Küçültebileceğini Önerdi
- Metan Seviyeleri Yükseliyor ve Bilim Adamları Nedenini Bilmiyor , Yazar Roni Dengler | 6 Haziran 2019
- 2014-2017 Yıllarında Çok Güçlü Atmosferik Metan Büyümesi: Paris Anlaşmasına Etkileri , 5 Şubat 2019.
- Metan neden yükseliyor? , Julia Fahrenkamp-Uppenbrink, 7 Haz 2019.
- Petrol ve gaz arama çalışmalarından kaynaklanan metan emisyonları 26 Haziran 2019'da olduğundan daha az rapor edildi .