分析发现，2020 年至 2022 年间，环境中的微生物导致的甲烷排放量超过化石燃料

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根据科罗拉多大学博尔德分校的研究人员及其合作者10 月 28 日在美国国家科学院院刊上发表的一项新的详细分析，环境中的微生物，而不是化石燃料，导致了全球甲烷排放量近期激增。
“了解甲烷的来源有助于我们制定有效的缓解策略，”北极和高山研究所 (INSTAAR) 高级研究助理、科罗拉多大学博尔德分校大气和海洋科学系博士生 Sylvia Michel 表示。“我们需要更多地了解这些排放，才能了解未来的气候状况。”
甲烷是一种强效温室气体，自工业化以来，地球变暖的三分之一是由甲烷造成的。尽管大气中的甲烷含量低于二氧化碳，但 100 年内甲烷吸收的热量比二氧化碳高出约 30 倍，使其成为应对气候变化的关键目标。
“自 18 世纪以来，空气中的甲烷浓度几乎增加了两倍，”报告合著者、大气与海洋科学系和 INSTAAR 助理教授江汉阳 (Ben) 李说。
但与二氧化碳不同，二氧化碳可以在大气中停留数千年，而甲烷在十年内就会分解。因此，解决甲烷排放问题可以对减缓全球变暖速度产生立竿见影的强大影响，使其成为一项“唾手可得的成果”，李说。
研究小组表示，尽管这一发现表明近年来微生物排放的甲烷比化石燃料多，但减少化石燃料消耗仍然是应对气候变化的关键。减少食物浪费和少吃红肉也有助于降低甲烷排放量。
识别来源
先前的研究表明，化石燃料生产造成了全球约 30% 的甲烷排放。
但微生物来源（如湿地、牛和垃圾填埋场）是更重要的甲烷来源，占全球排放量的一半以上。古菌是一种生活在土壤和牛肠中的微生物，它们分解有机物时会产生甲烷作为副产品。
过去几年来，Michel 和 Li 一直在美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 博尔德全球监测实验室 (GML) 合作。
该实验室每周或每两周从全球 22 个地点收到空气样本。研究人员随后分离出空气中的不同成分（如二氧化碳或甲烷）进行分析。
通过检查甲烷样本中所含碳原子或同位素的类型，米歇尔、李和团队可以确定其来源。例如，来自化石燃料的甲烷比空气中的甲烷含有更多的碳-13同位素，而来自微生物来源的甲烷含有的碳-13甚至更少。该实验室自 1998 年以来一直在测量甲烷的同位素。
科学家们观察到，在 21 世纪初经历了一段稳定期之后，自 2007 年以来，大气中的甲烷水平迅速上升。2020 年，NOAA 报告了自 1983 年开始收集数据以来甲烷的最高增长率，而这一记录在 2021 年再次被打破。
与此同时，米歇尔注意到过去 17 年来碳 13 同位素的含量出现了惊人的下降。她和团队开始研究导致这一现象的原因。
罪魁祸首
米歇尔和她的团队利用计算机模拟，建立了三种不同的排放情景模型，以查看哪一种情景会留下与观察到的同位素特征相似的同位素特征。
他们发现，2020 年至 2022 年间，大气中甲烷的急剧增加几乎完全是由微生物引起的。自 2007 年以来，科学家就观察到微生物在甲烷排放中发挥着重要作用，但从 2020 年开始，它们的贡献率已飙升至 90% 以上。
科罗拉多大学博尔德分校环境科学合作研究所 (CIRES) 和 NOAA 的科学家 Xin (Lindsay) Lan 表示：“之前的一些研究表明，人类活动，尤其是化石燃料，是近年来甲烷增长的主要来源。”她负责 NOAA 在 GML 的全球温室气体趋势报告。
“这些研究没有考虑到甲烷的同位素特征，这可能导致不同的结论和不完整的全球甲烷排放情况。”
目前尚不清楚微生物排放量的增加是来自湿地等自然来源，还是垃圾填埋场和农业等人类活动。该团队计划深入研究以确定甲烷的确切来源。
“在一个变暖的世界里，如果这些来源中的任何一个排放出更多的甲烷，都不足为奇，”米歇尔说，他解释说，微生物和人类一样，在温暖的气候下新陈代谢往往更快。“因此，更多的甲烷可能会留在大气中，加速全球变暖。所以我们需要应对气候危机，这实际上意味着解决二氧化碳排放问题。”