绿色创新发展研究院iGDP
将全球变暖幅度控制在2℃以内(2015年《巴黎协定》设定的上限目标)面临的最大挑战是:甲烷排放正在急剧攀升。
甲烷的升温效应远超二氧化碳,但其在大气中存留时间较短(数十年而非上百年)。因此,减少甲烷排放可显著延缓全球变暖速率。
然而,随着人为温室气体排放增加,大气环境变得愈加温暖湿润,导致自然源,如湿地排放的甲烷也在不断增加,这种恶性循环使得控制农业等可人为干预排放源的行动变得更为紧迫。
全球每年排放的6亿吨甲烷中约60%来自人类活动。其中,化石燃料贡献1.2-1.3亿吨,主要源于输气管道、煤矿和油气开采泄漏。在此领域已取得部分进展:新型卫星技术可精准定位泄漏点,全球159个国家和地区承诺到2030年将各自甲烷排放削减30%。
相较之下,农业及其衍生产品每年排放约2.1-2.5亿吨甲烷,包括畜禽肠道发酵和粪污处理(约1.2亿吨)、稻田(约3000万吨)、秸秆焚烧(约2000万吨)以及垃圾填埋场有机物分解(约7000万吨),但其管控难度更高。
图1:根据 EDGARv7 数据库估算的全球农业和废弃甲烷排放的来源分配
图源:EDGAR. 2024 Global Greenhouse emissions. Emissions database for global atmospheric Research V7.0.
英国自2000年以来通过覆盖填埋场、铺设输气管道等措施大幅削减甲烷总排放,但源自粪肥存储等农业环节的排放几无变化。产甲烷菌是罪魁祸首,这种微生物广泛存在于奶牛胃部、生物消化器(培养菌将有机废物转化为肥料、油脂和气体的设备)及填埋场等缺氧环境中。
图2:英国奶牛场的甲烷排放图,地图中下部大型奶牛棚周围的空气含有非常高的甲烷
图源:A Alshalan
若英国通过从巴西等热带国家进口更多食品来降低本土农业排放,此举可能在更大范围内加剧气候危机。甲烷治理需全球协作,但目前鲜有国家能有效控制农业甲烷排放。
牛、猪、鸡产生巨量粪便。在欧美及东亚地区,粪污常储存于大型罐体或污水池中。尽管多数设施配有覆盖层,但仍会释放大量甲烷。采用气密性覆盖可有效阻隔甲烷逸散,收集的气体可用于发电。该过程虽产生二氧化碳,但其升温效应较弱,所发电能亦可替代电网中的天然气。此外,残留粪浆还可加工为肥料,未来或可转化为航空燃料。
生物消化器在城镇及农场日渐普及,但普遍存在泄漏问题。甲烷虽无味,但若设备可以释放其他异味气体,那么就可以发现甲烷的同步泄漏。管控泄漏技术门槛低,但需强化监管确保落实。
全球多数牛群分布于印度、非洲及南美。在热带地区,雨养作物难以满足人口需求,因此人们还依赖牛羊提供肉奶补充。若能有效控制相关疾病,如牛乳腺炎、东海岸热病及非洲锥虫病,小规模畜群也能维持同等的食品供给。印度农业专家甚至运用人工授精技术提高雌犊率,从而缩减乳牛数量。虽然药物可降低牛类甲烷排放,但贫困国家恐难承担相关费用。
稻田是甲烷的重要排放源,但稻米对东亚、南亚及日益增长的非洲人口至关重要。因此,在确保水稻产量的情况下,可以通过精准控制稻田淹水时段及持续时间,或能实现四分之一排放量的削减。
在中国、印度、非洲及欧美多地,垃圾填埋场是主要甲烷排放源,也是食物浪费的终点。英国的经验表明,优化填埋场设计及气体收集可大幅减排。例如,在填埋场表层覆土一米,可为噬甲烷菌创造生存环境,同时抑制在非洲印度频发的填埋场火灾。此外,更经济的方式是在垃圾与土壤间铺设防渗膜并安装气体收集管用于发电。
图3:北半球乌干达的旱季田间燃烧(左)和农作物废弃物火灾(右)
图源:D. Pasternak
此外,秸秆焚烧在印度和热带非洲普遍存在,不仅危害健康,还加剧气候变化。欧美曾饱受秸秆焚烧污染之苦,但如今通过改善耕作及秸秆处理已基本杜绝。要遏制焚烧,农民需要技术指导、科学管理、政策约束及定向资金支持。
降低农业甲烷排放涉及多项低成本措施,需周密设计管理,但未来十年有望显著削减食物相关排放。当务之急包括:治理印非填埋场及秸秆焚烧,管控欧美和中国的生物消化器及粪污储存设施。辅以政策与经济激励,减排目标大有可为。
报告链接:
https://theconversation.com/methane-emissions-are-turbocharging-climate-change-these-quick-fixes-could-slow-it-down-246192