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《自然》子刊:中国甲烷排放仍在增长,煤炭行业排放占比最高

正规申博开户登入 来源:澎湖新闻            发布时间:2019-02-18 22:12:47

  研究显示,在2010至2015年间,中国的甲烷排放量每年增长110万吨左右(上下误差在40万吨以内),其中,中国煤炭行业的甲烷排放增长量占到了世界甲烷排放总增长量的11%-24%。该研究已发表于顶级期刊《自然》杂志的子刊《自然-通讯》上。

  全球增温潜势(GWP)的分析显示,以单位分子数而言,100年跨度内甲烷的温室效应比二氧化碳高25倍,而在20年跨度内甲烷的温室效应则比二氧化碳高75倍,《京都议定书》也将甲烷列为六大主要温室气体之一。

  这支来自美国约翰·霍普金斯大学环境健康与工程系的研究团队,利用2009年由日本H-2A火箭发射的温室气体观测卫星“呼吸号”(GOSAT),收集了大气层中甲烷和二氧化碳浓度的数据。呼吸号也是世界首颗专门从太空监测温室气体浓度分布的卫星。

  根据卫星监测数据,研究团队结合全球大气模型和大气逆变模型,估算了2010年-2015年,包括中国在内的亚洲温带和热带地区的甲烷排放量。

  结果显示,2015年中国人为及自然排放的甲烷总量为6150万吨(上下误差在270万吨以内)。此前已有研究指出,中国是世界上人为甲烷气体排放量最大的国家,而煤炭行业则是中国的人为甲烷气体排放量占比最高的行业,占到了总排放量的约33%。

  在煤炭的开采过程,除了产出固态的煤矿,还会释放出气体,被称为煤层气,也就是人们常说的“瓦斯”,瓦斯一词由英语"gas"模糊音译而来。煤层气主要成分是甲烷,与天然气的主要成分相同,因此煤层气也属于非常规天然气。

  煤层气是在煤的生成和变质过程中伴生的气体,古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质经过厌氧菌的作用分解,在高温、高压的环境中,经过物理和化学作用,进一步生成了瓦斯。煤层气一般吸附在煤基质颗粒表面,部分游离于煤孔隙中。

  煤层气无色、无味、无臭,但在实际煤炭开采的情况中,有时可以闻到类似苹果的香味,这是因为芳香族的烃类气体与瓦斯同时涌出。煤层气不助燃也不能维持呼吸,所以达到一定浓度时,人会因为缺氧而窒息,并且能发生燃烧或爆炸。煤层气爆炸(即瓦斯爆炸)是矿井的主要灾害之一。

  虽然煤炭行业并不是唯一产生甲烷排放的行业,畜牧和大米生产等农业活动,以及城市固废填埋场中有机物的腐烂,也会排放甲烷。但研究发现,在中国,似乎只有煤炭行业助推了甲烷每年不断增长的排放趋势,相比之下其他产生甲烷排放的重点行业并没有相应的趋势。

  2010年-2015年中国多个行业的甲烷排放情况。橘色代表煤炭行业,紫色代表大米生产业,蓝色代表以反刍动物养殖为主的农业,红色代表废品处理行业,浅绿色代表油气行业,灰色代表自然排放及其他排放。图中的所有趋势均来自GOSAT观测结果。

  能够佐证这一结论的是,在研究期间,中国的煤炭产量持续增加,而牛群等畜牧群和大米的产量则保持相对平稳。

  然而实际上,自2010年起,中国就已陆续出台与煤层气开发、利用和监管相关的政策规划。2011年,中国发布《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十二五”规划》(以下简称“十二五”规划),提出到2015年煤层气的抽采量要达到140亿立方米,利用量达到84亿立方米,利用率60%以上。

  但在2016年发布《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十三五”规划》(“十三五”规划)中则到,“十二五”规划期间的煤层气地面产量、煤矿瓦斯利用率,与目标相比差距较大。同时,“十三五”规划再次制定目标,到2020年,煤矿瓦斯抽采140亿立方米,利用量70亿立方米,利用率50%以上。根据国家安监总局统计司的数据,2017年,中国煤层气的利用率为38.2%。

  除各项规划以外,中国还制定了一系列相关财政补贴方案和优惠措施等作为激励,包括提高补贴、上网标杆电价、煤层气发电增值税即征即退等。

  结合测量数据,研究团队认为,中国针对煤层气的开发和监管,对于持续增长的甲烷排放量并没有产生明显的影响。

  就这一现象背后的原因,研究团队援引国际能源署(IEA)此前的报告,列举了中国在煤层气的利用开发过程中,可能遇到的包括地缘、技术等方面的困难。具体来说,大多数煤矿位于较偏远的山区,抽采和运输煤层气的基础设施不足,使得将煤层气难以被推向市场。其次,与美国和澳大利亚的许多矿山不同,中国大多数煤矿都很深,导致煤层几乎不透水,这使得中国国内目前使用的煤层气排水技术并不能发挥用处。因此,有研究发现,中国通过现有技术得到的煤层气,含甲烷量非常低。此外,公共政策的设计和落实也会极大地影响目标的实现,包括煤层气发电上网的落实等。

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