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六甲基二硅胺烷  
双(三甲基硅基)乙酰胺  
 
双(三甲基硅基)乙酰胺

研究综述 水体甲烷悖论影响碳中和目标

发布时间:2024-03-03 11:51:33 来源:昇得源官网

  碳中和目前已成为国际共识,亦是我国政府的政治承诺。实现碳中和目标无疑需要人类一起努力,但自然界还存在着一些仍未被完全认知但又不可小觑的碳排放源。例如,地面水体中在常规水底沉积物厌氧产甲烷(CH4)现象之外还存在着一种非常规CH4释放现象,即,甲烷悖论。如果此现状变得普遍,则有可能形成到21世纪中叶虽可实现化石燃料利用碳中和目标,但在世纪末却可能形成难以完成控温

  在温室气体中就排放量而言,CO2首当其冲,约占温室效应的1/4;CH4排放量虽不及CO2,但它25倍于CO2的全球增温潜势(GWP)不免令人担忧。CH4常规产生途径仅限于厌氧环境(氧化还原电位ORP≤-350 mV),是在无氧和无机氧化剂(等)耗尽环境下有机物被氧化为CH4的过程。自然水体底部有机沉积物因厌氧以及缺少无机厌氧剂为CH4产生创造了良好条件,厌氧沉积物中富含大量产乙酸菌和产甲烷菌等微生物,通过水解、发酵、产甲烷等一系列代谢过程产生CH4。

  不同自然水体沉积物中CH4生成途径存在比较大差异,在海洋沉积物中大部分CH4是通过产甲烷菌进行CO2还原和甲基基质歧化反应所产生。因此,在缺氧的近岸海区底层沉积物中有着较强的CH4生产能力。在淡水ECO中,植物和藻类被证实在沉积物产CH4途径中起到关键作用;植物残体、根系分泌物及微生物代谢产物成为湿地、湖泊等地表水体重要碳源来源;水生植物和藻类能够共同固定生态系统中80%以上的碳(CO2),通过自身光合作用与共生微生物协同作用可将CO2转化为水体中溶解性有机碳(DOC)。DOC一方面能够通过生物化学过程直接成为产甲烷菌所需碳源,另一方面其好氧(当存在时)分解至无机碳(DIC:CO2)过程中需要消耗大量氧气,这也为产甲烷菌提供了良好的厌氧环境。

  有人对美国五大湖之一的伊利湖(Lake Erie)进行了观测,发现46年间CH4排放量增加了10倍,已远超于美国俄亥俄州与密歇根州大多数天然气配送系统或垃圾填埋场所产生的CH4总量。此外,有人建立了计算CH4产生与水体富营养化程度关系的数学预测模型;若全球湖泊富营养化程度增加1.5倍,全球湖泊CH4总排放量将上升至141×106t×a-1,将会超过目前全球最大CH4排放源——湿地排放量(139×106t ×a-1)。根据对未来内陆水域营养盐负荷估算,到21世纪末因水体富营养化现象导致的CH4排放量将净增30%~90%。

  自然水体中CH4过量释放现象已经被普遍观测到,仅靠常规底泥有机物厌氧消化途径显然难以自圆其说。按常规途径,无论是海洋还是地表水体似乎应在底部沉积物处方能监测到最高CH4浓度。然而,真实的情况并非如此,在很多海洋表层和近表层含氧水体中均发现CH4常常过饱和,并形成向大气净释放CH4现象。这种现象不仅存在于海洋,有人对德国东北部Stechlin湖监测发现,在两处含氧水相上层CH4浓度存在急增现象(水深6 m处,CH4浓度为1400nmol×L-1;水深>

  10m处,CH4浓度

  有悖于传统观念中厌氧底泥CH4释放,这种在好氧环境下CH4过量释放的现象被学界称之为“甲烷悖论”,其产生机理如下图所示。以藻类代谢物二甲基磺酰丙酸盐(DMSP)及其降解产物甲硫醇、二甲基硫醚(DMS)、二甲基亚砜(DMSO)等作为底物,在有氧环境下可以产生CH4的“假说”已被证实。另外一项最新研究称,一种微生物酶可让甲基磷酸脂(MPn)在脱去磷酸酯分子过程中生成CH4,这也为解释地表水体甲烷悖论现象提供了理论根据。

  碳中和乃今后20~30年全球人类共同努力奋斗的目标,是人类命运共同体的具体体现。然而,我们的努力之外还存在着一些不可小觑的“自然”碳排放源,如,水体甲烷悖论下超常规CH4释放现象。如果对这一“异常”现象不加以重视,即使若干年后我们实现了化石燃料使用碳中和,也很难难完成本世纪末全球控温

  甲烷悖论是水底沉积物厌氧产甲烷(常规)之外的好氧表层水产甲烷现象,且这种非常规(异常)产甲烷量往往高于常规产甲烷量。研究表明,甲烷悖论现象存在多种有氧环境产甲烷代谢途径,目前研究已确定的主要有两种:1)藻类代谢物产甲烷;2)甲基磷酸脂(MPn)脱磷酸酯产甲烷。前者可能因水体富营养化藻类大量繁殖引起,后者则发生于贫营养(缺无机磷)水体。可见,只有维持水体营养水平达到一种健康、平衡状态方有可能减少甲烷悖论现象。为此,一方面需要加大对甲烷悖论现象机理的深入研究,以制定相应调控技术措施;另一方面需在水生态健康维护方面接着来进行卓有成效的实际在做的工作。只有这样才可以最大限度减少CH4超量释放现象,以保证在实现碳中和的同时也达到21世纪末全球控温

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  资阳市人民政府印发《资阳市碳达峰实施方案》,充分的发挥资阳天然气资源优势,统筹推动全市产业体系、能源结构、交通运输结构、用地结构优化调整,快速推进经济社会全面绿色低碳转型,稳妥有序、安全降碳,为全省实现碳达峰贡献资阳力量。资阳市碳达峰实施方案为深入贯彻落实党中央、国务院关于碳达峰、

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  为全面贯彻党的二十大精神,培育壮大绿色发展新动能,加快发展方式绿色转型,近日国家发展改革委会同有关部门在《绿色产业指导目录(2019年版)》基础上,结合绿色发展新形势、新任务、新要求,修订形成《绿色低碳转型产业指导目录(2024年版)》。国家发展改革委等部门关于印发《绿色低碳转型产业指导

  2月26日,东北公司辽电运营公司与辽宁省台安县人民政府签订了《持续深化战略合作协议》。据悉,该公司与台安县人民政府于2021年7月签订了《致力“碳达峰、碳中和”推动县域能源转型升级全面合作战略协议》,2022年11月签订了《深化合作战略协议》,两个协议的各项内容均取得了实质性进展,建立了良好的

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  近日,国务院办公厅印发《关于加快构建废弃物循环利用体系的意见》(〔2024〕7号,以下简称《意见》)。《意见》聚焦生产生活各领域的废弃物,分类施策,明确了推进废弃物精细管理和有效回收、提高废弃物资源化和再利用水平、加强重点废弃物循环利用和培育壮大资源循环利用产业的重点任务和工作

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  春运时间过半,“返程潮”已经开启。根据交通运输部此前发布的预测数据,今年春运期间,全国跨区域人员流动量预计将达到90亿人次,创下历史上最新的记录,有望成为“最火”春运。面对春运“大迁徙”,高铁和飞机无疑是重要的出行工具。据“中国铁路”微信公众号发布的信息,2月18日,全国铁路发送旅客1560.8万

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  2023年12月6日,国家发展改革委发布了首批碳达峰试点城市和园区名单,湖北省襄阳市入选。襄阳是一座产业型城市,也是鄂西北电力负荷中心。作为该地发展的“龙头”,汽车产业带动形成了以襄阳国家高新技术产业开发区为中心、辐射枣阳、谷城、老河口、南漳、保康、宜城等地的集群式发展格局。统筹推进老

  欧盟等国内外碳市场实践表明,碳市场为处理好经济发展与碳减排关系提供了有效途径,是助力积极稳妥推进碳达峰碳中和的重要政策工具。中国碳市场经过十几年的建设探索,持续不断的发展壮大并逐步形成具有中国特色的碳交易体系。自2021年7月16日全国碳市场启动交易以来,总体运行健康有序,碳交易的政策效应初

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  近日,东珠生态发布公告,公司与铁岭市自然资源局签署了《温室气体自愿减排项目(林业碳汇资源开发)合同》,该合同属于公司日常经营合同,已按《公司章程》及公司程序进行了评审和决策,无需提交董事会审议。公告显示,铁岭市自然资源局将行政区域内国有林地约92.5万亩(最终以实际签发为准)授权东珠

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  2024年2月1日,生态环境部发布拟推荐第二十五届中国专利奖候选项目公示的通知,共4个项目,基于水体污染底泥鉴别评估的环保疏浚范围的确定方法、一种共混合-浸渍联合法制备多金属臭氧催化剂的方法、一种用于控制生活垃圾温室气体CH4释放的设备及其操控方法、一种面向生态保护红线的人类活动变化识别监

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