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杂谈 |
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撰文:玛丽安娜 ·拉韦尔 MARIANNE LAVELLE
摄影:马克 ·蒂森 MARK THIESSEN
翻译:刘珺


摄影:马克 ·蒂森 MARK THIESSEN
翻译:刘珺

甲烷气泡从持续变暖的北极各处融水湖泊中冒出。生态学家凯缇·沃尔特·安东尼(右)点燃了一个秋天被封冻在水中、此刻由冰凿释放出来的大气泡。

能源福音还是气候炸弹?状如冰块的甲烷水合物在常温常压下融化,释放出其中的易燃气体。这种物质只有在海床或是北极永冻层下面才是稳定的,并且拥有巨大储量。
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沃尔特·安东尼是阿拉斯加大学费尔班克斯分校的生态学家,她拿起一只沉重的冰凿,一名研究生在一个大气泡上方举着点燃的火柴,沃尔特·安东尼将冰凿刺入。
冰洞里喷出的气体呼地一声点燃了,她往后一个踉跄。“我的工作最惨,被火燎是家常便饭。”她笑着说。腾起的火焰证实了气泡里是甲烷——天然气的主要成分。沃尔特·安东尼试图通过对它们计数和测量,估算出金水湖中升起的甲烷总量,以及目前占北极地区近三分之一面积的数百万个类似湖泊的甲烷排量。近几十年中,北极地区的变暖速度大大超过全球其他地区。随着永冻层的融化,原有的湖泊在扩大,新的湖泊在形成。甲烷气泡从湖底淤泥中冒出,它们不易被量化,直到深秋冻结的清澈湖冰将整座湖中冒出的气泡“定格”。
当沃尔特·安东尼在阿拉斯加、格陵兰或是西伯利亚的冰面上行走时,有时只要靴子踩下就能听到气体哧哧冒出。她说一些湖中存在着“热点”,大量甲烷喷涌而出,使得那块地方永不结冰。“就算一个小洞也可能每天冒出10升到30升的甲烷,而且常年不断地喷涌。”她说,“更不用提每个湖里有数百个这样的‘热点’,而类似的湖泊有上百万个。”
从湖中排出的甲烷进入大气,使得造就这些湖泊的诱因——全球变暖问题进一步加剧,因为甲烷是强效的温室气体。二氧化碳作为主要温室气体,在大气层中的含量是甲烷的200倍,但等量甲烷可以蓄住25倍于前者的热量——除非先将它点燃,燃烧后的甲烷将变成二氧化碳进入大气。
这是一个典型的“祸福相倚”故事。当下世界有大量的甲烷燃烧。过去十年间,一种名为“水力压裂”的技术使美国的开采人员得以从曾经鞭长莫及的深层页岩提取天然气,令供给量大幅增长,价格直线下降。水力压裂技术正在全球普及,并引发争议。天然气开采热潮导致地貌恶化,水源污染,但它也为环境带来了益处。烧天然气比烧煤要清洁得多。因此即使在全世界二氧化碳排放量又创新高的情况下,去年全美由燃烧化石燃料产生的二氧化碳却有所降低,这部分归功于美国的发电厂纷纷以价格低廉的天然气取代煤炭。
隐伏的祸患在于,甲烷的直接排放量也在增长。沃尔特·安东尼说,北极湖泊释放的甲烷令人担忧,因为其中一部分似乎不是从湖底淤泥中冒出,而是来自更深的地质储藏。这部分甲烷在此之前都被永冻层封得严严实实,其储量是当前大气中甲烷含量的数百倍。目前,大部分的甲烷排放仍是来自低纬度地区,并且大多与人类活动直接相关。例如,天然气井和输气管道等设施的甲烷泄漏似乎在增多。本世纪全球变暖的严重程度,部分要取决于我们如何平衡甲烷的利与弊——有多少甲烷被收集和燃烧,又有多少在我们的疏忽大意下外泄。
甲烷是结构最简单的碳氢化合物——四个氢原子包围着一个碳原子。它通常是由更大的有机分子通过微生物分解或加热分解产生。微生物在潮湿的低氧环境中摄食腐烂的植物体,就会释放出甲烷。这就是金水湖中升起的甲烷气泡的来源。同理,甲烷也产生于全球各地的沼泽、湿地、稻田、垃圾场和化粪池,还有牛和其他反刍动物的胃里。白蚁也会排出大量的甲烷。
但是,大部分作为燃料开采的天然气并非由微生物产生,而是来自深层地下,因高温高压而形成——这与石油、煤炭的成因相同,而且常常与它们储藏在同一片地层。在煤矿中,甲烷是危险的爆炸隐患;在石油开采业中,它曾长期被视为无益的副产物而烧掉,或者更糟——直接排入大气,因为液态石油是更有价值的燃料,而且也更易运送到市场。在二战后兴起的建设高潮中建造的输油管道,使天然气也变得易于运输,能源工业从此着手开发俄罗斯、卡塔尔和伊朗等地的巨大天然气藏。
美国用的天然气大部分是自产,但产出高峰是在1973年。到2005年时似乎产量已捉襟见肘,能源工业开始斥重金建设新的油轮码头,用以进口液化天然气。水力压裂法的兴起改变了一切。从2005年起,采自深层页岩的天然气量已经增长了十倍以上,目前已超过全美天然气总产量的三分之一;而去年的天然气总产量打破了1973年的最高记录。美国能源部预计,十年内美国将成为天然气净出口国。
有关方面对页岩中封存的天然气量及开采热潮持续时间的估计经历了很大变化。2011年美国能源部估测页岩天然气的“未探明储量”为23.7万亿立方米;到2012年他们将这估测值砍掉了超过40%。水力压裂井产气量的下降速度比能源部分析家们预测的要快。因此一些评论家认为所谓的热潮是即将破灭的泡沫。但能源部仍预期美国天然气产量会迅速攀升,并且到2035年,页岩气产量将占天然气总产量的一半。
(欲知完整故事,请阅读《华夏地理》2012年12月号)
冰洞里喷出的气体呼地一声点燃了,她往后一个踉跄。“我的工作最惨,被火燎是家常便饭。”她笑着说。腾起的火焰证实了气泡里是甲烷——天然气的主要成分。沃尔特·安东尼试图通过对它们计数和测量,估算出金水湖中升起的甲烷总量,以及目前占北极地区近三分之一面积的数百万个类似湖泊的甲烷排量。近几十年中,北极地区的变暖速度大大超过全球其他地区。随着永冻层的融化,原有的湖泊在扩大,新的湖泊在形成。甲烷气泡从湖底淤泥中冒出,它们不易被量化,直到深秋冻结的清澈湖冰将整座湖中冒出的气泡“定格”。
当沃尔特·安东尼在阿拉斯加、格陵兰或是西伯利亚的冰面上行走时,有时只要靴子踩下就能听到气体哧哧冒出。她说一些湖中存在着“热点”,大量甲烷喷涌而出,使得那块地方永不结冰。“就算一个小洞也可能每天冒出10升到30升的甲烷,而且常年不断地喷涌。”她说,“更不用提每个湖里有数百个这样的‘热点’,而类似的湖泊有上百万个。”
从湖中排出的甲烷进入大气,使得造就这些湖泊的诱因——全球变暖问题进一步加剧,因为甲烷是强效的温室气体。二氧化碳作为主要温室气体,在大气层中的含量是甲烷的200倍,但等量甲烷可以蓄住25倍于前者的热量——除非先将它点燃,燃烧后的甲烷将变成二氧化碳进入大气。
这是一个典型的“祸福相倚”故事。当下世界有大量的甲烷燃烧。过去十年间,一种名为“水力压裂”的技术使美国的开采人员得以从曾经鞭长莫及的深层页岩提取天然气,令供给量大幅增长,价格直线下降。水力压裂技术正在全球普及,并引发争议。天然气开采热潮导致地貌恶化,水源污染,但它也为环境带来了益处。烧天然气比烧煤要清洁得多。因此即使在全世界二氧化碳排放量又创新高的情况下,去年全美由燃烧化石燃料产生的二氧化碳却有所降低,这部分归功于美国的发电厂纷纷以价格低廉的天然气取代煤炭。
隐伏的祸患在于,甲烷的直接排放量也在增长。沃尔特·安东尼说,北极湖泊释放的甲烷令人担忧,因为其中一部分似乎不是从湖底淤泥中冒出,而是来自更深的地质储藏。这部分甲烷在此之前都被永冻层封得严严实实,其储量是当前大气中甲烷含量的数百倍。目前,大部分的甲烷排放仍是来自低纬度地区,并且大多与人类活动直接相关。例如,天然气井和输气管道等设施的甲烷泄漏似乎在增多。本世纪全球变暖的严重程度,部分要取决于我们如何平衡甲烷的利与弊——有多少甲烷被收集和燃烧,又有多少在我们的疏忽大意下外泄。
甲烷是结构最简单的碳氢化合物——四个氢原子包围着一个碳原子。它通常是由更大的有机分子通过微生物分解或加热分解产生。微生物在潮湿的低氧环境中摄食腐烂的植物体,就会释放出甲烷。这就是金水湖中升起的甲烷气泡的来源。同理,甲烷也产生于全球各地的沼泽、湿地、稻田、垃圾场和化粪池,还有牛和其他反刍动物的胃里。白蚁也会排出大量的甲烷。
但是,大部分作为燃料开采的天然气并非由微生物产生,而是来自深层地下,因高温高压而形成——这与石油、煤炭的成因相同,而且常常与它们储藏在同一片地层。在煤矿中,甲烷是危险的爆炸隐患;在石油开采业中,它曾长期被视为无益的副产物而烧掉,或者更糟——直接排入大气,因为液态石油是更有价值的燃料,而且也更易运送到市场。在二战后兴起的建设高潮中建造的输油管道,使天然气也变得易于运输,能源工业从此着手开发俄罗斯、卡塔尔和伊朗等地的巨大天然气藏。
美国用的天然气大部分是自产,但产出高峰是在1973年。到2005年时似乎产量已捉襟见肘,能源工业开始斥重金建设新的油轮码头,用以进口液化天然气。水力压裂法的兴起改变了一切。从2005年起,采自深层页岩的天然气量已经增长了十倍以上,目前已超过全美天然气总产量的三分之一;而去年的天然气总产量打破了1973年的最高记录。美国能源部预计,十年内美国将成为天然气净出口国。
有关方面对页岩中封存的天然气量及开采热潮持续时间的估计经历了很大变化。2011年美国能源部估测页岩天然气的“未探明储量”为23.7万亿立方米;到2012年他们将这估测值砍掉了超过40%。水力压裂井产气量的下降速度比能源部分析家们预测的要快。因此一些评论家认为所谓的热潮是即将破灭的泡沫。但能源部仍预期美国天然气产量会迅速攀升,并且到2035年,页岩气产量将占天然气总产量的一半。
(欲知完整故事,请阅读《华夏地理》2012年12月号)