環(huán)境中的微生物，而不是化石燃料，推動了最近全球甲烷排放量的激增，根據(jù)發(fā)表在《科學》雜志上的一項新的詳細分析《國家議事錄美國科學院由科羅拉多大學博爾德分校的研究人員和合作者完成。

“了解甲烷的來源有助于我們指導有效的緩解策略，”西爾維亞·米歇爾說，她是北極與高山研究所（INSTAAR）的高級研究助理，也是科羅拉多大學博爾德分校大氣與海洋科學系的博士生?！拔覀冃枰嗟亓私膺@些排放，以了解未來會發(fā)生什么樣的氣候變化。”

甲烷是一種強效溫室氣體，自工業(yè)化以來，地球變暖的三分之一是由甲烷造成的。盡管大氣中甲烷的含量比二氧化碳少，但在100年的時間框架內(nèi)，甲烷所吸收的熱量是二氧化碳的30倍左右，這使其成為應對氣候變化的關鍵目標。

“自18世紀以來，空氣中的甲烷濃度幾乎增加了兩倍，”研究報告的合著者、大氣與海洋科學系和INSTAAR的助理教授李江漢陽（Ben）說。

但與可以在大氣中存留數(shù)千年的二氧化碳不同，甲烷在10年內(nèi)就會降解。因此，解決甲烷排放問題可以對減緩全球變暖速度產(chǎn)生直接而有力的影響，使其成為“唾手可得的成果”，李說。

研究小組表示，雖然這一發(fā)現(xiàn)表明近年來微生物排放的甲烷比化石燃料排放的甲烷更多，但減少化石燃料的消耗仍然是應對氣候變化的關鍵。減少食物浪費和少吃紅肉也有助于減少甲烷足跡。

識別來源

先前的研究表明，化石燃料生產(chǎn)占全球甲烷排放量的30%左右。

但是微生物來源——如濕地、牛和垃圾填埋場——是更重要的甲烷來源，占全球排放量的一半以上。古生菌是一種生活在土壤和奶牛腸道中的微生物，它在分解有機物時會產(chǎn)生甲烷。

過去幾年，米歇爾和李一直與美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）博爾德全球監(jiān)測實驗室（GML）合作。

該實驗室每一兩周都會收到來自世界各地22個地點的空氣樣本。然后，研究人員將空氣中的不同成分（如二氧化碳或甲烷）分離出來進行分析。通過檢測甲烷樣本中碳原子或同位素的類型，米歇爾、李和研究小組可以確定甲烷的來源。例如，來自化石燃料的甲烷比空氣中的甲烷含有更多的碳-13同位素，而來自微生物來源的甲烷含有更少的碳-13。該實驗室自1998年以來一直在測量甲烷的同位素。

在21世紀初的一段穩(wěn)定期之后，科學家們觀察到自2007年以來大氣中甲烷含量迅速增加。2020年，NOAA報告了自1983年開始收集數(shù)據(jù)以來甲烷的最高增長率，這一記錄在2021年再次被打破。

與此同時，米歇爾注意到，在過去的17年里，碳-13同位素出現(xiàn)了驚人的下降。她和團隊開始了解是什么導致了這種現(xiàn)象。

罪魁禍首

利用計算機模擬，米歇爾和她的團隊模擬了三種不同的排放情景，看看哪一種會留下與觀測到的相似的同位素特征。

他們發(fā)現(xiàn)，在2020年至2022年間，大氣中甲烷的急劇增加幾乎完全是由微生物來源驅(qū)動的。自2007年以來，科學家們已經(jīng)觀察到微生物在甲烷排放中起著重要作用，但從2020年開始，它們的貢獻已飆升至90%以上。

“一些先前的研究表明，人類活動，特別是化石燃料，是近年來甲烷增長的主要來源，”科羅拉多大學博爾德分校和美國國家海洋和大氣管理局環(huán)境科學合作研究所（CIRES）的科學家辛蘭（林賽）說。她在GML負責NOAA的全球溫室氣體趨勢報告?！斑@些研究沒有考慮到甲烷的同位素特征，這可能會導致不同的結(jié)論，對全球甲烷排放的了解也不完整。”

目前尚不清楚增加的微生物排放是來自濕地等自然來源還是人為來源，如垃圾填埋場和農(nóng)業(yè)。該小組計劃深入研究以確定甲烷的確切來源。

米歇爾說：“在一個變暖的世界里，如果這些來源中的任何一個排放更多的甲烷，那就不足為奇了。”他解釋說，像人類一樣，微生物在溫暖的時候往往會有更高的新陳代謝。“因此，更多的甲烷可能留在大氣中，加速全球變暖。所以我們需要解決氣候危機，這實際上意味著解決二氧化碳排放問題。”