대기 메탄

Atmospheric methane
전 세계 관측소의 저층 대기권(대류권)에서 AGAGE(Advanced Global Agreative Gas Experiment)에 의해 측정된 메탄(CH4).함유량은 10억분의 1 단위의 무공해 월평균 몰 분율로 주어진다.
2021년 7월까지 NOAA 마우나 로아 천문대의 메탄 농도: 2020년 [1]12월에 1912ppb로 최고치에 도달했다.
메탄고기후학 데이터 편집
계절적 변화와 북반구와 남반구의 차이를 보여주는 2005년부터 2014년까지의 메탄 관측치
표면(상부)과 성층권(하단)[2]의 메탄(체적 기준 백만분의 일) 양을 나타내는 컴퓨터 모델

대기 중 메탄은 지구 [3]대기에 존재하는 메탄이다.대기 중 메탄 농도는 지구 대기 중 가장 강력한 온실 가스 중 하나이기 때문에 흥미롭다.대기 중 메탄이 [4]상승하고 있다.

메탄의 20년 지구 온난화 잠재력은 [5][6]84이다.즉, 20년 동안 이산화탄소(CO2)보다 질량 단위당 84배 더 많은 열을 가두고 에어로졸 [7]상호작용을 고려할 때 105배 더 많은 열을 가두는 것입니다.전 세계 메탄 농도는 산업화 전 시대에 722ppb([8]ppb)에서 2020년까지 1879ppb로 증가했으며, 이는 2.5배 증가했으며 최소 800,000년 [9]만에 가장 높은 수치이다.대부분의 자원(자연과 사람 모두)이 육지에 위치해 있고 북반구는 [10]육지 질량이 더 많기 때문에 북반구에서 그것의 농도가 더 높다.농도는 계절에 따라 다르며, 예를 들어 4-5월 동안 북부 열대지방의 최소 농도는 주로 히드록실 [11]라디칼에 의한 제거로 인해 변한다.그것은 12년 [12]동안 대기 중에 남아 있다.

지구 역사 초기에 이산화탄소와 메탄은 온실 효과를 일으켰을 것이다.이산화탄소는 화산에서 생성되고 메탄은 초기 미생물에 의해 생성되었을 것이다.이 기간 동안, 지구의 가장 이른 생명체가 나타났다.[13]이 고대 박테리아들은 수소와 이산화탄소를 메탄과 물로 바꿔 메탄 농도를 증가시켰다.산소는 광합성 유기체가 지구 역사 후반에 진화하기 전까지 대기의 주요 부분이 되지 않았다.산소가 없으면 메탄은 [14]대기 중에 오늘날보다 더 오래 그리고 더 높은 농도로 머물렀습니다.

메탄의 알려진 원천은 주로 지구 [15]표면 근처에 위치해 있다.수직 대기의 움직임과 메탄의 비교적 긴 수명과 함께, 메탄은 잘 혼합된 [16]기체로 여겨진다.즉, 메탄 농도는 대류권 내의 높이에 대해 일정하다고 간주된다.대류권에서 메탄의 주요 흡수원은 홑겹 산소 원자와 [17]수증기의 반응에 의해 형성되는 수산기와의 반응이다.메탄은 또한 성층권에도 존재하며,[17] 메탄 농도는 높이에 따라 감소한다.

온실가스로서의 메탄

지구 대기 중의 메탄은 20년 동안 지구 온난화 잠재력(GWP)이2 CO보다 84배 더 큰 강력한 온실 가스이다. 메탄은 CO만큼2 지속적이지 않고 100년 [18][19][20]동안 약 28의 GWP로 떨어져 있다.이는 메탄 방출이 탄소 분리 속도에 변화가 없을 경우 향후 100년 동안 동일한 질량의 이산화탄소 배출 온도에 28배의 영향을 미칠 것으로 예상된다는 것을 의미한다.메탄은 큰 영향을 미치지만 대기 [21][page needed]중 평균 반감기는 9.1년인 반면, 이산화탄소는 현재 평균 수명이 100년 이상인 것으로 추정됩니다.

지구 대기의 전지구 평균 메탄 농도는 1750년 722 ± 25ppb에서 [22]2011년 1803.2 ± 1.2ppb로 약 150% 증가했다.2011년 기준으로 메탄은 0.48±[23]0.05Wm의−2 복사력에 기여했으며, 이는 수명이 길고 전 세계적으로 혼합된 모든 온실 [citation needed]가스에서 발생하는 총 복사력의 약 17%에 해당한다.NOAA에 따르면, 대기 중 메탄 농도는 2011년 이후 계속 증가하여 2020년 [24]12월 현재 전지구 평균 농도는 1892.2ppb이다.2019년 3월 피크는 1866.2ppb였고, 2020년 4월 피크는 1876.0ppb로 0.5%[24] 증가했다.

메탄 배출량 산정

메탄의 발생원과 흡수원 사이의 균형은 아직 완전히 파악되지 않았다.IPCC 작업그룹 I은 제4차 평가보고서 제2장에서 "글로벌 소스의 구성요소에 대한 현재의 상향식 추정치에 큰 불확실성이 있다"고 언급했으며, 소스와 싱크 간의 균형은 아직 잘 알려져 있지 않다.메탄 사이클에서 가장 중요한 싱크대는 대기에서 광화학적으로 생성되는 수산기와의 반응이다.이 래디칼의 생성은 완전히 파악되지 않았으며 대기 중 농도에 큰 영향을 미친다.이 불확실성은 2000년과 2006년 사이에 대기 중 메탄 농도의 증가가 아직 [25]조사 중인 이유로 중단되었음을 보여주는 관측에 의해 예시된다.

다양한 연구 그룹이 메탄 배출량에 대해 다음과 같은 값을 제공합니다.

전지구 메탄 예산 추정치(Tg(CH
4)/년)[26]
레퍼런스: 펑 외 연구진(1991) 하인 외 연구진(1997년) Lelieveld et al. (1998) Houweling 외 연구진(1999년 부스케 외(2006년)[27] Saunois et al. (2016)[28][29] Saunois 외 연구진 (2020)[30]
기준년도: 1980년대 – 1992 – – 2003–2012 2008-2017
자연배출원
습지 115 237 225[nb 1] 145 147±15 167 (127–202) 181 (159-200)
흰개미 20 – 20 20 23±4 64 (21–132) 37 (21–50)
바다 10 – 15 15 19±6
하이드레이트 5 – 10 – –
인공 배출원
에너지 75 97 110 89 110±13 105 (77–133) 111 (81-131)
매립지 40 35 40 73 55±11[nb 2] 188 (115-243) 217 (207-240)
반추동물(리베스토크) 80 90[nb 3] 115 93
폐기물 처리 – [nb 3] 25 – [nb 2]
벼농사 100 88 [nb 1] – 31±5
바이오매스 연소 55 40 40 – 50±8 34 (15–53) 30 (22-36)
다른. – – – 20 90±14[nb 4]
싱크
토양 10 30 40 21±3 33 (28–38) 38 (27-45)
대류권 오호 450 489 510 448±1 515 518 (474–532)
성층권 손실 46 40 37±1
소스 대 싱크 불균형
총 소스 500 587 600 525±8 558 (540–568) 576 (550-594)
토탈 싱크 460 535 580 506 548 556 (501–574)
자연 및 인공 발생원에서 대기 중으로 메탄과 메탄을 포획하거나 변환하는 싱크대의 흐름을 묘사합니다.많은 수의 반추동물을 생산하는 동물 농업과 같은 일부 자연적이고 인위적인 원천은 연관되어 있다.메탄은 흙을 통해서만 자연계로 돌아갈 수 있다.
2008~2017년 10년간의 메탄 주요 공급원을 나타내는 도표로, 글로벌 탄소 프로젝트의[30] 글로벌 메탄 배출에 관한 보고서에 의해 작성되었다.

대기 중 메탄 천연원

메탄의 생성과 대기 중 방출을 초래하는 모든 과정은 "원"으로 간주될 수 있습니다.메탄 생산을 담당하는 두 가지 주요 공정은 미생물이 유기 화합물을 메탄으로 혐기적으로 변환하는 것과 반추동물을 포함한다.다른 자연 자원으로는 녹는 영구 동토층, 습지, 식물, 메탄 포접물이 있다.

메타노제네시스

메탄의 대부분의 생태학적 배출은 특정 동물의 소화관뿐만 아니라 따뜻하고 습한 토양에서 메탄을 생성하는 메타노겐과 직접적으로 관련이 있습니다.메타노겐은 미생물을 생산하는 메탄입니다.에너지를 생산하기 위해, 그들은 메타노제네시스라고 불리는 혐기성 과정을 사용한다.이 과정은 유산소 또는 산소와 함께 사용되는데, 이는 메타노겐이 적은 농도의 산소가 있는 상태에서는 신진대사를 할 수 없기 때문입니다.아세테이트가 메타노제네이션으로 분해되면 메탄이 주변 환경으로 방출됩니다.

메탄 생산을 뜻하는 과학 용어인 메타노제네시스는 다른 산화제의 가용성 부족으로 인해 주로 혐기성 조건에서 발생한다.이러한 조건에서, 고세균이라 불리는 미세한 유기체는 발효라고 불리는 과정에서 필수적인 자원을[vague] 분해하기 위해 아세테이트와 수소를 사용한다.

아세트아쇄성 메타노제네시스 – 메탄과 이산화탄소를 생성하기 위해 혐기성 발효 중에 생성되는 아세트산 고세균 클레이브.

HC-COOH3 → CH4 + CO2

수소영양성 메타노제네시스 – 고세균은 수소를 이산화탄소로 산화시켜 메탄과 물을 생산합니다.

4H2 + CO2 → CH4 + 2HO2

아세트아쇄성 메타노제네이션과 수소영양 메타노제네이션이 대기 메탄에 대한 두 가지 주요 원천 반응이지만, 다른 사소한 생물학적 메탄 원천 반응도 일어난다.예를 들어, 나뭇잎 표면 왁스는 산소의 존재 하에서 자외선에 노출되는 [31]메탄의 호기성 공급원이라는 것이 밝혀졌습니다.

습지

주요 기사:습지 메탄 배출량

습지는 토양과 [32]식물의 배출을 통해 대기 중 메탄의 약 20%를 차지한다.습지는 수위가 높아 토양에서 흔히 일어나는 침하 작용을 상쇄한다.물표의 수준은 혐기성 메탄 생산과 호기성 메탄 소비 사이의 경계를 나타냅니다.수분이 부족할 때 습지 토양에서 생성된 메탄은 토양을 통해 올라와 메타노 영양균의 더 깊은 층을 통과해야 하므로 배출을 줄일 수 있다.혈관 식물에 의한 메탄 수송은 이 유산소 층을 우회할 수 있고,[33][34] 따라서 배출을 증가시킬 수 있다.

동물

반추동물, 특히 소와 양은 식물의 물질을 분해하는 것을 돕는 박테리아를 위장 시스템에 포함하고 있다.이 미생물들 중 일부는 메탄을 생산하기 위해 식물 물질로부터 아세테이트를 사용합니다. 그리고 이 박테리아들은 반추동물의 위와 장에 살고 있기 때문에, 동물이 "똥을 싸거나" 배변을 할 때마다 메탄도 배출합니다.스노우 마운틴 지역의 연구에 따르면, 한 마리의 소가 배출하는 메탄의 양은 약 3.4 헥타르의 메타노 영양 박테리아가 [35]소비할 수 있는 메탄의 양과 같다.

흰개미의 내장에는 또한 메타노제닉 미생물이 들어있다.하지만, 이 미생물들 중 일부는 매우 독특해서 흰개미의 세 번째 내장을 제외하고는 세계 어디에도 살지 않습니다.이 미생물들은 또한 메탄 부산물뿐만 아니라 에탄올을 생산하기 위해 생물 성분들을 분해한다.그러나 반추동물이 먹는 식물에서 20%의 에너지를 잃는 것과 달리 흰개미는 [36]그 과정에서 2%의 에너지만 잃는다.따라서 흰개미는 같은 양의 에너지를 얻기 위해 반추동물만큼 많은 음식을 먹지 않아도 되고 그에 비례하여 메탄가스를 덜 방출한다.

식물

살아있는 식물(예: 숲)은 최근 대기 중 [37]메탄의 약 10-30%를 차지할 수 있는 잠재적으로 중요한 메탄 공급원으로 확인되었다.2006년 논문은 배출량을 62–236 Tga로−1 계산했으며, "이 새로 확인된 선원은 중요한 의미를 [38][39]가질 수 있다"고 밝혔다.그러나 저자들은 "우리의 발견은 메탄 배출 [40]강도와 관련하여 예비적인 것"이라고 강조한다.

이러한 연구결과는 2007년 "육상식물에 의한 상당한 호기성 메탄 배출에 대한 증거가 없으며, 이전에 발표된 [41]값의 최대 0.3%"라는 연구논문에서 의문을 제기하고 있다.

식물의 메탄 배출에 대한 자세한 내용은 아직 확인되지 않았지만, 중요한 메탄 공급원으로서의 식물은 [37][42]열대지방에서 관측된 메탄의 큰 기둥을 설명할 뿐만 아니라 이전의 세계 메탄 예산의 격차를 메우는 데 도움을 줄 것이다.

메탄 생성률이 높은 습지에서는 식물이 메탄이 대기로 이동할 수 있도록 도와준다. 메탄은 흙을 통해 대기 중으로 가스를 보내면서 역피뢰침처럼 작용한다.그들은 또한 스스로 메탄을 생산하는 것으로 의심받고 있지만, 그 식물들은 메탄을 생산하기 위해 유산소 조건을 사용해야 하기 때문에 그 과정 자체는 [43]아직 확인되지 않았다.

메탄 포접물로부터의 메탄 가스

2020년 9월까지 북극의 메탄 농도.
다음 항목도 참조하십시오.북극 메탄 방출 및 포탄성 포탄 효과

바다 밑바닥에서 발견되는 고압에서 메탄은 메탄 하이드레이트로 알려진 물과 고체 포접을 형성합니다.알려지지 않았지만 아마도 매우 많은 양의 메탄이 이 형태로 해양 퇴적물에 갇혀 있다.이러한 퇴적물에서 대기 중으로 대량의 메탄가스를 방출하는 것은 5500만년 [44]전의 고생세-에오세 열 최고치, [45]대멸종과 같은 먼 과거 지구의 빠른 지구 온난화 사건의 가능한 원인으로 제시되어 왔다.

이론들은 지구 온난화가 그들을 충분히 뜨겁게 만든다면, 이 모든 메탄가스가 다시 대기로 방출될 수 있다고 말한다.메탄가스는 온실가스로서의 CO보다 25배 강하기 때문에 (일정 무게에 대해, 100년 이상 평균) 온실가스를 엄청나게 확대할 것이다.그러나, 대부분의 하이드레이트 저장소는 지표면 기후의 변화로부터 격리된 것으로 보이기 때문에, 그러한 방출은 1천 년 [46]이상의 지질학적 시기에 걸쳐 발생할 가능성이 있다.

수생 생태계

수생 생태계에서 발생하는 자연적 및 인공적 메탄 배출은 전 세계 [47]배출량의 약 절반을 차지할 것으로 추정된다.도시화와 부영양화는 수생 [47]생태계의 메탄 배출 증가로 이어질 것으로 예상된다.

영구 동토층

영구 동토층에서 방출되는 메탄 공급원인 서모카스트(thermokarst)가 녹은 영구 동토층 이미지.

영구 동토층은 대기 [48]중 거의 두 배의 탄소를 포함하고 있으며, 메탄 포접액에 [49]20 Gt의 영구 동토층과 관련된 메탄은 갇혀 있다.영구 동토층 해빙은 얼음이 풍부한 예도마 [50]퇴적물에 서모카스트 호수를 형성한다.영구 동토층에서 동결된 메탄은 영구 동토층이 [51]녹으면서 서서히 방출된다.호수 기포와 토양 유기 탄소의 미량 메탄의 방사성 탄소 연대 측정 결과, 지난 60년 [52]동안 0.2에서 2.5Pg의 영구 동토층 탄소가 메탄과 이산화탄소로 방출되었다.2020년의 폭염은 시베리아 영구 [53]동토층의 탄산염 퇴적물에서 상당한 메탄을 방출했을 수 있다.

영구 동토층 탄소 피드백(영구 동토층 탄소 방출에 의한 복사력 강화로 표면 온난화의 증폭)에 의한 메탄 배출은 약 205 Gt의 탄소 배출에 기여할 수 있으며, [54]21세기 말까지 0.5°C(0.9°F)의 추가적인 온난화로 이어질 수 있다.하지만, 남극 얼음의 기포에 갇힌 대기 메탄의 탄소 동위원소 조성에 기초한 최근의 연구는 영구 동토층과 메탄 하이드레이트에서 방출되는 메탄은 마지막 탈글리세이션 기간 동안 경미했다는 것을 보여주며, 미래의 영구 동토층 메탄 배출량이 이전에 [55]추정된 것보다 적을 수도 있다는 것을 암시한다.

대기 중 메탄의 인공 발생원

총 배출량의 절반을 약간 넘는 [56]양이 인간의 활동에 의한 것이다.산업 혁명 이후 인간은 대기 중 메탄 농도에 큰 영향을 미쳐 대기 중 농도가 약 250%[57] 증가했다.2021년 IPCC 보고서에 따르면 현재 기온 상승의 30-50%가 메탄 [58]배출에 의해 발생하며 메탄을 줄이는 것이 기후변화 [59]완화의 빠른 방법이다.브라질, EU, 미국을 포함한 107개국의 동맹은 [60][61]2030년까지 2020년 수준에서 최소 30%의 메탄 배출량을 줄이겠다는 공동의 목표를 약속하면서 '글로벌 메탄 서약'으로 알려진 협약에 가입했다.

생태적 전환

숲과 자연 환경이 농업용지로 전환되면 토양에서 메탄 산화를 억제하는 질소의 양이 증가하여 토양에서 메타노 영양균이 [62]싱크대 역할을 하는 능력을 약화시킨다.또한, 수위를 변화시킴으로써, 인간은 토양의 원천이나 침하 작용에 직접적으로 영향을 미칠 수 있다.물의 수위와 메탄 배출 간의 관계는 자연 발생원의 습지 부분에 설명되어 있다.

가축 사육

2006년 UN FAO 보고서는 가축이 전체 교통 부문보다 CO 당량에서 더2 많은 온실 가스를 발생시킨다고 보고했다.가축은 인공 CO의2 9%, 인공 아산화질소는 65%, 인공 메탄은 37%를 차지한다.유엔 고위 관리이자 보고서의 공동 저자인 헤닝 스타인펠드는 "리베스토크는 오늘날 가장 심각한 환경 문제에 [63]가장 중요한 기여자들 중 하나"라고 말했다.

최근 NASA의 연구는 지구 온난화에 대한 가축의 장내 발효의 중요한 역할을 확인했다."우리는 이산화탄소를 제외한 다른 온실 가스가 오늘날 기후 변화에 중요하다는 것을 알고 있습니다,"라고 뉴욕시에 있는 나사의 고다드 우주 연구소와 콜롬비아 대학의 기후 시스템 [64]연구 센터의 연구원이자 연구 책임자인 가빈 슈미트가 말했습니다.사이언스지에 게재된 NASA의 최근 연구결과에 따르면 지구온난화에 대한 [65][66]메탄가스의 기여는 과소평가되고 있다.

2006년 기후변화에 관한 스턴 리뷰의 저자인 니콜라스 스턴은 "세계가 기후변화를 정복하려면 사람들은 채식주의자로 변할 필요가 있을 것"[67]이라고 말했다.미국 국립과학아카데미 회장 랄프 시세론은 가축의 풍만과 지구 온난화에 대한 메탄가스의 기여는 "심각한 주제"라고 지적했다.시케론은 "메탄은 현재 대기 중 두 번째로 중요한 온실가스이다.육우와 젖소의 개체수가 너무 많이 증가해서 지금은 소에서 나오는 메탄이 많다.이것은 사소한 문제가 아니다."[68]

메탄의 약 5%는 평탄도를 통해 방출되는 반면, 나머지 95%는 에렉션을 통해 방출됩니다.백신은 [69]적출을 통해 유입되는 양을 줄이기 위해 개발 중에 있다.가축 사료 첨가물로서의 아스파라놉시스 해초는 메탄 배출량을 80% 이상 [70]줄였습니다.

벼농사

지속적으로 증가하는 세계 인구로 인해 쌀 농업은 메탄의 가장 중요한 인공 발생원 중 하나가 되었다.따뜻한 날씨와 물에 젖은 흙으로 논은 습지와 같은 역할을 하지만 식량 생산을 위해 인간이 만들어 낸다.논과 같은 습지 환경 때문에 이 논들은 [71]매년 5천만 미터톤에서 1억 미터톤의 메탄을 배출한다.이것은 쌀 농업이 인위적인 메탄 [72]배출의 약 15~20%를 책임지고 있다는 것을 의미한다.William F에 의해 쓰여진 기사. 루디만은 5000년 전 고대 문화가 정착해 농업, 특히 쌀 관개 등을 주요 [73]식량원으로 사용하기 시작하면서 인위적인 활동의 결과로 메탄 배출이 증가하기 시작했을 가능성을 조사한다.

매립지

유기물 수집량이 많고 혐기성 조건을 이용할 수 있기 때문에 매립지는 미국에서 세 번째로 큰 대기 메탄 공급원으로 2014년 [74]전 세계 메탄 배출량의 약 18.2%를 차지한다.폐기물이 매립지에 처음 추가될 때, 산소는 풍부하고 따라서 호기성 분해를 거칩니다; 그 기간 동안 메탄은 거의 생성되지 않습니다.그러나 일반적으로 1년 이내에 산소 수준이 고갈되고 혐기성 조건이 매립지를 지배하여 메타노겐이 분해 과정을 흡수합니다.이 메타노겐들은 대기 중으로 메탄가스를 방출하고 심지어 매립장이 폐쇄된 후에도 많은 양의 부패 물질이 메타노겐이 몇 [75]년 동안 메탄가스를 계속 생산할 수 있도록 한다.

폐수 처리

폐수처리시설은 인간의 오염으로 인한 유기물, 고형물, 병원체, 화학적 위험을 제거하는 역할을 한다.폐기물 처리 시설의 메탄 배출은 유기 화합물의 혐기 처리와 슬러지의 [76]혐기성 생분해로 인해 발생합니다.

바이오매스 연소

살아있는 유기물과 죽은 유기물의 불완전 연소는 메탄 배출을 초래한다.자연 산불이 메탄 배출의 원인이 될 수 있지만, 대부분의 바이오매스 연소는 인간의 결과로서 발생합니다 – 민간인에 의한 우발적인 연소에서부터 땅을 치우는 데 사용되는 고의적인 연소부터 [42]폐기물 파괴의 결과로 발생하는 바이오매스 연소까지 모든 것을 포함합니다.

석유 및 천연가스 공급망

메탄은 천연가스의 주요 성분이기 때문에 천연가스의 생산, 가공, 저장, 전송, 유통 과정에서 상당량의 메탄이 대기 [76]중으로 손실된다.

EPA Inventory of U.S. Greenhouse Gas 배출 및 흡수: 1990-2015 보고서에 따르면, 미국에서 천연 가스 및 석유 시스템에서 2015년 메탄 배출량은 연간 총 8.1 Tg이다.EPA는 천연가스 시스템이 연간 6.5Tg의 메탄을 배출하는 반면 석유 시스템은 연간 1.6Tg의 [77]메탄을 배출하는 것으로 추정하고 있다.메탄 배출은 시추, 생산, 수집, 가공, 전송, 유통에 이르기까지 천연가스 산업의 모든 부문에서 발생합니다.이러한 배출은 정상 작동, 정기적인 유지보수, 일시적인 누출, 시스템 업셋 및 장비 환기를 통해 발생합니다.석유 산업에서는 일부 지하 원유가 높은 저장 압력으로 석유에 포함된 천연 가스를 함유하고 있습니다.탱크에서 오일을 제거하면 관련 가스가 생성됩니다.

그러나 메탄 배출 연구를 검토한 결과 EPA의 온실가스 배출 및 흡수 인벤토리: 1990-2015 보고서는 석유 및 천연가스 공급망에서 2015년 메탄 배출량을 상당히 과소평가한 것으로 나타났다.검토 결과 2015년 석유 및 천연가스 공급망에서 연간 13Tg의 메탄을 배출했는데, 이는 EPA의 같은 기간 보고보다 약 60% 많은 것이다.저자들은 이러한 불일치의 가장 가능성이 높은 원인은 EPA의 소위 "비정상 운영 조건"에 대한 과소 표본 추출이며, 이 기간 동안 많은 양의 메탄이 [78]방출될 수 있다고 쓰고 있다.

2015년 미국의 석유 및 천연가스 공급망에서 배출되는 메탄(연간 Tg)
공급망 세그먼트 미국 온실가스 EPA 인벤토리

배출 및 흡수: 1990-2015 보고서[77]

 알바레즈 외 2018년[78]
석유 및 천연가스 생산 3.5 7.6
천연가스 수집 2.3 2.6
천연가스 투과 및 저장 1.4 1.8
천연가스 처리 0.44 0.72
천연가스 지역 분포 0.44 0.44
정유 및 운송 0.034 0.034
합계(95% 신뢰 구간) 8.1 (6.7–10.2) 13 (11.3–15.1)

가스 엔진에서 메탄 슬립

전기생산/열병합발전/CHP(Combined Heat and Power) 및 LNG 운반선 등 중형차나 선박에서 천연가스와 바이오가스를 사용하면 일정 비율의 미연소 탄화수소인 UHC를 배출할 수 있다.ICE 연료를 위해 가스를 사용하는 기후 문제는 CO 감소의2 이점을 상쇄하거나 상쇄할 수 있으며, 입자 배출량은 해양 엔진의 메탄 슬립에 관한 2016년 EU 이슈 페이퍼에 설명되어 있다. "엔진 부하가 높을 때 미연소 메탄 배출량('메탄 슬립'이라고 함)은 LNG당 약 7g, 부하가 낮을 때는 23–36g까지 증가했다.이러한 증가는 낮은 온도에서 느린 연소로 인해 소량의 가스가 연소 과정을 피할 수 있기 때문일 수 있습니다."도로용 차량은 상대적으로 높은 메탄 슬립을 일으키는 해양 엔진보다 저부하로 더 많이 달린다.

탄광

2014년 NASA 연구진은 미국 남서부 포 코너스 지역에 떠 있는 2,500 평방 마일2 (6,500 km)의 메탄 구름을 발견했다고 보고했다.이 발견은 2002년부터 [79]2012년까지 유럽우주국의 대기 도표용 스캐닝 이미징 흡수 분광계(Scanning Imaging Ambersion Spectrometer for Mative Chartography)의 자료를 바탕으로 이루어졌다.

보고서는 "그 근원은 확립된 가스, 석탄, 석탄층 메탄 채굴과 처리에서 기인할 수 있다"고 결론지었다.이 지역은 2002년부터 2012년 사이에 매년 59만 톤의 메탄을 배출했는데, 이는 유럽 연합의 지구 대기 연구를 [79]위한 배출 데이터베이스(European Union)에서 널리 사용되는 추정치의 거의 3.5배이다.2019년 국제에너지기구(IEA)는 세계 탄광에서 누출되는 메탄 배출이 해운 및 항공 산업을 [80]합친 것과 같은 속도로 지구 기후를 따뜻하게 하고 있다고 추정했다.

제거 프로세스

대기 중 메탄을 소비하는 모든 과정은 대기 중 메탄의 "싱크"로 간주될 수 있습니다.이러한 과정 중 가장 두드러진 것은 메탄이 대기 중에 파괴되거나 토양에서 분해된 결과입니다.인간은 아직 대기 중 메탄의 중요한 흡수원으로서의 역할을 하지 못하고 있다.

히드록실 라디칼과의 반응 – 대기 중 메탄의 주요 제거 메커니즘은 급진적인 화학작용을 수반한다; 그것은 처음에는 오존의 균열에서 나오는 산소 원자에 의해 분해된 수증기에서 자외선에 의해 형성되는 히드록실 라디칼과 반응한다.메탄과 대류권 또는 성층권의 수산기의 반응은 메틸 라디칼·CH와3 수증기를 생성한다.대기 중 메탄에 대해 알려진 가장 큰 싱크대일 뿐만 아니라, 이 반응은 상층 대기에서 수증기의 가장 중요한 원천 중 하나이다.메탄과 히드록실 라디칼의 반응 후, 메탄 산화의 두 가지 주요 경로가 존재합니다. [A]는 오존 순생산으로 이어지고 [B]는 오존 순변화를 일으키지 않습니다.메탄 산화가 순 오존 생산으로 이어지는 경로를 따르려면 산화질소(NO)가 CHO·와32 반응할 수 있어야 한다(태양광의 작용에 의해 이산화질소가 생성될 수 있다).그렇지 않으면 CHO·는32 하이드로퍼옥실라디칼(HO·)과2 반응하며 산화작용은 순 오존 변화 없이 경로를 통과한다.두 산화 경로 모두 포름알데히드와 수증기의 순생산으로 이어진다.


[A] O의3 순생산

CH4 + · OH → CH3 · + HO2

CH3 · + O2 + M → CHO32 · + M

CHO32 · + NO → NO2 + CHO3 ·

CHO3 · + O2 → HO2 · + HCHO

HO2 · + NO → NO2 + · OH

(2x) NO2 + hv → O(3P) + NO

(2x) O(3P) + O2 + M → O3 + M

[NET CH4 + 4O2 → HCHO + 2O3 + HO2]


[B] O 순변동3 없음

CH4 + · OH → CH3 · + HO2

CH3 · + O2 + M → CHO32 · + M

CHO32 · + HO2 · + M → CHOH32 + O2 + M

CHOH32 + hv → CHO3 · + · OH

CHO3 · + O2 → HO2 · + HCHO

[NET CH4 + O2 → HCHO + HO2]


M은 [17]반응하는 동안 에너지 전달을 촉진하는 무작위 분자를 나타냅니다.두 번째 반응의 경우, CHOH가2 광분해되기 전에 습식 증착으로 손실되는 경우32 래디칼의 순손실이 발생한다는 점에 유의하십시오: CHOH32 + HO → 습식 증착.대류권에서의 이 반응은 메탄 평균 수명은 9.6년이다.두 개의 추가 마이너 싱크(160년 평균 수명)와 성층권에서의 ·OH, ·Cl 및 ·OD와의1 반응에 의한 성층권 손실(120년 평균 수명)은 8.4년의 [26]순 평균 수명을 제공한다.메탄 산화는 상부 성층권에서 수증기의 주요 공급원이다(약 10kPa의 압력 수준에서 시작).

첫 번째 단계에서 형성된 메틸 라디칼은 대류권의 정상적인 낮 조건 동안 다른 수산기와 반응하여 포름알데히드를 [citation needed]형성할 수 있습니다.메커니즘은 다르지만 결과는 메탄 연소의 첫 단계인 산화 열분해와 동일합니다.

CH4 + O2 → CHO2 + HO2

포름알데히드는 히드록실 라디칼과 다시 반응하여 이산화탄소와 더 많은 수증기를 형성할 수 있다.이러한 반응의 곁사슬은 오존을 생성하기 쉬운 질소 화합물과 상호작용할 수 있으며, 따라서 초기 [81]반응에 필요한 라디칼을 대체할 수 있다.

대기 중 메탄 천연 흡수원

대부분의 자연 흡수원은 대기 중의 화학 반응과 지구 토양의 메탄 소비 박테리아에 의한 산화의 결과로 발생한다.

토양 내 메타노트로프

토양은 그 안에 존재하는 메타노 영양 박테리아를 통해 대기 중 메탄의 주요 흡수원으로 작용한다.이것은 두 가지 다른 종류의 박테리아에서 발생한다."고용량-저친화성" 메타노 영양 박테리아는 습지와 다른 습한 환경의 물에 잠긴 토양과 같이 메탄 농도가 높은 지역에서 자란다.그리고 메탄 농도가 낮은 지역에서는 "용량-고친화성" 메타노 영양 박테리아가 대기 중의 메탄에 의해 성장합니다.[82] 메탄에 의존하는 대신 말이죠.

숲의 토양은 메타노트로프 활동에 최적으로 습기차고 토양과 대기 사이의 가스 이동(토양 확산성)이 [82]높기 때문에 대기 중 메탄에 대한 좋은 흡수원 역할을 한다.낮은 수위로, 토양에 있는 메탄은 메타노 영양 박테리아가 대기에 도달하기 전에 그것을 통과시켜야 한다.

그러나 습지 토양은 수위가 훨씬 높기 때문에 가라앉기 보다는 대기 중 메탄의 원천이 되고 메탄은 토양의 메타노트로프와 경쟁하지 않고 공기 중으로 꽤 쉽게 확산될 수 있습니다.

토양에 있는 메타노 영양 박테리아 – 토양에 서식하는 메타노 영양 박테리아는 메탄 [82]산화에 탄소의 공급원으로 메탄을 사용합니다.메탄 산화는 메타노 영양 박테리아가 메탄과 산소를 반응시켜 이산화탄소와 물을 생성하면서 에너지원으로 메탄을 사용할 수 있게 한다.

CH4 + 2O2 → CO2 + 2HO2

대류권

대기 중 메탄의 가장 효과적인 가라앉음은 대류권 또는 지구 대기의 가장 낮은 부분인 수산화기이다.메탄은 공기 중으로 떠오르면서 수증기와 이산화탄소를 생성하기 위해 수산기와 반응한다.대기 중 메탄의 평균 수명은 2001년 기준으로 9.6년으로 추정되지만, 시간이 지남에 따라 메탄 배출량이 증가하면 대기 [42]중 수산기 농도가 감소한다.반응할 수 있는 OH가 적으면 메탄의 수명도 증가하여 대기 중 [83]메탄 농도를 높일 수 있습니다.

성층권

만약 메탄이 대류권에서 파괴되지 않는다면, 메탄은 지구의 다음 대기층인 성층권에서 결국 파괴되기 전까지 약 120년 동안 지속될 것이다.성층권에서의 파괴는 대류권에서와 같은 방식으로 일어난다: 메탄은 이산화탄소와 수증기를 생성하기 위해 산화된다.1978년 이후 풍선에 의한 측정을 바탕으로 1978년과 [84]2003년 사이에 성층권 메탄 농도는 13.4%±3.6% 증가했다.

유리염소와의 반응

메탄 원자와 염소 원자의 반응은 Cl 원자의 1차 싱크 역할을 하며 성층권의 [17]염산(HCl)의 1차 공급원이다.

CH4 + Cl → CH3 + HCl

이 반응에서 생성된 HCl은 성층권의 [85]촉매 오존 파괴로 이어집니다.

하부 대류권의 메탄 제거는 성층권 오존에 대한 위험 없이 인위적으로 증가할 수 있는 철염 에어로졸에 [86]의해 생성된 염소 래디칼에 의해 달성될 수 있다.

시간 경과에 따른 메탄 농도 추이

1800년대 이후 대기 중 메탄 농도는 매년 약 0.9%[32]의 비율로 증가하고 있다.

메탄 농도의 세계적 동향

NOAA에 의한 메탄 장기 대기 측정 결과 메탄 축적은 산업화 [87]이전부터 거의 3배 증가한 후 2006년 이전 10년 동안 안정되었다.비록 과학자들이 대기 중 메탄 축적율의 감소를 야기한 원인이 무엇인지는 아직 밝혀내지 못했지만, 그것은 산업 배출의 감소와 습지 지역의 가뭄 때문일 수 있다.

이러한 성장률 하락에 대한 예외는 1991년과 1998년에 발생했으며, 그 해 성장률은 연간 14-15nmol/mol로 증가했으며, 이는 [37]전년 성장률의 거의 두 배에 달한다.

1991년의 급상승은, 그 해 6월의 피나투보산의 화산 폭발에 의한 것으로 알려져 있다.화산은 폭발할 때 대기 중 메탄 배출에 영향을 미쳐 화산재와 이산화황을 공기 중으로 방출한다.그 결과 식물의 광화학이 영향을 받아 대류권 수산기를 통한 메탄 제거가 저감된다.하지만 낮은 기온과 세계적인 강우량 감소로 인해 성장률은 빠르게 떨어졌다.

1998년 급증의 원인은 아직 밝혀지지 않았지만, 과학자들은 현재 습지와 논 배출량의 증가와 바이오매스 연소량의 증가에 기인하고 있다. 1998년은 또한 표면 온도가 처음 기록된 이래 가장 따뜻한 해였으며, 비정상적으로 높은 온도가 메탄올을 유발한다는 것을 암시했다.아네 [88]배출

2007년 자료에 따르면 메탄 농도가 [89]다시 상승하기 시작했다.이는 2007년부터 2009년까지 3년간 메탄 수치가 증가했다는 연구결과가 나왔을 때 2010년에 확인되었다.메탄 수치가 거의 0에 가까운 성장세를 보인 10년 후, "지구 평균 대기 메탄은 2007년과 2008년 동안 매년 [약] 7nmol/mol씩 증가했다.2009년 상반기 동안 전 세계 평균 대기4 중 CH는 2008년보다 [약] 7nmol/mol 더 높아 [90]2009년에도 증가세가 지속될 것임을 시사한다."2015년부터 2019년까지 대기 중 메탄 수치가 급격히 상승한 것으로 [91]기록되었다.

메탄 배출량은 지역에 따라 크게 다르다.자연 발생원과 인공 발생원 모두에서 높은 온도와 높은 수위는 메탄 생산에 필요한 혐기성 환경을 초래한다.

자연 메탄 주기

대기 중의 메탄 배출은 온도와 습기와 직접적인 관련이 있다.따라서, 계절 변화 동안 발생하는 자연 환경 변화는 메탄 배출의 주요 통제 역할을 한다.게다가, 심지어 낮 동안의 온도 변화도 생산되고 소비되는 메탄의 양에 영향을 미칠 수 있다.

예를 들어, 메탄을 생산하는 식물은 [32]밤보다 낮에 2배에서 4배 더 많은 메탄을 배출할 수 있다.이것은 식물들이 화학작용을 하기 위해 태양에너지에 의존하는 경향이 있다는 사실과 직접적으로 관련이 있다.

또한, 메탄 배출은 수원의 수준에 영향을 받는다.봄과 여름 동안의 계절적 홍수는 자연스럽게 공기 중으로 방출되는 메탄의 양을 증가시킨다.

인간 활동에 의한 변화

의 시리즈의 일부
탄소 순환
Forms of organic matter.webp
지역별
이산화탄소
탄소의 형태
대사 경로
탄소호흡
카본펌프
탄소 격리
메탄
생물 지구 화학
다른.

산업화 이전의 인간 활동에 의한 변화

인간 활동의 결과로 가장 명확하게 확인된 대기 중 메탄 증가는 산업 혁명 기간인 1700년대에 일어났다.기술이 상당한 속도로 발전함에 따라, 인간은 공장과 공장을 짓고, 에너지를 위해 화석 연료를 태우며, 건설과 농업을 목적으로 숲과 다른 식물들을 치우기 시작했다.이 성장은 성장률이 거의 [37]0으로 떨어졌던 1990년 경까지 매년 거의 1%의 속도로 계속 증가했다.

William F로부터의 2003년 기사.그러나 러디만은 메탄의 인위적인 변화가 산업혁명 [73]5000년 전에 시작됐을 수도 있다고 지적한다.얼음 핵의 메탄 일사 주기는 5000년 전까지 안정적이고 예측 가능한 상태로 유지되었으며, 이는 아마도 일부 인공적인 [73]영향 때문일 것이다.러디만은 인간이 수렵 채집자에서 농업 농업으로 전환한 것이 대기 중 메탄 농도에 영향을 미치는 첫 번째 사례라고 주장한다.Ruddiman의 가설은 초기 쌀 관개 작업이 약 5000년 전에 일어났다는 사실로 뒷받침된다. 즉, 얼음의 핵 주기가 예측 가능성을 잃었을 때였다.인간이 처음 벼를 재배하는 법을 배우는 비효율성으로 인해, 적은 인구라도 먹이기 위해서는 넓은 논이 필요했을 것이다.범람하고 잡초로 가득 찬 이곳은 거대한 메탄 배출 [73]습지를 만들었을 것이다.

산업적 인적 활동에 따른 변화

이산화탄소와 메탄이 지구 [92]온난화의 주요 동인이 되면서, 오래 지속된 온실 가스의 온난화 영향(방사성 강제라고 불린다)은 40년 만에 거의 두 배로 증가했습니다.

현대 인간의 활동으로 인한 메탄 수치의 증가는 많은 특정한 원천에서 발생한다.

  • 산업 활동에서 발생하는 메탄 배출량
  • 지하[93] 매장량에서 석유와 천연가스를 추출하여 발생하는 메탄 배출량
  • 석유와 천연가스의 파이프라인을 통한 수송에서 발생하는 메탄 배출
  • 인간의 화석연료 사용으로 인한 지구 온난화로 북극 지역의 영구 동토층 해빙으로 인한 메탄 배출량

오일 및 가스 배출로 인한 배출

천연가스 파이프라인

메탄 배출의 한 원천은 천연 가스를 운반하는 파이프라인으로 확인되었습니다. 한 가지 예는 러시아에서 유럽의 고객에게 보내는 파이프라인입니다.Yamburg와 Urengoy 근처에는 97%[94]의 메탄 농도의 가스전이 존재한다.이들 분야에서 얻은 가스는 시베리아 횡단 천연가스 파이프라인 시스템으로 알려진 광범위한 파이프라인 시스템을 통해 서유럽과 중앙유럽으로 수출된다.IPCC 및 기타 천연가스 배출 제어 그룹에 따라 파이프라인 피팅 및 환기구에서 기술 배출 및 누출로 인한 메탄 배출량을 측정하기 위해 파이프라인 전체에 걸쳐 측정해야 했다.천연가스 누출의 대부분은 이산화탄소였지만, 누출과 고장으로 인해 상당한 양의 메탄이 파이프라인에서 지속적으로 방출되고 있었다.2001년에는 파이프라인과 천연가스 수송시스템에서 발생하는 천연가스 배출량이 [94]천연가스의 1%를 차지했다.다행히 2001년부터 2005년 사이에 이 수치는 0.7%로 감소했고 2001년 수치조차 [94]1996년에 비해 크게 낮아졌다.

일반적인 산업적 원인

그러나 파이프라인 수송은 문제의 일부일 뿐이다.하워스[95] 등다음과 같은 주장을 했다.

우리는 셰일가스가 시간 규모에 따라 고려되는 기존 가스보다 더 큰 GHG(녹색 하우스 가스)를 가지고 있다는 증거의 우위가 있다고 믿는다.또한 셰일 가스의 GHG 풋프린트는 10진수 시간 척도로 고려할 때 석유나 석탄의 풋프린트를 초과한다.

이러한 결과를 확인하는 후속 연구는 Howarth의 "어디로 가는 다리: 천연 가스의 메탄 배출과 온실가스 배출량",[96] "수압 파쇄와 셰일 가스 개발로 인한 메탄 배출과 기후 온난화 위험: 정책에 대한 시사점"[97]을 참조한다.Miller 등의 2013년[98] 연구에 따르면 미국의 현재 온실가스 감축 정책은 인위적인 메탄 배출량을 상당히 과소평가한 것으로 보이는 것에 기초하고 있다.작성자는 다음과 같이 기술합니다.

농업과 화석 연료 추출 및 처리(즉, 석유 및/또는 천연가스)에서 배출되는 온실가스는 기존 연구에서 인용된 것보다 2개 이상의 요소일 수 있다.

지구 온난화로 인한 북극 메탄 방출

화석 연료 방출로 인한 지구 온난화는 북극의 메탄 방출, 즉 북극의 영구 동토층 지역의 바다와 토양에서 메탄 방출을 야기했다.장기적으로 이것은 자연스러운 과정이지만, 메탄 방출은 지구 온난화에 의해 악화되고 가속화되고 있다.메탄 자체가 강력한 온실 가스이기 때문에 이것은 부정적인 영향을 초래한다.

북극 지역은 온실 가스 [99]메탄의 많은 천연 자원 중 하나이다.지구 온난화는 기존 저장소에서 메탄이 방출되고 부패하는 [100]바이오매스의 메타노제네시스 때문에 방출을 가속화한다.많은 양의 메탄은 북극의 천연가스 퇴적물, 영구 동토층, 그리고 해저 포접물로 저장된다.영구 동토층과 쇄설물은 [101]온난화에 의해 분해되며, 따라서 이러한 근원으로부터 메탄가스의 대량 방출은 지구 [102][103][104]온난화의 결과로 발생할 수 있다.메탄의 다른 공급원에는 해저 탈릭, 하천 수송, 얼음 복합 은신처, 해저 영구 동토층, 부패하는 가스 하이드레이트 [105]퇴적물이 포함된다.

대기 영향

직접 복사 온실 가스 강제 효과는 0.5 W2/[106]m로 추정되었습니다.

메탄은 20년 동안 지구 온난화 잠재력이 이산화탄소보다2 84배나 큰 강한 온실가스이다.메탄은 100년 [6]동안 지속적이지 않고 CO보다 약2 28배 더 많이 배출된다.

CH4 대기 중 메탄 농도가 지구 온도 상승에 미치는 영향은 이전에 추정된 것보다 훨씬 클 수 있다.[2][107]

직접 가열 효과와 정상적인 피드백 외에 메탄은 이산화탄소와 물로 분해된다.이 물은 보통 물이 거의 도달하지 않는 대류권계면 위에 있는 경우가 많다.Ramanathan(1988)[108]은 물과 얼음 구름 모두, 차갑고 낮은 성층권 온도에서 형성될 때, 대기 온실 효과를 향상시키는 데 매우 효율적이라고 지적한다.그는 또한 미래 메탄 농도의 큰 증가가 메탄 농도와 함께 비선형적으로 증가하는 표면 온난화로 이어질 수 있다는 분명한 가능성이 있다고 지적한다.

오존층

메탄은 오존층의 열화에도 영향을 미쳐 메탄이 성층권에서 물로 변할 때 발생한다.따뜻한 공기가 차가운 공기보다 더 많은 수증기를 보유하기 때문에 온실효과에 의해 따뜻해짐에 따라 대기 중의 수증기의 양이 증가하기 때문에 이 과정은 지구온난화에 의해 강화된다.기후 모델은 또한 이산화탄소와 메탄과 같은 온실가스가 성층권으로 물의 운송을 강화시킬 수 있다는 것을 보여준다. 하지만 이것은 완전히 [109]이해되지 않는다.

메탄 관리 기술

다음 항목도 참조하십시오.Gas_flare environ 환경적 이점

기후 변화를 완화하기 위한 노력의 일환으로, 인간은 대체 방법과 의약품을 개발하기 시작했다.

예를 들어, 반추동물이 방출하는 메탄의 양을 상쇄하기 위해, 모넨신이라는 약물이 개발되었습니다.이 약은 이오노포아로 분류되는데, 이오노포아는 무해한 박테리아 변종에서 자연적으로 생성되는 항생제이다.이 약은 사료 효율을 높일 뿐만 아니라 동물과 동물의 [110]거름에서 배출되는 메탄가스의 양을 줄여줍니다.

의약품 외에도 가축의 분뇨 배출을 억제하기 위한 구체적인 분뇨 관리 기술이 개발되었습니다.소규모 농장을 위한 교육 자원이 제공되기 시작했다.관리 기술에는 유출물이 수역으로 유입되는 것을 방지하기 위해 비료를 매일 수거하여 완전히 폐쇄된 저장 시설에 보관하는 것이 포함됩니다.비료는 비료용으로 재사용될 때까지 보관하거나, 비료 제거 후 오프사이트 퇴비에 보관될 수 있습니다.정원과 농업의 [111]퇴비로 최적의 사용을 위해 다양한 동물성 경련의 영양 수준이 제공됩니다.

토양에서 메탄 산화에 대한 영향을 줄이기 위해 몇 가지 조치를 취할 수 있다.질소 강화 비료의 사용을 통제하고 공기 중 질소 오염의 양을 줄이면 메탄 산화의 억제 효과를 낮출 수 있다.또한 쌀과 같은 작물에 더 건조한 재배 조건을 사용하고 단위 면적당 더 많은 식량을 생산하는 작물의 품종을 선택하는 것은 메타노제네이션에 이상적인 조건을 가진 땅의 양을 줄일 수 있다.토지 전환 지역(예를 들어, 농경지를 만들기 위해 숲을 갈아엎는 것)의 신중한 선택은 메탄 산화의 주요 영역의 파괴를 줄일 수 있다.

매립지에서 발생하는 메탄 배출에 대응하기 위해 1996년 3월 12일 EPA(환경보호청)는 청정대기법에 '랜드필 규칙'을 추가했다.이 규칙은 1987년 11월 8일 현재 도시 고체 폐기물을 수용한 적이 있고, 부피가 250만 입방 미터 이상인 폐기물을 최소 250만 미터톤 이상 저장할 수 있으며, 수집 및 연소를 위해 비메탄 유기 화합물(NMOC) 배출량이 최소 50 미터톤 이상인 대규모 매립지를 요구한다.매립 [112]가스이 일련의 요구사항은 미국 내 매립지의 96%를 제외합니다.직접적인 결과는 스모그를 형성하는 비메탄 화합물의 배출을 줄이는 매립이지만, 간접적인 결과는 메탄 배출량도 감소하는 것이다.

게다가 매립지에서 이미 생산되고 있는 메탄을 흡수하기 위해 토양에 영양분을 첨가하여 메타노트로프가 번성하도록 하는 실험이 행해졌다.이러한 영양 보충 매립지는 소규모 메탄 싱크대 역할을 하는 것으로 밝혀졌으며, 풍부한 메탄 스펀지로 공기 중의 메탄을 에너지로 사용할 수 있도록 함으로써, 매립지의 [113]배출량을 효과적으로 감소시켰다.

천연가스 산업으로부터의 배출을 줄이기 위해 EPA는 가스 [76]스타라고도 알려진 천연가스 스타 프로그램을 개발했다.

EPA는 탄광 배출을 줄이기 위해 또 다른 프로그램을 개발했다.석탄층 메탄 아웃리치 프로그램(CMOP)은 탄광에서 대기 [76]중으로 방출되는 메탄을 사용하거나 판매하는 방법을 광업계가 찾도록 지원하고 장려합니다.

메탄 배출 모니터링

차량에 장착된 휴대용 메탄 검출기가 개발되어 대기 중의 메탄 과다 수준을 검출하여 식물 썩음이나 거름 및 가스 누출과 천연 메탄을 구별할 수 있습니다.2013년 현재 이 기술은 Pacific Gas [114]& Electric에 의해 도입되고 있습니다.

2017년 10월 발사된 유럽우주국(European Space Agency)의 Sentinel-5P 우주선에 탑재된 대류권 모니터링 기구는 가장 상세한 메탄 배출량 모니터링을 제공하며, 이는 공개적으로 이용 가능하다.해상도는 약 50평방킬로미터입니다.[115]

메탄샛은 미국 하버드대 연구진과 손잡고 1km의 향상된 분해능으로 메탄 배출량을 모니터링하기 위해 개발 중이다.메탄SAT는 50개의 주요 석유 및 가스 시설을 모니터링하도록 설계되었으며 매립지와 농업 모니터링에도 사용될 수 있습니다.Audious Project(TED와 Gates Foundation의 협업)로부터 자금을 지원받아 이르면 2020년에 [115][116][117]출범할 예정이다.

대기 중 메탄 측정

가스 크로마토그래피

메탄은 일반적으로 가스 크로마토그래피를 사용하여 측정된다.가스 크로마토그래피는 화합물을 분리하거나 분석하기 위해 사용되는 크로마토그래피의 일종이다.고급 방법에 비해 일반적으로 비용이 적게 들지만 시간과 노동 집약도가 높습니다.

분광법

분광법은 민감도와 정밀도 때문에 대기 가스 측정에 선호되는 방법이다.또한, 분광법은 대기가스를 원격으로 감지하는 유일한 방법이다.적외선 분광법은 광범위한 기술을 포함하며, 그 중 하나는 흡수 분광법에 기초한 가스를 검출한다.분광법에는 미분광 흡수 분광법, 레이저 유도 형광, 푸리에 변환 적외선 등 다양한 방법이 있다.

캐비티 링다운 분광법

캐비티 링다운 분광법은 메탄을 검출하기 위해 가장 널리 사용되는 적외선 흡수 기술이다.이것은 몰 분율을 1조 [118]당 파츠 단위로 결정하는 레이저 흡수 분광법의 한 형태입니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ a b 쌀은 습지 아래에 포함되어 있다.
  2. ^ a b 매립지에는 생활하수와 동물성 폐기물이 포함된다.
  3. ^ a b 반추동물 아래에는 폐기물 처리가 포함됩니다.
  4. ^ 야생 반추동물의 천연 배출물 소량 함유

레퍼런스

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  2. ^ [1] ICART(위) 및 랜디 카와 NASA GSFC 대기 화학 및 역학 부서(아래)에 대한 GMAO 화학 예측 및 GEOS-CHEM NRT 시뮬레이션.
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