Загадка метана

2 февраля 2012

Печать Печать

Почему нарушается равновесие парниковых газов? Результаты измерений с трудом поддаются объяснению. Хотя метан является вторым по значению парниковым газом в земной атмосфере. Его концентрация в течение продолжительного времени возрастает далеко не так быстро. Как это следовало из прежних наблюдений и расчётов. Выдвинуто два варианта объяснений этого странного несоответствия, но они не настолько убедительны, чтобы снять все вопросы.

Загадка метана Метан – соединение с химической формулой СН4 – справедливо считается вторым по значению парниковым газом
ПЕЧКА ПЛАНЕТЫ

Газ метан в обычных земных условиях бесцветен и не имеет запаха, но этот незаметный газ играет на нашей Земле исключительно важную роль. Метан – соединение с химической формулой СН4 – справедливо считается вторым по значению парниковым газом.

Если рассматривать изолированно каждую молекулу газа в отдельности, метан подогревает атмосферу планеты, по меньшей мере, в 20 раз сильнее, чем углекислый газ (CO2). Свалки мусора, угольные шахты и негерметичные или повреждённые газопроводы выделяют метан прямо в воздушное пространство. Метан поступает в атмосферу и с залитых водой рисовых полей, его же в огромном количестве производит и выделяет крупный рогатый скот, а это в общей сложности более миллиарда голов скота по всему миру. Метан высвобождается из бескрайних болот разных климатических зон, а также из оттаивающей вечной мерзлоты в Заполярье.

Количество выделяемого метана увеличивается из года в год. С начала промышленной революции в передовых странах Европы концентрация метана в атмосфере Земли удвоилась. Однако имеются некоторые довольно странные данные: в последние тридцать лет повышение концентрации СН4 метана происходило на удивление медленно.

А ведь это были годы ускоренной индустриализации развивающихся стран, так что и топлива сжигали не меньше, а больше, и поголовье крупного рогатого скота по мере повышения уровня жизни существенно увеличилось.

Собственно говоря, количество метана в атмосфере должно быть гораздо больше, чем его сейчас обнаруживают исследователи. В чём же причина расхождения ожидаемых и полученных результатов измерений? Куда подевался метан? Две группы исследователей пытаются найти ответ на этот вопрос. Отчёты об их исследованиях недавно опубликованы в журнале «Nature». Результаты работы учёных могут внести ещё большее смятение в ряды специалистов, потому что научные коллективы пришли к диаметрально противоположным выводам. Исследователи высказались единодушно только об антропогенном факторе: они уверены, что в основе всех изменений концентрации парникового газа лежит человеческая деятельность.

ЛЬДЫ ГРЕНЛАНДИИ

Коллектив учёных из Калифорнийского университета в городе Ирвайне штата Калифорния исходили из предположения, что изменения в способах добычи и использования ископаемых энергоносителей приводят к замедлению нарастания концентрации парниковых газов. Иначе говоря, метан тоже является ценным энергетическим сырьём, от которого можно получать прибыль. Поэтому фирмы в последнее время стараются метан использовать, а не выпускать просто так в атмосферу. Если метан целенаправленно сжигать, образуется дополнительное количество углекислого газа.

Учёные брали для анализов пробы воздуха, заключённого в заледеневших снегах Гренландии и Антарктиды. С помощью этого природного климатического архива они рассчитали показатели выделения метана в северном и южном полушариях Земли в течение последних шестидесяти лет. Исследователи анализировали концентрацию не метана, а этана. Этан, бесцветный газ без запаха, входит в состав природного газа. Он образуется при многих химических процессах вместе с метаном, причём в постоянном соотношении с ним. Наличие этана проще обнаруживается и позволяет рассчитать содержание метана.

Если выводы калифорнийской группы верны, сельское хозяйство и природные источники метана не играют никакой роли при решении загадки метана. Это значит, что всё дело в энергетической отрасли. Эксплуатирующие газопроводы фирмы теперь, должно быть, лучше заботятся о надлежащем состоянии труб и быстро ликвидируют источники утечки природного газа. Угледобывающие предприятия не дают пропасть рудничному газу, собирают его и продают с выгодой.

Климатолог Фу Мин Кай и его коллеги нашли совсем другое объяснение загадки метана. Они видят ключ к загадке в азиатских производителях риса. Крестьяне изменили технологию возделывания риса, они по-другому удобряют и обрабатывают поля, вследствие чего выделяется меньшее количество метана. Роль энергетической отрасти экономики, по мнению Фу Мин Кая, незначительна.

Учёные из Сингапура учитывали в своём исследовании то обстоятельство, что метан из газопроводов и угледобывающих шахт выступает в атмосфере в ином изотопном составе, чем, например, метан, поднимающийся над залитыми водой рисовыми полями. Исследователи предполагают, что при возделывании риса выделяется меньшее количество метана благодаря тому, то в последние годы органические удобрения (навоз, птичий помёт) постепенно заменяют химическими удобрениями. Кроме того, рисовые поля стоят залитыми водой не такой длительный период, как раньше, а это, по-видимому, тоже уменьшает образование метана. Метан выделяют бактерии, живущие в почве на покрытых водой рисовых полях. Чем быстрее схлынет вода, тем короче жизнь этих бактерий, и тем меньше газа они выделяют.

УБЕДИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Если внимательно рассмотреть обе исследовательские работы, становится понятно, что их выводы противоположны и взаимно исключают друг друга. Калифорнийский коллектив исследователей полагает, что замедление роста концентрации метана связано исключительно с переменами в выработке ископаемого сырья и совершенно не связано с новыми методами ведения сельского хозяйства. Группа учёных из Сингапура пришла к прямо противоположному заключению.

Профессор Мартин Хайманн, научный директор Института биохимии им. Макса Планка в Иене (земля Тюрингия), пока не занял определённой позиции по этому вопросу. Немецкие коллеги профессора Хайманна и его гости должны заново проанализировать все данные, собранные для анализа обеими группами. Сам Хайманн считает, что эти данные «частично устарели». Это значит, что фактические показатели не полностью соответствуют представленным окончательным выводам. В обеих работах имеются и другие неточности. Теперь нужно постараться объединить все полученные данные и после этого сделать выводы.

Австралийский климатолог Пол Фрейзер назвал обе научные работы «убедительными». Но сингапурские климатологи, вероятно, преждевременно отвергли значение природного газа и горнодобывающей промышленности.

Для окончательного выяснения вопроса необходимо построение комплексной компьютерной модели, и, прежде всего, нужны более точные измерения содержания метана. Исследователи надеются на немецко-французский научно-исследовательский спутник «Мерлин».
Повреждённые газопроводы выделяют метан прямо в воздушное пространство
По плану спутник будет запущен в 2014 году. На его борту намечено установить лазерную измерительную аппаратуру. На высоте 650 километров прибор будет 50 раз в секунду посылать сигналы и измерять концентрацию метана в атмосфере. Необходимая технология разработана первоначально для использования на вертолётах и уже помогает искать места утечек газа на газопроводах. Вполне возможно, что аналогичная методика применима для измерений концентрации метана в атмосфере и для решения глобальной загадки метана.

  • 957
  • Галина Витальева
комментарии

Только зарегистрированные пользователи могут добавлять комментарии. Войдите, пожалуйста.