信息来源:中国环境报 作者:吴季松
美国《华盛顿邮报》网站日前发表的一项关于甲烷温室效应的研究结果表明,多年一直保持稳定的甲烷浓度,自2007年开始以每年近十亿分之六的速度上升,到2020年,增长速度翻了一番,该结论由在一个位于科罗拉多州的实验室分析来自全球22个地点的甲烷样本得出。这引起国际科学界对甲烷问题的担忧。
甲烷(CH4)是仅次于二氧化碳的第二大温室气体,尤其在短期内对全球的温室效应影响显著。研究发现,湿地是甲烷的最大自然排放源。我国也是甲烷排放大国,根据我国提交《联合国气候变化框架公约》的官方报告数据显示,2014年,我国甲烷排放量为5529万吨。目前,关于减少能源、农业、废弃物处理等来源的甲烷排放,已引起相关方的高度重视,湿地甲烷排放的研究还有欠缺。我国有自然湿地5635万公顷,加上人工湿地稻田、浅水库等均排放甲烷。
要研究这一问题,首先要搞清楚什么是湿地。国内外至今仍沿用1971年《国际湿地公约》中的定义。笔者团队经过多年研究,给出了对湿地进行全面总结和量化的定义:自然形成的、常年或季节性积水的地域,在海滩其低潮时水深不超过6米;在陆地是永久性或间歇性被浅水淹没的土地,地下水位达到或接近土壤表面,底泥含水超过周边陆地60%,季节或年际水深变化较大,且变化幅度超过50%的水域,如沼泽地、湿原、泥炭地、滩渚地、稻田或其他积水地带。
微生物是湿地甲烷排放激增的最大源头,如果湿地的气温升高、面积扩大,会比以前产生更多的甲烷。虽然湿地中的微生物大部分是天然的,但水库、农田等人工湿地及垃圾填埋场里的微生物同样排放甲烷。卫星显示,全球甲烷热点位于亚马逊、尼日利亚和刚果的热带湿地。
实际上,湿地甲烷是与天然气、页岩气相近的准清洁能源,若能实现有效收集,则可进行有效应用。1999年,笔者在主持制定实施《21世纪初期(2001—2005)首都水资源可持续利用规划》时,曾在河北承德潮河上游湿地项目中建设农村沼气站,农民利用沼气照明、做饭等。但是,承德冬季气温低,甲烷排放量小,影响了项目的实施效果。
在此前研究的基础上,笔者团队已牵头建立研究平台,在京津冀、长三角和粤港澳大湾区三大都市群设点进行规范实验。目前,平台成员包括北京市水务局、河北省科学院、河海大学、华南理工大学、南京水利科学研究院、北京市水科学技术研究院和朝阳公园开发经营公司等。
笔者团队采用静态箱法检测自然来源的温室气体通量,对不同区域、不同类型湿地进行为期一年的采样。实验过程中,要搭建气密性静态箱,在春夏秋冬四季至少每周检测一次。遇到可能引起土壤水分状况发生显著变化的事件时,会加密检测频次。样点的布设充分考虑典型性,选取监测年度内1平方千米无人为活动干扰的区域,布设样点的湿地面积不小于10公顷。每个采样区域设置不少于两个样点作为空间重复,重复样点之间间隔2—3米,适当选取周边的非湿地进行对照样点布设。监测地点的信息包括湿地类型、经纬度、气候特征、水文特征和土壤性质,纳入考虑的因素还包括采样时间、采样天气情况、土壤温度、土壤湿度、水深、水温等。
京津冀、长三角和粤港澳大湾区三地各点汇总监测数据后,系统分析总结得出研究成果。目的是通过定点观测,准确测定不同类型湿地在不同条件下的甲烷排放量,分析各种环境条件对甲烷排放的影响,并分析确定湿地排放甲烷相对于二氧化碳的温室效应倍数。基于定点观测数据,结合遥感技术,推算中国各类型自然湿地和人工湿地稻田的甲烷排放总量,为相关管理决策提供参考。通过分析现有的甲烷收集和利用技术,评估甲烷的回收效率和利用情况。
笔者团队积极争取联合国教科文组织(持有《国际湿地公约》的解释权)的支持,并计划参加2025年7月在津巴布韦召开的《湿地公约》第十五届缔约方大会,将在会上公布相关实验数据和研究结果,引领国际湿地科学研究潮流。
作者系湿地生态修复全国重点实验室筹委会主任、中国雄安集团院士工作站主任、瑞典皇家工程科学院外籍院士