导读：作为一种清洁能源，天然气被看作煤炭的替代品，人们希望它能够缓解当下的全球变暖危机。但是等等，事实果真如此吗？本文作者为我们敲响了警钟。
关键词：甲烷；天然气；规章制度
学术期刊《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）在周二发表了一份报告（其中包括10篇最新的同行评议的文）调查巴尼特页岩区的甲烷泄漏率，该地是美国最初开始采用水力压裂法提取天然气的地区。这些研究发现在钻井操作过程中，泄漏到大气中的天然气数量可能是先前美国环境保护署（EPA）所预计的1.5倍，而大部分的泄漏可能仅仅是由于钻井过程中的一些操作问题。这些发现指出，想要实现用天然气替代煤炭来燃烧发电的潜在气候效益的话，我们就需要加强甲烷泄漏方面的管理与控制。
即使数量很少，甲烷泄漏也是天然气的气候变化方程中的一个重要组成部分，因为甲烷（天然气的首要组成物质）的温室效应比二氧化碳显著得多。不同的温室气体依据它们的全球变暖潜能（GWP）而排列，该物理量指的是它们的增温效应相对于二氧化碳这一最常见温室气体的增温效应的倍数。根据定义，二氧化碳的GWP值为1，而甲烷的GWP值大约在28-36之间——也就是说一千克的甲烷被释放进空气中，造成的增温效应和28-36千克的二氧化碳相当。因此，控制天然气供应链中的甲烷泄漏是减少与天然气相关的整体温室气体排放的重要部分，即使甲烷的实际数量非常小。
上周在《环境科学与技术》上发表的研究指出天然气的泄漏率可能会高于EPA先前的估计。想要量化甲烷的泄漏量，有两种经常使用的方法。“自上而下”法通过测量甲烷在空气中的浓度来推测石油和天然气生产所排放的额外甲烷数量，而“自下而上”法则直接在钻井点和天然气供应链沿路使用仪器测量。通过一系列与行业合作的、协调的、自下而上的甲烷泄漏测量，研究人员能够在一个更高的精度和空间分辨率上估计出甲烷的排放总量。他们发现，从巴尼特页岩石油和天然气生产商处排放的甲烷总量是EPA先前预计的1.5倍，这意味着EPA可能彻底低估了甲烷的泄漏率。
研究人员利用各钻井点处得到的观测数据来估计整个巴尼特页岩地区内不同地区的大气中泄漏的甲烷数量，这其中包括了达拉斯-沃斯堡大都市区。
研究发现，绝大多数的排放都来自于少数几个问题钻井点，其生产每单位天然气泄漏的甲烷比其它天然气井要多得多。其中一项研究发现19%的甲烷总排放量来源于仅仅2%的钻井点。而另一项研究则发现9%的总区域甲烷排放量来自于8个高排放站点（4个天然气加工厂，1个天然气压缩站以及3个堆填区）。
控制天然气供应链中的甲烷泄漏十分重要，因为它既可以促进煤电到天然气的燃料转换，也可以破坏这一气候效益。一项2012年的研究发现如果天然气供应链能将泄漏率控制在约3.2%以下，天然气发电就能够取得立竿见影的气候效益，这是煤炭比不上的。将这一分界线与EPA2009年估计的2.4%的泄漏率相比较，局势就变得明朗起来。如果甲烷泄漏能够得到控制与减少，那么天然气发电（EPA的清洁能源计划中一个重要组成部分）就能够产生气候效益。如果甲烷泄漏率高于3%，那么这一燃料转变并不会带来什么好处。
想要实现天然气的气候效益，就必须要控制石油和天然气钻井点以及其它天然气供应链上的甲烷泄漏。幸运的是，研究人员们已经指出了一些拥有高排放量的问题站点，据此我们可以大幅降低甲烷泄漏。有了正确的规章制度，天然气有可能在更广泛的能源转换中发挥重要作用。
作者简介：
Robert Fares是德州大学奥斯汀分校的一位机械工程博士生，他主要研究新兴电网技术潜在的经济和环境影响。你可以在推特上关注他@robertfares
本文观点仅代表作者，不代表《科学美国人》。
（翻译：杨玉洁;审校：朱佳莲）
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