甲烷（3）| 甲烷排放量测算方法

(一)甲烷排放通量测量

环境中甲烷气体的浓度很低，对其进行检测需要高精度的仪器设备，气相色谱法和吸收光谱法是常用的两种测定方法。在气相色谱法分析中，利用甲烷分子没有电极性和分子量较小等特征，在色谱柱中将甲烷与其他气体分离以达到检测目的吸收光谱法则利用甲烷分子特有的吸收波段(中心波长1.65微米)，通过样品对该波段的吸收量来计算其甲烷含量。无论是气相色谱法还是吸收光谱法，甲烷检测精度均可达1 ppb以上。

甲烷样品的采集技术依据排放源差异会有所不同。对于稻田、湿地、水体等单位面积排放强度低的排放源，多采用箱法采集。基于涡度相关的观测是一种微气象学的测量方法，采用涡流协方差原理计算气体通过传感器的垂直通量，配合实时甲烷分析仪可实现对排放源的直接、高频、实时测算。对于煤矿、输气设备等发生的高浓度甲烷泄漏排放，目前更多地关注其环境中的甲烷浓度变化监测，并结合通气量来测算排放量。在甲烷浓度变化检测方面，除前述的吸收光谱特性外，还可以利用甲烷的热导和热效特性来测定。

借助高精度测定仪器及系统设备，对各种排放源开展观测是了解其甲烷排放量大小及变化特征最根本的手段。对于稻田、湿地、水体等面源排放，长期及更全面覆盖各种因素变化条件下的排放测定非常有助于提高测定结果整体的代表性。

（二)不同排放源的甲烷排放通量与排放因子

1.稻田和湿地排放

不同排放源的甲烷排放通量差异很大。生长季均处于淹水状态下，每公顷稻田每个生长季排放约400~600千克甲烷，但如果采取中国当前水稻种植中的“大面积分盛期前晒田”的做法，每公顷稻田的甲烷排放会降到200~300千克。自然湿地甲烷排放的差异性比稻田更大，全年温度都较低且水层较浅或季节性排干的湿地，其年甲烷排放为200~ 500千克，深水湿地的甲烷排放则会超过1200千克。在热带地区，沼泽湿地的甲烷排放更高，超过2200千克。海岸带地区的湿地因为盐分含量高，其甲烷排放会比淡水湿地低一些。稻田和自然湿地的甲烷排放受环境变化影响，时间和空间差异性都很大，因此将主要影响因素的作用都考虑在内的模型计算比基于观测结果直接外推具有更强的逻辑合理性。

2.大型家畜排放

牛的排放量主要取决于个体大小和饲喂。集约牧场的奶牛通常个体比较大，泌乳过程中饲料用量和日粮调配比较恰当的话，每头牛每年胃肠道排放约90~140千克甲烷。散养的放牧奶牛排放略低，约为 70~ 90千克。不以生产牛奶为目的的牛，比如肉牛和水牛，其肠道甲烷排放为 40~90千克。羊的肠道甲烷排放机制与牛相似，因体型比牛小得多，单头排放量仅有10~ 15千克。我国饲养量较大的猪，因为不是反刍动物，每头的肠道甲烷排放只有 1.0~1.5千克。

饲养场的动物粪便管理也导致不同强度的甲烷排放。我国饲养场动物，从山羊到奶牛，其粪便管理的甲烷年排放按单头(只 )动物计算，为 0.25~ 6.15千克。每头猪的粪便甲烷年排放约为4千克，比其肠道甲烷年排放高。

3.废弃物、废水排放

废弃物和废水处理的甲烷排放不仅与其有机成分组成有关，还受到处理工艺的影响。垃圾填埋场的排放受诸多因素影响，包括填埋时长、是否覆盖、有无气体收集等。无气体收集装置的未覆盖垃圾填埋场甲烷年排放通量为9.1~34.4kg/㎡，土层覆盖后，甲烷年排放通量会显著降低，约为0.1~4.9kg/㎡。城市废水处理按化学需氧量( chemical oxygen demand，COD)或生化需氧量 ( biochemical oxygendemand，BOD)计，其甲烷排放因子约为7.8~250克/千克化学需氧量(生化需氧量 )

4.煤炭开采排放

每吨煤炭地下开采排放7~12 千克甲烷，而露天矿每吨煤炭开采的甲烷排放约为0.8千克。

煤炭产品本身所含的甲烷在运输和加工过程中也会造成排放，随煤炭挥发性成分不同，这部分排放约为 1.5~6千克甲烷/吨煤。

(三)基于大气甲烷浓度观测的排放源反演

按照观测方式不同，地面浓度观测可以分为近地面观测、廓线观测和大气柱浓度观测。全球大气本底观测网通过精确、系统的地面原位测量，可以很好地表征一氧化碳、甲烷和其他混合良好的温室气体的大气浓度。卫星遥感技术的进步大大提高了甲烷探测的精度和覆盖范围，为研究甲烷浓度的时空变化及源和汇提供了新的数据集。

相比于“自下而上”方法的评估结果，基于大气浓度的甲烷排放反演可以避免对不同排放源的重复计算，可以更加准确地评估国家和地区甲烷排放总量及其变化趋势。其缺点在于当前部分区域观测结果较少。目前，世界气象组织建立的GAW系统由65个国家的200多个本底站组成，主要集中在北美和欧洲地区。我国的温室气体观测网包含了60个高精度观测站点。甲烷排放较多的热带地区仍缺乏充足的地面观测站点。因此，在反演中主要依靠先验清单提供信息，导致同化结果具有很大的不确定性。同时，大气传输模式的误差和不确定性也会影响甲烷排放反演结果的可靠性。