服务国家“双碳”战略，立足海洋地质调查优势，率先在全国布局起步——
青岛全链条研究海洋甲烷“减排路径”
他们关注甲烷，不仅是大气中的甲烷，更多的是聚焦海洋里的甲烷。他们认为海洋甲烷的重要意义被明显低估，因此在呼吁加以重视的同时，率先在国内开始布局。他们，就是自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所（以下简称“海地所”）的科研工作者。
近年来，海洋甲烷的重要性正在全球气候变化议题中得到越来越广泛的关注。而在全国范围内，青岛是首个从“甲烷减排”的角度进行监测研究，力图为国家“双碳”战略提供新思路的城市。
今年8月，海地所牵头申报的“自然资源部海洋甲烷监测工程技术创新中心”获批建设，标志着全链条布局海洋甲烷监测研究正式在青岛启动。日前，海地所主持研发的深海智能爬行机器人完成总体设计，预计不久即可完成总装，这标志着海洋甲烷监测将再添国产新装备。甲烷减排对我国乃至全球能源和环境安全将产生深远影响，也即将成为新一轮全球性技术竞争的前沿。立足海洋地质调查优势，海地所率先在全国布局起步，正全链条研究海洋甲烷“减排路径”。
海地所利用自主研发的深海着陆器开展海洋监测
被低估的海洋甲烷
从温室气体的角度而言，长期以来，甲烷的受重视程度远远被二氧化碳掩盖了。
“甲烷是地球上仅次于二氧化碳的第二大温室气体，虽然在大气中的含量占比不到二氧化碳的二百分之一，但同等单位质量的增温效应却是二氧化碳的20-80倍。”海地所副所长、自然资源部海洋甲烷监测工程技术创新中心主任印萍说，甲烷减排有望比二氧化碳减排取得更快的控温成效，被视为现阶段减缓全球变暖的最好的“刹车器”之一。
甲烷的排放源较多，既包括生物质燃烧、垃圾填埋场、化石燃料开采等社会生产活动产生的人为源，也包括湿地、天然气水合物（俗称“可燃冰”）等自然资源系统产生的天然源。印萍表示，近年来，世界各国逐步展开了对甲烷的监测、研究及评价工作，但当前对海洋甲烷的研究还明显不足。
“目前大多数的研究工作认为，海洋产生的甲烷占全球甲烷总量不超过10%。这个数值，我们认为被明显低估了。” 印萍分析说，被低估的原因有很多，首先是海洋甲烷调查工作不充分，造成了认知差距；其次是甲烷在海洋中产生、运移和消耗的过程尚不清晰，海洋甲烷的研究不足；再其次，受全球气候变化影响，高原、极地冻土带加剧融化，其中的甲烷正在面临更快速地释放；最后，全球许多国家正在谋划可燃冰的开发工作，在此过程中，海洋甲烷可能面临更大量释放。
海地所研究员、自然资源部海洋甲烷监测工程技术创新中心常务副主任孙治雷用更加具体的数据进行了解释。他说，海底冷泉系统是海洋生命活动最为活跃的地区之一。产生冷泉的因素有很多，但90%以上是因为可燃冰的泄漏。他们初步估算，目前全球因可燃冰泄漏同时正在喷发的冷泉泄漏点数量可能超过十万个。换句话说，进入大气的海洋甲烷通量看起来有限，但储量巨大。可燃冰是海洋甲烷最大的储库，即使不开采可燃冰，它其实也在源源不断向海洋输送甲烷。
“全球海底以可燃冰形式储集了相当于大气甲烷总量数十甚至数百倍以上的束缚态甲烷。” 印萍补充说，海洋是地球上最大的甲烷“反应器”，也是岩石圈甲烷进入大气前的重要“拦截器”。以可燃冰为代表的海底沉积物在甲烷储集效率上的波动，将会深刻影响大气中的甲烷含量水平和全球气候变化的走向。
2021年11月，第26届联合国气候变化大会在英国召开，大会将甲烷减排作为重要议题，我国也承诺在10年内有效控制和减少甲烷排放。“大会签署的《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》，把甲烷减排放在了二氧化碳减排之前，中美就甲烷测量、减排合作等事宜达成了合作意向。”在印萍看来，海洋甲烷的重要性正在得到越来越广泛的关注，加强海洋甲烷排放监测体系建设和清单计量技术研发，已经势在必行。
全链条开展布局
开展海洋甲烷监测研究，海地所不是“白手起家”，而是具有坚实的基础。
“近年来，我们之所以把海洋甲烷作为一个很重要的研究领域，是因为海地所以海洋地质调查研究为主要特色，具备海洋甲烷系统勘查的工作基础，是我们全链条布局海洋甲烷监测研究的最大底气。”印萍表示。
针对可燃冰，海地所长期承担可燃冰资源调查研究，是我国可燃冰基础物性、资源勘查、开发利用、环境效应评价等系统性研究工作的国家队；针对滨海湿地，海地所通过10余年调查，掌握了我国第一手野外观测数据，湿地调查与研究走在国内前列；针对海岸带，海地所建立了我国目前第一个以“海洋地质灾害”为监测研究核心的野外站“舟山野外站”，在近海海洋地质科学研究中极具代表性。可以说，海地所在海洋甲烷的主要分布区都已有相关研究，为后续进一步布局海洋甲烷监测研究奠定了工作基础。
“在海洋甲烷监测装备方面，我们也形成了一套完整的装备技术体系。” 孙治雷说，近年来，海洋甲烷监测设备基本依赖进口，目前国内开展海洋甲烷和二氧化碳传感器研发的单位只有三四家，真的国产研发的设备都没有实现商用。而他们自主研发的海洋甲烷和二氧化碳传感器已经在可燃冰矿区的环境监测中进行了实际使用，同时还研发了多台深海着陆器，可以搭载各类传感器等设备布放在海底进行长时间监测。此外，他们还在主持研发三台水下智能探测机器人，其中一台作业级爬行机器人已完成总体方案设计，预计今年完成总装，明年开始海试，即将投入到海洋甲烷的智能、自主监测工作中。以系列水下传感器、着陆器、水下智能机器人等自主研发海洋装备为基础，海洋甲烷监测可以快速起步。
得益于此，由海地所牵头申报的“自然资源部海洋甲烷监测工程技术创新中心”于今年8月获批立项建设。这是自然资源部以温室气体甲烷为核心的第一个工程技术创新中心，旨在打造我国海洋甲烷监测技术创新高地。该中心的获批建设，标志着全链条布局海洋甲烷监测研究正式启动，我国海洋甲烷测量-监测-清单计量技术体系将逐步建立。
“所谓全链条，是指围绕海洋甲烷的测量、监测、模拟、计量等四个环节，我们都在开展布局，并致力于最终的转化和应用，直接服务国家‘双碳’战略，这在国内绝对是第一家。” 孙治雷解释说，开展海洋甲烷测量，目的是精准测量出海洋、大气等环境下甲烷的绝对含量；开展海洋甲烷监测，目的则是监测海洋甲烷长周期的时空变化，掌握其动态变化规律；开展海洋甲烷模拟，是通过室内模拟明晰甲烷在生产、迁移、消耗等过程的变化，探究其与生命过程和气候变化之间的关系；开展海洋甲烷计量，则是计量出与海洋相关的各行业、各领域人为和自然状态下的甲烷排放量，为后续碳减排、碳交易提供数据支撑。
印萍预测，未来甲烷将会与二氧化碳一起作为国家气候监管、监控指标和社会经济发展的约束性指标，成为重点监管和考核的内容。当前，他们率先在国内全链条布局海洋甲烷监测研究，加快提升甲烷调查监测设备技术的自主研发能力，建立区域性的海洋海岸带甲烷排放监测体系，研发与国际接轨的甲烷温室气体排放清单计量方法和核算标准，必将为我国在国际减排和碳交易谈判中争取主动权。（青岛日报/观海新闻记者 李勋祥）
责任编辑：臧婷
