大气科学家警告称，建议的一种旨在从大气中去除甲烷（这种温室气体效能非常强）的“地球工程”技术实际上可能会恶化空气质量，只能为气候带来微小的好处。
随着人类活动产生的温室气体不断在大气中积累，各种地球工程解决方案应运而生。这些方案旨在从全球范围内修改大气，降低碳浓度或减少其温暖影响。
一个最近的想法是将过氧化氢注入大气，声称这将氧化甲烷（CH4），一种强效的温室气体，同时据称会改善空气质量。
这是太美好而不真实吗？
犹他大学的大气科学家阿尔弗雷德·梅尤和杰西卡·哈斯金斯对此表示怀疑，并决定调查这一提案的有效性。他们在1月3日发表的研究结果证实了他们的担忧，并为权衡这种应对气候变化方法的组织提供了重要见解。
梅尤，一位在该校威尔克斯气候科学与政策中心的博士后研究员，表示：“我们的研究表明，提议的技术有效性相当有限，这意味着必须广泛实施才能显著减少大气中的CH4。” “此外，我们的发现表明，扩大这一技术的规模可能会导致负面的空气质量影响，尤其是在冬季的颗粒物污染方面。”
为了进行这项研究，犹他州的研究人员模拟了一个情景，其中一家加拿大公司的专利技术在白天从高度达到600米的塔上喷洒气溶胶过氧化氢（H₂O₂）进入大气——几乎与世界上最高的广播塔一样高。
哈斯金斯，一位大气科学助理教授，解释道：“当过氧化氢暴露在阳光下时，会产生一种叫做羟基自由基（OH）的强氧化剂。它在大气中充当自然清洁剂，促进甲烷转化为二氧化碳（CO₂）。”
甲烷是一种由碳和氢构成的单键分子，不同于大气中的更常见的双键化合物。哈斯金斯表示，羟基自由基在氧化这些双键分子（例如来自树木的异戊二烯或挥发性有机化合物）方面效率更高，因此OH对破坏甲烷的效果并不好。
哈斯金斯表示：“OH与甲烷的反应速度很慢。它与许多其他物质反应。”
甲烷对气候的显著影响
尽管来自化石燃料的二氧化碳在气候变化中受到大量指责，甲烷也是主要的贡献者。最终，甲烷会分解为二氧化碳和水。
甲烷（CH4）是家庭电器和发电中使用的天然气的主要成分，其气候变暖效应在20年内比二氧化碳强76倍。根据国际能源署的数据，尽管甲烷在大气中的存留时间仅为12年，但自工业革命以来，它已造成全球温度上升约三分之一。
人类活动，尤其是与石油、天然气、煤炭操作和填埋场有关的活动，占全球甲烷排放的60%。
虽然加速甲烷氧化可能有助于缓解气候变化，但这种地球工程努力可能会导致负面的环境后果，这是哈斯金斯实验室的关注重点。美国国家科学院最近的一份报告称，去除大气甲烷的意外副作用可能相当大，但尚不太了解。哈斯金斯的研究与报告呼吁对利用大量过氧化氢的技术进行全面审查相一致。
哈斯金斯表示：“这种方法可能为我们争取大约50年的时间，并缓解一些立即的气候变化影响，但之前没有人调查过潜在的副作用。本文是首次评估这种地球工程方法可能带来的空气质量影响的研究。”
地球工程的潜在副作用
改变像地球大气这样复杂的系统具有固有的风险，可能会导致意想不到的问题。
哈斯金斯警告说：“气候系统中存在众多反馈循环。大气化学只是一个领域。改变一个因素可能会在一个领域产生预期的结果，同时在其他地方产生相反的效果。” “我们需要谨慎行事，进行这些类型的评估。这样做是否明智？后果将是什么？”
例如，哈斯金斯强调了人造气体氯氟烃（CFCs）的令人担忧的遗留问题，这些气体耗尽了保护地球免受有害紫外线辐射的臭氧层。
她指出：“在工业中将CFCs用作推进剂和制冷剂的使用导致了臭氧孔的形成。过去40年我们一直在处理此事的后果，而我们可能要到2060年左右才能看到完全解决的臭氧问题，因此我们必须谨慎对待我们的行为。”
梅尤和哈斯金斯利用一种名为GEOS-Chem的全球化学传输模型来模拟从塔释放过氧化氢的提议。他们的目标是预测在三种不同的排放情景下甲烷氧化的程度，这些情景从低到高。
他们的模拟设想在北美部署50座塔。根据公司的计划，中等释放情景涉及每座塔在一年内每天喷洒612克（1.35磅）过氧化氢，每天喷洒10小时。
哈斯金斯解释道：“这种提议的方法根本不会消除大气中任何显著的甲烷。它也不会解决全球变暖。我们发现，50座塔最多只能减少0.01%的年人类相关甲烷排放。要移除50%的人为甲烷，您大约需要352000座这样的塔。这是一个荒谬的数字。即使有50座高排放塔，仍然需要大约43000座。”
与此同时，在冬季空气质量已经很差的地区，颗粒物污染可能会更加严重。
梅尤指出：“未来的研究可能表明，在特定时间和远离大人口的情况下，在甲烷排放源附近设置这些塔的空气质量后果是比较小的。如果这一点成立，那么这项技术（或类似的技术）在应对变暖中可能会产生非常微小的作用，但我们的研究清楚表明，空气质量的后果应该在此类技术的任何实际应用中作为主要考虑。”
