大气层中的甲烷(CH₄)是第二大温室气体，且从工业化前时期以来，CH₄的摩尔分数增加了一倍以上。化石燃料的开采和使用是CH₄的主要人为来源之一，然而这部分来源的精确定量一直存在争议。

¹⁴CH₄中的C-14可以用来区分化石来源的CH₄（无C-14）和同时期生物来源的CH₄；然而，该方法的一个局限在于，从20世纪中开始，核反应堆也在不断的释放¹⁴CH₄。此外，化石来源的CH₄（1.72x10¹⁴~1.95x10¹⁴ g/年）也分两种，一种是上述的人类活动来源，另一种是自然地质来源（例如自然界渗出源和泥火山），这两种来源的明确划分尚存争议；排放数据显示，后一种约0.4x10¹⁴~0.6x10¹⁴ g/年。也有研究指出，在更新世末期（约11600年前），地质排放CH₄少于0.154x10¹⁴ g/年，但由于该时期的大陆冰川覆盖度大、海平面低、冻土广阔，该数据不能替代当今的情况。

有鉴于此，美国罗彻斯特大学Benjamin Hmiel团队采用工业化前时期的冰核样品对当时大气中¹⁴CH₄含量进行了测试，发现该时期的地质排放甲烷量远低于现有文献估值。

本文要点：

1）从工业化前时期冰核¹⁴CH₄测试计算出自然地质来源的CH₄约0.016x10¹⁴ g/年，最大值为0.054x10¹⁴ g/年（置信区间95%），低于现有估值一个数量级。

2）从以上值进一步推导出人类活动导致的化石源甲烷排放量要高于现有估值约0.38x10¹⁴~0.58x10¹⁴ g/年（约25~40%）。

总之，该研究表明，人类活动导致的化石源甲烷排放量实际上要高于先前研究的估值，人类活动对大气和气候的影响比之前想象的更大。同时，该研究也为制定减排目标提供了新的参考。

图1. 从积雪、冰核样品中分析得到的大气¹⁴CH₄含量。

图2. 化石源CH₄的排放量和化石燃料消耗量随时间的变化。

Benjamin Hmiel et al. Preindustrial ¹⁴CH₄ indicates greater anthropogenic fossil CH₄ emissions. Nature 578, 409–412 (2020).

DOI: 10.1038/s41586-020-1991-8

https://www.nature.com/articles/s41586-020-1991-8