Ugrás a tartalomhoz

Az éghajlatváltozás okai és következményei

Gelencsér András, Molnár Ágnes, Imre Kornélia (2012)

Pannon Egyetem

5. fejezet - Metán

5. fejezet - Metán

A metán a troposzferikus ózont nem számítva az üvegházhatású gázok között az egyetlen reakcióképes nyomgáznak számít. Légköri koncentrációja napjainkban kb. 1,75 ppm, és az északi félgömbön, ahol forrásainak többsége található, mintegy 5 % többlet figyelhető meg. Múltbeli koncentrációja reakciókészsége ellenére az Anktarktiszon és Grönlandon végzett jégfúrások során vett jégminták légzárványaiból meghatározható. Az ipari forradalom előtt koncentrációja 700 ppb volt (lásd 5.1 ábra), az utóbbi néhány év kivételével folyamatosan növekedett.

5.1. ábra - Jégzárványokból meghatározott metán koncentráció változása az elmúlt 1000 évben. (Raey, 2010).

Jégzárványokból meghatározott metán koncentráció változása az elmúlt 1000 évben. (Raey, 2010).


5.1 A légköri metán forrásai

Eredetének megállapítása 14C izotóp vizsgálatokkal lehetséges. A 14C-izotóp a felső légkörben a nitrogén és a galaktikus kozmikus sugárzás kölcsönhatásából kis mennyiségben folyamatosan keletkezik, és béta-sugárzással bomlik, felezési ideje 5730 év. Így a bioszférában mindenütt jelen van és kimutatható, de a fosszilis energiahordozókban már nem őrződik meg. A vizsgálatok szerint a metán közel 90 %-a biológiai eredetű, főként szerves anyag biológiai lebomlásából, iszap anaerob bomlásából és a kérődző állatok bendőjéből szabadul fel. A lebontást ún. metanogén baktériumok végzik. Ezek a szervezetek szimbiózisban élnek a cellulózt és más szerves anyagot fermentáló baktériumokkal, amelyek a szerves anyagot szén-dioxiddá, alkoholokká, zsírsavakká és hidrogénné alakítják át. A metanogén baktériumok a szén-dioxidból és a hidrogénből metángázt állítanak elő. A metán az üledékből a vízbe kerül, ahol aerob környezetben más baktériumok oxidálják, így 10 m-nél nagyobb mélységű tavakból és tengervízből a metánkibocsátás elhanyagolható. A fő metánforrások a természetes mocsarak és a rizsföldek. A rizsföldekről történő kibocsátás különösen hatékony, mert a metán a rizsnövény szárán keresztül is képes a levegőbe kerülni, ezáltal elkerülni az oxidációt. Az óceánok felszíne aerob jellege ellenére metánra nézve kissé túltelített, és innen az óceánok hatalmas kiterjedése miatt nem elhanyagolható mennyiségben jut ki metángáz a légkörbe.

A nem biológiai eredetű természetes források között az állandóan fagyott talajban (permafroszt) illetve a tenger alatt előforduló metán-hidrát (ún. klatrátok) légkörbe jutása szerepel. Napjaikban ezen forrás intenzitása kicsi, mintegy évi 10 millió tonna, de tekintettel arra, hogy az ilyen könnyen destabilizálható formában előforduló metán mennyisége hatalmas (kb. 100 ezer milliárd tonna), fennáll a veszélye annak, hogy éghajlatváltozás következtében bekövetkező hőmérsékletváltozás e forrásból rövid idő alatt jelentős mennyiségű metánt szabadíthat fel. Az így felszabaduló metán üvegházhatása révén további hőmérsékletnövekedést idézhet elő, ami felszabadulás mértékének további növekedéséhez vezethet. Ilyen önmagát erősítő folyamatra, ún. pozitív visszacsatolásra a természetben számos példa akad, amelyek rövid idő alatt hatalmas változásokat képesek előidézni. Geokémiai kutatások eredményei alapján hasonló már történhetett a Földön mintegy 55 millió évvel ezelőtt, amikor hatalmas mennyiségű metán-hidrát hirtelen felszabadulása katasztrofális mértékű éghajlatváltozást okozott. Az is tény ugyanakkor, hogy az elmúlt 800 ezer évben a rekonstruált hőmérsékleti és koncentrációadatok alapján ilyen hirtelen változás nem történt.

Az antropogén kibocsátás meghatározó formája a kérődzők emésztési folyamata. A kérődzők közül a legtöbb metánt a szarvasmarhák bocsátják ki. A kibocsátott metán mennyisége függ a tartás körülményeitől is: fejlett országokban ridegtartás esetén az éves kibocsátás 54 kg, míg intenzív gazdálkodásban 84 kg jószágonként. Ezzel szemben Indiában és más fejlődő országokban az elégtelen táplálás miatt csak 35 kg az éves fajlagos metánkibocsátás. 2004-ben a szarvasmarha állomány háromnegyedét a fejlődő országokban tartották, éves összes kibocsátásuk 61,3 millió tonna volt, a kérődzők összes metánkibocsátásának ¾-e. A szarvasmarhák mellett a másik fő metánforrás a 172 millió egyedet számláló vízibivaly állomány, elsősorban India, Pakisztán és Kína területén. A vízibivaly állomány fajlagos kibocsátása 50–60 kg közötti, hozzájárulásuk a kérődzők globális kibocsátásához jelenleg 10 % körüli.

A millió egyedet számláló juhállomány fajlagos kibocsátása 5–8 kg/jószág, hozzájárulásuk a globális kibocsátáshoz 5 % körüli. A juhállomány a fejlett országokban 35 %-kal csökkent, de a fejlődő országokban húsz év alatt 18 %-kal nőtt. A kecskeállomány 96 %-a a fejlődő országokban él, számuk 62 %-kal növekedett, elsősorban Kínában, Bangladesben, Pakisztánban és Indiában. Az 5 kg körüli éves fajlagos kibocsátás mellett a kérődzők globális metánkibocsátásából 4,7 %-kal részesednek. A lóállomány az elmúlt 20 évben mind a fejlődő, mind pedig a fejlett országokban csökkent. A lovak emésztőrendszere eltér a szarvasmarhákétól, ezért fajlagos metánkibocsátásuk lényegesen kisebb, 18 kg év-1.

Metánt nemcsak kérődzők, hanem más állatok, például a sertések is bocsátanak ki, igaz, a kérődzőkhöz képest jelentősen kisebb mennyiségben. A sertések éves metánkibocsátása a tartás körülményeitől függően 1–1,5 kg. A kérődzők éves globális metánkibocsátásának listáját India vezeti, megelőzve Brazíliát és Kínát. Az elmúlt 20 évben a kibocsátás globálisan 10 %-kal növekedett, ezen belül a fejlődő országokban 33 %-kal, míg a fejlett országokban csökkent.

Az antropogén források között a rizstermesztés és a kérődzők mellett fontos a fosszilis energiahordozók kitermelése és felhasználása során a légkörbe jutó metán mennyisége (a földgázkitermelés és –szállítás során fellépő veszteség, az olajkitermelésnél keletkező, el nem fáklyázott metán, valamint a szénbányák szellőztetése során a levegőbe kerülő metán) (5.2 ábra).

5.2. ábra - A globális metán emisszió forrásai (Forrás: http://icp.giss.nasa.gov/education/methane/intro/cycle.html).

A globális metán emisszió forrásai (Forrás: http://icp.giss.nasa.gov/education/methane/intro/cycle.html).


Bár égési folyamat, de jellege és alacsony hatékonysága miatt metán szabadul fel a biomassza égetés során, elsősorban a nagy kiterjedésű, nyílt tüzekből, az erdő- és szavannaégetés, valamint a mezőgazdasági hulladékok égetése során. További nem elhanyagolható antropogén forrás a szennyvízkezelés.

Az 5.1 táblázatból kitűnik, hogy napjainkban az emberi tevékenységekből származó metán mennyisége jelentősen meghaladja a természetes forrásokból származó metánét.

5.1. táblázat - Az emberi tevékenységből származó metán kibocsátás. (Forrás: Lowe, 2006).


A források együttesen több mint 500 millió tonna metánt bocsátanak ki évente. A metán légköri koncentrációjából a légkör tömegét figyelembe véve kiszámítható, hogy 4850 millió tonna metán van a légkörben. A két mennyiséget egymással elosztva azt kapjuk, hogy a metán átlagos légköri tartózkodási ideje kb. 9 év.