根据新研究,由于人类活动,大气中的氢分子(H2)水平在现代时期显著上升。科学家分析了南极冰芯中被困的空气样本,发现大气中的氢在20世纪期间增加了70%。尽管最近的空气污染法试图控制化石燃料排放,但氢排放量仍在继续上升,没有减缓的迹象。氢分子是大气中的自然成分,由于甲醛的分解而产生,但它也是化石燃料燃烧的副产品,特别是来自汽车尾气和生物质燃烧。
氢本身不会在大气中捕获热量,但它可以间接影响甲烷和臭氧的分布。甲烷和臭氧是仅次于二氧化碳的最重要的温室气体,这意味着全球氢水平也可以扰动气候。尽管如此,大气氢的来源和汇很少被研究。我们甚至没有对工业时代以来人类排放了多少氢有一个好的估计。当前的研究是第一个提供可靠数据的。1852年至2003年间,南极洲南极附近的空气样本表明,大气氢从每十亿分之330增加到每十亿分之550。
地球科学家John Patterson解释说:“老化空气被困在冰盖上的常年积雪中,采样它为我们提供了大气成分随时间变化的非常准确的记录。”我们的古大气氢水平重建极大地增强了我们对工业革命开始以来人为排放的理解。事实证明,我们可能严重低估了我们的氢排放量。近年来,一些尾气排放通过使用催化转化器得到了缓解,理想情况下,我们也会看到氢排放量减少或甚至趋于平稳。然而,大气中的氢水平几乎不间断地继续上升。
Patterson说:“我们可能低估了非汽车来源的气体。”相反,必须有另一个快速增长的来源正在抵消我们在汽车行业的进展——我们只是不知道它来自哪里。这不是唯一一个识别出这种差异的数据集。先前的研究也显示,从2000年到2015年,氢气持续上升,与其它形式的尾气污染趋势不同。就人为排放而言,氢排放主要被认为是来自汽车尾气,但工业过程中的氢泄漏很少被考虑。
没有人直接测量过这些过程中泄漏了多少氢,但初步估计表明这可能是显著的。研究人员估计,1985年至2005年间的10%泄漏率将占到近期氢排放量上升的大约一半。他们不能确定这就是氢的来源——煤炭燃烧的氢排放也严重缺乏研究——但作者认为值得进一步调查。特别是由于绿色氢过程,如果有一天扩大规模,可能会导致大量泄漏,正如一些气候科学家和环保主义者所希望的那样。这不是一个新的担忧。
这是科学家多年来一直在指出的一个问题。如果氢有一天从工业化的氢气厂泄漏,专家们担心它可能会增加我们大气中甲烷的寿命,这是一种比二氧化碳强20倍的温室气体。尽管如此,即使有少量泄漏,全球氢经济可能比我们现有的基于化石燃料的能源系统对气候的影响要小得多,研究人员估计。科学家们现在正在寻找我们似乎一直忽视的氢的神秘来源。如果其中至少有一些是泄漏,那么绿色氢的未来可能会有一个需要解决的问题。
该研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。