近日，美国环保协会和康奈尔大学的研究人员使用配备高精度甲烷传感器的谷歌街景汽车进行巡逻测试。结果发现，氨化肥厂的甲烷排放量是该行业自我报告估计的100多倍，也大大高于美国环保署的估计。
美国化肥厂
谷歌街景车携甲烷传感器监测美国化肥厂
专业人士预测，在20年内，甲烷的全球变暖潜力可能是二氧化碳的84倍。近年来，天然气的使用量与日俱增，而天然气的主要成份正是甲烷，相比二氧化碳，甲烷对全球变暖的影响更大。因此，天然气对气候变化的促进作用可能比以前认为的更大。
迄今为止，科学家们已对多种场合，包括从提取天然气的井场到下游的发电厂和市政管道的甲烷排放进行了测量。在最新研究中，为了评估下游工业的甲烷排放情况，研究人员将重点放在化肥行业。该行业使用天然气作为燃料，且天然气也是氨和尿素产品的主要成分之一。美国只有十几家工厂生产氨肥，这些工厂通常位于公共道路附近，可以通过移动传感器对其排放情况进行监测。
携带有甲烷传感器谷歌街景车，资料图
据了解，研究人员在每一辆谷歌街景车上，都配备了一个高精度的甲烷传感器。这些街景车在美国中部6个具有代表性的化肥厂附近的公路上行驶，以量化甲烷排放。一旦在工厂的下风处检测到高浓度的甲烷羽流，他们就会环绕该设施几十圈来测量排放。
甲烷传感器的原理、类型与简单应用
目前，常见的甲烷传感器类型主要有红外式甲烷传感器和激光式甲烷传感器两类。
图左为红外甲烷传感器，图右为激光甲烷传感器。资料图
其中，红外甲烷传感器用非色散红外（NDIR）原理对空气中存在的甲烷进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，性能稳定、寿命长。目前，此类传感器使用方便，内置温度传感器进行温度补偿，可直接用来替代催化燃烧元件，广泛应用于存在可燃性、爆炸性气体的各种场合。
而激光甲烷传感器则以激光器为检测元件，是一种利用合适的微功率激光能被不同浓度的甲烷所吸收原理而设计的高精密甲烷传感器。此类传感器具有体积小、功耗低、性能稳定、传感器元件寿命长、灵敏度高等特点，可连续检测空气中的甲烷浓度，并将相关数据实时传输。同时，该传感器还具有内部温度和气压检测的功能。
美国氨肥工厂分布图，资料图
移动传感器在环境监测方面的未来展望
借助甲烷传感器监测技术，该团队发现，平均而言，氨肥工厂使用的气体有0.34％会排放到大气中，将这6个工厂的排放率扩大到整个行业，可以得出，每年氨肥行业的甲烷排放总量为280亿克，比该行业自己报告的每年2亿克的估值高100多倍。此外，这个数字也远远超过美国环保署80亿克甲烷的估计值。
该研究表明，采用移动传感器进行气体检测，是一种可靠且经济的可行方法。这是因为空气污染式扩散性的，在检测过程中，即使无法进入私人土地，传感器技术也能够让研究者了解工厂的清洁程度。
甲烷传感器的检测数据，可确定重要的排放源，并实现快速有效的缓解。由此，研究团队也对移动传感器在未来的广泛应用持乐观态度，比如，可以把这些传感器部署在校车、邮政卡车等车辆上，以描述污染源和污染率，从而影响政策制定者。