Количественная оценка выбросов метана жвачными животными: обзор методов

Вклад животноводческих систем, основанных на разведении жвачных животных, в выбросы парниковых газов (ПГ) различается между странами и регионами внутри отдельных стран. Выбор подхода к количественной оценке выбросов ПГ, в частности метана (CH4), вызывает вопросы о правильности составления кадастров выбросов и, что, возможно, важнее, о наиболее эффективных способах сокращения выбросов CH4. В этом обзоре описаны существующие методы измерения и оценки выбросов CH4 жвачными животными и образующимся навозом в различных масштабах и условиях. Измерения CH4 часто проводят в исследовательских условиях с помощью классических методик, разработанных для изучения биоэнергетики, например методов газообмена с использованием респирационных камер и головных камер. Эти методы отличаются высокой точностью, но применимы лишь в исследовательских условиях: они дороги, трудоёмки и позволяют обследовать лишь небольшое число животных. Для измерения выдыхаемого CH4 у отдельных животных, содержащихся в помещениях поодиночке или группами либо находящихся на выпасе, используют кормовые станции с фиксацией головы, например систему GreenFeed. Этот метод требует регулярного посещения станции животными на протяжении суток измерений и достаточного числа дней сбора данных. Метод газа-трассера применим для измерения CH4 у отдельных животных на открытом воздухе, поскольку для него необходимо обеспечить низкий фоновый уровень концентрации газа. Микрометеорологические методы, например лазеры открытого типа, позволяют измерять выбросы CH4 на больших площадях и у большого числа животных, однако имеют ограничения, в том числе требуют проведения измерений в течение длительного времени. Измерение выбросов CH4 из навоза зависит от типа хранилища, условий содержания животных, концентрации CH4 внутри и за пределами исследуемой зоны, а также интенсивности вентиляции. Последняя, вероятно, вносит наибольший вклад в неопределённость измерений. На больших территориях применяют самолёты, беспилотные летательные аппараты и спутники в сочетании с методом трассерного потока, обратным моделированием, анализом изображений и лидарным сканированием (лазерным обнаружением и определением дальности), однако проверка этих методов пока отстаёт. Подходы «снизу вверх» к оценке выбросов CH4 основаны на эмпирическом или механистическом моделировании и позволяют количественно оценить вклад отдельных источников — кишечной ферментации и навоза. Подходы «сверху вниз», напротив, оценивают количество CH4 в атмосфере с помощью пространственных и временных моделей, учитывающих перенос газа от источника к точке наблюдения. Хотя результаты этих двух подходов к оценке редко совпадают, их сопоставление помогает выявлять пробелы в знаниях и определять направления дальнейших исследований.