想不到，“打嗝、放屁”還能影響碳排放 ｜ 科學(xué)小館兒

看到這個圖，大家覺得這是在干什么，是給牛做熱氣球飛行前的準(zhǔn)備，還是萬圣節(jié)牛也在舉辦化裝舞會？

當(dāng)然都不是！這個裝置是在收集牛屁！（沒錯，就是你想的那個屁）這個裝置有一個專業(yè)的名稱“牛屁采集包”。至于為什么要發(fā)明這個裝置，今天就跟著胖科一起來看看吧！

牛屁是什么，為什么要收集？

牛是草食動物，為了分解植物和高纖維飼料中的纖維素、木質(zhì)素等營養(yǎng)物質(zhì)，牛利用瘤胃，網(wǎng)胃，瓣胃，皺胃四個胃室反芻，充分消化食物。反芻就是牛把吃下去到達(dá)胃部的食物，逆流至口腔進行二次咀嚼，讓未徹底消化的植物再次回到胃部，促進食物充分分解。

靠機械的咀嚼，植物的營養(yǎng)還是難以被牛完全吸收，這里就需要提到大家的好伙伴——微生物，牛的胃里有400多種微生物，它們大多寄生于牛的第一大胃瘤胃。

經(jīng)過微生物分解后的食物，會經(jīng)過反芻再次到達(dá)牛的口腔之中，經(jīng)過牛再次咀嚼后到達(dá)網(wǎng)胃，瓣胃，最后會到達(dá)牛的皺胃。皺胃和人類的胃功能相似，會分泌胃酸，不過胃酸的酸性不強，只能殺死少數(shù)不耐酸性的微生物，之后食物經(jīng)過消化系統(tǒng)，被排泄到體外。

在這四個胃室中，瘤胃可以說是飼料加工廠，飼料中70到85%的可消化物和50%粗纖維在瘤胃內(nèi)消化。瘤胃中的飼料在細(xì)菌、產(chǎn)甲烷菌、真菌與原蟲等多種微生物的作用下，充分分解并發(fā)酵產(chǎn)生氣體，主要成分為：二氧化碳、甲烷、氫氣以及氮氣等，這些氣體不能被動物利用，便以打嗝和放屁的形式排出體外，而甲烷和二氧化碳都是重要的溫室氣體，會導(dǎo)致全球氣候變暖。

聰明的讀者看到這里是不是已經(jīng)明白了本文開頭是留下的那個疑問呢？“牛屁采集包”就是為了防止牛打嗝和放屁中的甲烷和二氧化碳?xì)怏w排放到空氣中而“量身定制”的裝置。飼養(yǎng)員會在在牛的后背裝上一個紅色的塑料箱，將其與一根插入牛胃部的管子相連，搜集牛打嗝和放屁排放出的氣體。這種“牛屁包”最多可收集300升甲烷，研究人員可以將這種甲烷轉(zhuǎn)化為供汽車燃料使用的“天然氣”，最多可供一輛汽車行駛24小時，不過此裝置目前還處于研究階段，沒有大范圍的進行投放使用。

看到這里，有的小伙伴還有有一個新問題，反芻動物還有很多，是不是它們都會排放溫室氣體呢？對的，據(jù)研究發(fā)現(xiàn)牛，羊、鹿等反芻動物的屁中也含有溫室氣體，只不過會相對少一些。

牛打嗝更值得關(guān)注！

其實，提到溫室氣體大家的第一反應(yīng)都是二氧化碳，論排放量，二氧化碳確實是最普遍的溫室氣體，盡管甲烷的總量遠(yuǎn)不及大氣中二氧化碳的總量，但每分子甲烷的溫室效應(yīng)潛能卻是二氧化碳的25倍。所謂溫室效應(yīng)潛能其實是一個指數(shù)，一般是指100年的時間年內(nèi)，以二氧化碳為基準(zhǔn)，各種溫室氣體能造成的溫室效應(yīng)。這主要取決于該化學(xué)物質(zhì)對紅外線的吸收能力和在大氣中的壽命長度。而甲烷，不僅對紅外線的吸收能力強大，在大氣中的壽命也很長，一般能在空氣中停留9-15年。

事實上，牛釋放的甲烷氣體中，有90%到95%來自于口腔，而另外的5%到10%則是以糞便和放屁的形式釋放。也就是說，在造成溫室效應(yīng)這方面，牛打嗝可比牛放屁厲害多了。

溫室氣體哪家強？

比起化石燃料排放的甲烷，畜牧業(yè)的甲烷本身是地球碳循環(huán)的一部分。牛食用的牧草在瘤胃被發(fā)酵后，10-20年左右就能被分解成水和二氧化碳，被植物進行光合作用重新吸收，完成碳循環(huán)，這個過程沒有額外產(chǎn)生碳排放。

而燃料行業(yè)的甲烷則是把被儲存的碳釋放出來，因此相比畜牧業(yè)，燃料行業(yè)的甲烷排放更加急需解決。因此，盡管我們不必談牛色變，但采取有效措施減少反芻動物甲烷排放量已不能被忽視。

減碳行動這樣做！

研究發(fā)現(xiàn)，減少反芻動物甲烷生成的渠道主要有以下三種：一是減少甲烷菌的數(shù)量，二是爭奪H2，將H2向其它物質(zhì)轉(zhuǎn)化，三是降低甲烷生成過程中酶的活性。這三個渠道都可以在營養(yǎng)方面進行調(diào)控。在甲烷生成的營養(yǎng)調(diào)控方面，可通過改變?nèi)占Z種類，調(diào)節(jié)日糧的精粗比例或能量與蛋白的平衡，控制動物采食量，在飼料中添加各類飼料添加劑，或者通過添加化學(xué)物質(zhì)等調(diào)節(jié)瘤胃PH等途徑，減少代謝及轉(zhuǎn)化途徑的進行從而降低甲烷的生成量。

我國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。為實現(xiàn)這個目標(biāo)，我國從2005年就開始參與國際碳交易市場，截至2020年12月31日，包括后來加入的福建省，8個試點碳市場配額現(xiàn)貨累計成交4.45億噸，成交額104.31億元，交易價格每噸23.5元，另外，全國核證自愿減排量（CCER）累計成交2.68億噸。

除此之外，我國還將繼續(xù)強力推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，加快構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系，鞏固提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力等方面，全面加快推進經(jīng)濟社會的全面綠色轉(zhuǎn)型。

碳減排是我們每個人力所能及的事情，在不降低生活水平的前提下，居民生活能源中還有巨大的節(jié)約空間。住宅、交通和家用電器等的節(jié)能都是我們在日常生活中涉及到的方方面面。

創(chuàng)作團隊：中國科學(xué)技術(shù)館新媒體團隊

審核專家：紀(jì)十 生命領(lǐng)域觀察者，知名生物學(xué)科普作家