特刊：差异化天然气的科学和技术框架

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Special Issue: Scientific and Technological Frameworks for Differentiated Natural Gas

全球天然气供应链正面临温室气体排放强度监管压力，欧盟甲烷法规等政策推动排放量化需求。研究通过地面传感器、航空监测等技术手段量化甲烷排放，并开发具有时空分辨率的模型以评估不同供应链路径的排放差异，同时关注不确定性评估和减排措施的有效性。

　　

全球天然气购买者越来越倾向于在供应链中寻找温室气体排放强度较低的供应来源。诸如欧盟针对能源行业的甲烷法规等监管和政策，(1)为进口产品的温室气体排放强度标准制定了具体规定。在其他地区，如美国，相关法规也限制了生产、加工和运输设施的排放。(2?5)诸如“零排放目标倡议”(Aiming for Zero Initiative)(6)之类的自愿减排计划也设定了减少石油和天然气行业温室气体（尤其是甲烷）排放的目标。为了区分那些符合这些倡议目标的天然气系统，必须在全球供应链中准确且定量地追踪排放情况。

过去十年间，大量文献通过结合测量数据和建模方法来估算天然气供应链的温室气体排放量。本期特刊(SI)中的论文总结了近期研究成果，并推动了确定天然气系统温室气体排放量的科学进展。这些进展使得能够根据温室气体排放情况对天然气供应链进行区分。该特刊汇集了发表在《美国化学会期刊》《ACS ES&T Air》《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》和《ACS Sustainable Resource Management》上的13篇论文，涵盖了量化天然气供应链排放量以及根据排放情况区分供应链所需的各种工具和测量方法。

在Allen等人的研究(10.1021/acssusresmgt.4c00179)中，他们总结了美国国家石油委员会(National Petroleum Council, NPC)最近对美国天然气供应链温室气体排放情况进行的一项全面评估。(7) NPC是美国能源部的咨询委员会，这项评估是应美国能源部部长的要求开展的。

Roman-White等人的研究(10.1021/acssuschemeng.4c07162)展示了天然气供应链中存在的多种路径，指出从美国气井到进口国的整个过程中，排放情况可能相差近6倍。他们的研究结果主要基于美国政府发布的排放数据，这些数据是通过工程计算得出的。Zhu等人的研究(10.1021/acssuschemeng.4c07255)将甲烷排放测量数据纳入供应链排放估算中，从而建立了基于实测数据的排放清单。

基于实测数据的排放清单需要多尺度上对甲烷排放数据进行解读，本期特刊中包含多篇关于设计及解读用于估算天然气供应链甲烷排放的测量方法的手稿。Jia等人(10.1021/acssusresmgt.4c00333)介绍了用于估算油气生产站点排放的点式传感器连续监测系统设计；Yang和Ravikumar(10.1021/acsestair.4c00227)则探讨了在中游天然气压缩站使用此类系统估算甲烷排放的情况。由于生产和压缩站点配置的不同，点式传感系统的应用方式也存在差异。Ravikumar等人(10.1021/acsestair.4c00237)还介绍了如何利用航空测量数据为压缩站建立基于实测数据的排放清单。Santos等人(10.1021/acsestair.5c00089)将基于实测数据的排放清单的适用范围扩展到了整个生产盆地，而Huang等人(10.1021/acssuschemeng.4c03945和10.1021/acsestair.4c00021)则描述了如何利用常见的航空和卫星测量方法定量评估排放不确定性。

要将实测数据与基于模型的排放估算结果进行比对，需要使用具有与实测数据相同空间和时间分辨率的排放模型。Mollel等人(10.1021/acsestair.4c00168)介绍了一种具备此类空间和时间分辨率的预测模型。一旦建立了基于实测数据的排放清单，有效的排放管理就需要了解排放源的根本原因并制定相应的减排计划。Allen等人(10.1021/acssusresmgt.4c00091)探讨了油气生产盆地中燃烧排放的根本原因；Brown和Zimmerle(10.1021/acsestair.4c00191)介绍了如何将基于实测数据的排放信息整合到管理和减排实践中。Hodshire等人(10.1021/acsestair.5c00024)分析了排放的间歇性对泄漏检测和修复计划效果的影响。

随着监管框架、自愿倡议和科学技术的不断发展，天然气行业正朝着严格量化排放的方向迈进，从而能够根据排放特征区分不同的供应链。在运营和商业环境中大规模实施这些措施，需要透明的技术方法、扩大的技术能力以及从统一定义到标准化方法的全面标准化。如果没有这种协调，所认为的排放性能差异可能只是方法论不一致造成的，而非供应链实际影响的真实反映。

本期特刊凸显了科学界在量化全球供应链温室气体排放方面所做出的技术贡献和严谨性。目前，关于一致报告和验证排放量化方法的协议正在逐步形成。(8) 随着时间的推移，行业和相关方将继续依赖公开、一致且透明的资源，这些资源有助于持续学习、整合专业知识，并使复杂的基于工程的排放模型更加易于理解。这些资源对于建立基于实测数据的排放清单以及生成跨供应链的可靠、一致和可比的信息至关重要。