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奶牛放屁与全球变暖的惊人关联：一天 300 升屁可烧开 20 升水
发布时间：2024年12月15日 09时45分37秒 专栏 人已围观
简介全球变暖加剧冰川融化和海平面上升，导致极端天气事件频发，对生态系统和人类生存环境构成严重威胁。...
全球变暖问题日益加剧，导致冰川融化速度加快，海平面每年上升 3.7 毫米，同时也引发了更频繁和强烈的极端天气事件，如飓风和热浪等，这对生态系统和人类的生存环境构成了严重威胁。
那么，奶牛吃的东西与全球变暖有何关系呢？今天，我们就来一探究竟。
**温室气体与牛有何关联？**
我们知道，全球变暖的一个重要因素就是温室气体排放，像二氧化碳（CO?）、甲烷（CH?）和氧化亚氮（N?O）等，它们能够吸收和储存热量，从而导致全球变暖。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的数据，自工业化以来，人类活动已经使全球温度上升了约 1.1°C，而温室气体排放是主要的驱动因素。
国际能源署（IEA）的数据显示，能源行业是最大的温室气体排放源，占全球排放量的 73.2%，其中电力和供热部门占 42%。而农业活动，如畜牧业、稻田种植等，是甲烷和氧化亚氮的重要来源，占全球排放的 17%。水泥生产等工业过程和化学制造约占全球二氧化碳排放的 20%。此外，废弃物处理和填埋场产生了约 3%的甲烷排放。这些排放源相互作用，共同推动了气候变化。
上面提到农业活动产生的甲烷排放占 17%，其中畜牧业本身就贡献了全球温室气体排放的 14.5%，而这其中的很大一部分就来自于牛放屁、打嗝所排放出的甲烷。所以说，牛与温室气体排放确实有着密切的关系。
为什么牛等反刍动物在消化过程中会产生甲烷呢？这主要是因为其胃部，特别是瘤胃内的微生物在分解纤维素和其他碳水化合物时会进行厌氧发酵。这种生物化学反应的副产物之一就是甲烷，通过打嗝和放屁排放到大气中。
甲烷的排放量会因动物种类、饲料种类和饲养方式的不同而有所差异。以奶牛为例，每头奶牛每天可排放约 250-500 升甲烷，约占反刍动物总甲烷排放的 20%。为了减少这种排放，科学家们建议通过调整饲料组成以及改进养殖方式来减缓甲烷的产生，从而降低畜牧业对气候变暖的影响。
**如何减少牛的打嗝放屁？**
考虑到人们对牛肉和牛奶的需求，依靠不养牛来减少排放并不现实，但我们仍然可以找到其他方法。
2021 年，加州大学戴维斯分校的一项研究表明，科学家们在 5 个月的时间里，给 21 头牛的饮食中添加了一种红藻（Asparagopsis taxiformis），仅占总饲料量的 0.2%，结果显示甲烷排放量减少了高达 82%。而在 2024 年 12 月，加州大学戴维斯分校的科学家们又在《美国国家科学院院刊》上发表了新的研究成果。
该研究在美国蒙大拿州的半干旱牧场进行，旨在探索添加含红藻的颗粒补充剂对肉牛甲烷排放的影响。24 头牛被随机分为对照组和处理组，处理组的饲料中添加了 20%的海藻补充剂，其中含有抑制甲烷生成的溴仿。通过排放监测系统，测量了牛的甲烷、二氧化碳和氢气排放，并记录了它们的体重和饲料摄入量。结果显示，处理组的甲烷排放量减少了 37.7%，从 182 克/天降至 138 克/天。
目前来看，只要严格控制溴仿的用量，并对其代谢和残留进行持续监测，其作为饲料添加剂是安全的。但还需要更多的研究来支持这些结论，特别是在长期效应和加工副产物方面。
研究还发现，处理组的氢气排放量显著增加，而二氧化碳排放量略有下降。这表明甲烷生成途径的抑制改变了瘤胃内的代谢过程。总体而言，该研究验证了含溴仿的海藻补充剂在实际牧场条件下减排甲烷的有效性，为实现可持续畜牧业提供了切实可行的解决方案。
这种方法不会对牛的健康、体重增长或乳产量产生显著影响，同时饲养成本的增加也在可接受范围内，具有很强的可操作性。科学家们认为，如果将这种技术推广至全球范围的畜牧业，不仅能够大幅减少甲烷排放，还能在满足全球对牛奶和牛肉需求的同时，实现更加可持续的畜牧业生产。此外，与传统的减排措施相比，海藻补充剂的生产和应用具有较低的技术门槛，有利于推广到低收入地区。
当然，要减少牛的甲烷排放，海藻并不是唯一的选择。还可以通过调整饲粮结构、优化饲养管理、选择适宜品种和生理状态的动物，以及利用植物次级代谢产物（如单宁、皂苷和精油等）、微生态制剂（如酵母菌、乳酸菌和枯草芽孢杆菌等微生物）、有机酸（如苹果酸、延胡索酸和单宁酸等）、无机化合物（3-NOP）以及藻类（海藻和微藻）等多种减排措施来降低甲烷排放。
研究发现，植物次生代谢产物具有甲烷减排作用，如单宁、皂苷、类黄酮和精油等。单宁可以结合瘤胃中微生物外膜上的多糖、蛋白质成分，降低瘤胃微生物的活性，从而减少甲烷气体的产生量。有试验表明，在山羊中使用浓缩单宁可以减少 50%的甲烷排放。在体外批量培养中，随着皂素剂量的增加，甲烷排放减少了 29%，原生动物数量减少了 50%。
**牛屁竟然也能废物利用？**
除了通过改变饲料成分来减少牛的甲烷排放外，直接收集牛排放的甲烷并加以利用也是一种有趣且具有潜力的解决方案。阿根廷国家农业技术研究所（INTA）早在 2014 年就提出了一项创新性研究，即为牛佩戴塑料背包，并通过管子连接其最大的消化器官——瘤胃，从中提取甲烷。
据研究数据显示，每头牛每天可以收集约 300 升甲烷，这些气体经过处理后可以作为一种清洁能源使用。可能你会问，这点甲烷能做什么呢？让我们来简单算一算。
以甲烷用作烧水为例，我们来计算一下 300 升甲烷可以烧开多少水。已知条件如下：
甲烷体积：300 升 = 0.3 立方米。
甲烷的密度：0.656 kg/m?。
甲烷的燃烧热：55.5 MJ/kg。
水的比热容：4.186 kJ/(kg·℃)。
加热效率：假设为 60%。
水的初始温度：20℃。
水的沸点：100℃。
通过计算可得，300 升甲烷可以烧开近 20 升水！
尽管这一技术仍处于概念验证阶段，但它在偏远地区的农场中具有很大的应用潜力。阿根廷作为全球重要的牛肉生产国，拥有超过 5000 万头牛，如果这一技术能够得到规模化应用，将对减少牧业甲烷排放对环境的影响产生重大意义。
**总结**
奶牛放屁和打嗝所排放的甲烷，虽然看似是畜牧业中的寻常现象，但实际上对气候变化有着不可忽视的影响。科学家们通过创新的技术手段，如改进饲料组成、添加海藻补充剂以及开发甲烷收集设备等，为减少温室气体排放提供了有效的解决方案。这些研究不仅在理论上证明了甲烷减排的可行性，更为实际应用提供了宝贵的参考。
或许在未来，随着这些技术的不断成熟和推广，我们能够在不牺牲畜牧业生产效率的前提下，显著减少温室气体排放。
