新一代地球观测信息在天然气水合物研究中的应用展望

地球上蕴藏着巨大的天然气水合物(GasHydrates)矿藏,它可作为一种新的烃类资源来开发利用。天然气水合物中CH4的释放影响全球气候变化。同时,天然气水合物是一种潜在的环境灾害诱发因素。天然气水合物的研究与开发目前在国内外成为研究热点。新一代地球观测信息,如已发射成功的TERRA中的MODIS、MOPITT信息以及即将发射的化学星CHEM为天然气水合物的研究与开发提供了新的技术方法。中国气候观测系统中观测台站观测信息的共享,加速了开发利用新一代地球观测信息的速度,也必将促进新一代地球观测信息在天然气水合物研究中发挥更大的作用。     

天然气水合物地球物理勘探技术研究进展

地球物理勘探技术是天然气水合物成矿研究的三大关键技术之一,备受各国相关研究机构的重视。特别是海洋天然气水合物的勘探,由于埋藏深水海底或地层之中,直接取样的成本和探测范围有限,因此利用有效的地球物理勘探技术显得尤为重要。根据调研成果,天然气水合物地球物理勘探关键技术归类为三大方面:(1)天然气水合物地震采集、处理和解释;(2)天然气水合物岩石物理分析、测井研究与储层建模;(3)天然气水合物AVO正演模拟和地震反演技术研究。并讨论了利用常规海洋地震资料开展宽频高分辨率处理对水合物三维勘探的潜力。     

天然气水合物与全球气候变化的关系

天然气水合物是一种广泛地存在于海底沉积物和陆地高纬度永久冻土带中的矿物,含碳量超过全球所有其他来源有机碳的总和。然而天然气水合物在自然界极不稳定,温压条件的微小变化都会引起其分解而释放出甲烷气体。一般情况下,释放出的甲烷大部分可能会被氧化成CO2而溶解在海水中,进入大气中的量不足以对气候产生影响。只有在发生巨变事件的情况下,如海底大规模的沉积物滑塌,才会将大量的甲烷带到海面并释放到大气中,从而对全球气候和环境产生严重的影响。因此,在开发利用天然气水合物之前,必须有超前的防范措施,以防止或尽可能减少天然气水合物对环境造成的不良影响。     

危地马拉海沟沉积物中(深海钻探84航线)CH_4和 CO_2的碳同位素组成

<正> 格洛玛挑战者号第67次航行时,在危地马拉坳陷区钻入中美(危地马拉)海沟的钻孔中,发现了以笼形水合物形式出现的天然气的标志。深海钻探(DSDP)笫84航线的主要目的之一是按计划研究这个地区的天然气水合物的分布和地球化学。     

海域天然气水合物与传统油气垂向共生关系——以断裂作为输导通道为例

基于全球典型的海域天然气水合物勘探成果,总结了传统油气与水合物烃源条件,并分析二者沿断裂垂向共生关系。研究表明,传统油气藏与天然气水合物藏在一定条件下存在气源共生关系,传统油气藏能为水合物聚集提供物质基础,水合物也可作为盖层为传统油气聚集提供遮挡。按照传统油气藏与水合物藏分布特征,可分为7种沿断裂垂向共生模式。     

天然气水合物形成的地质模式

根据对引起天然气水化合物形成的各种自然过程进行的研究和对天然气水合物在地下深部存在的可能性所作的评价以及根据引用的观测资料，划分出引起天然气水合物形成的低温、海侵、成岩、迁移流、断层、地层削蚀、热液、沉积和海底火山等作用的地质模式，并对这些模式的特征进行了描述。业已证明，最主要的天然气富集模式都是在海底条件下实现的。在大陆和极地陆棚的厚层冰冻岩是也可形成水合物的弱富集。     

木里煤田天然气水合物CO_2排放强度分析

天然气水合物的开采方式与常规化石能源开采方式不同,通常需要从外界注入能量引起水合物原位分解。由于自然界中天然气水合物赋存条件的差异导致原位分解时所需的热量不同,造成一些条件下获取天然气水合物单位有效能量时由天然气水合物排放出的CO2量会高于石油或煤,而过量的CO2排放到大气中会对环境带来十分不利的影响。本文以青海木里煤田聚乎更矿区DK-1钻孔为研究对象,通过适当模型简化,并结合测井获取的相关数据,分别针对天然气水合物133.5~135.5m和142.9~147.7m两个产出层段进行开采能耗的热力学分析与计算。结果表明:两个层段天然气水合物CO2排放强度分别为79.51t/TJ、78.20t/TJ,均大于石油的排放强度,说明这两个层段天然气水合物在热能利用过程中并不具备环保优势。     

海底天然气水合物开采的潜在环境风险及监督监测建议

本文探讨了海底天然气水合物开采在地质灾害、加剧温室效应、破坏海洋生态系统等方面的潜在环境风险,总结了国内外天然气水合物开采的监测手段及内容。基于此,针对我国海底天然气水合物开采现状,提出加强安全性评估、环境本底监测、环境风险预测,推进实现实时、多元化、全过程监测和累积环境影响评估,构建天然气水合物环境影响后评价制度和环境恢复调查机制,建立完善海底天然气水合物开采的生态和地质灾害风险预警体系等建议,为强化海底天然气水合物开采的事前、事中及事后监督监测提供参考与借鉴。     

天然气水合物研究进展

天然气水合物被发现的200多年来,普遍被认为是未来传统能源的替代,对其研究也成为热点。本文在研究前人大量文献的基础上,对天然气水合物研究成果进行了阐述,对影响水合物形成的影响因素及其抑制剂防治水合物危害的方法进行了分析,对进一步深入研究水合物系统知识具有一定指导作用。     

环戊烷水合物体系作为甲烷水合物抑制剂初筛替代手段的实验研究

天然气水合物在油气管道中的堵塞所造成的一系列问题,给安全生产带来了极大隐患,近年来水合物抑制剂的研究与应用得到了广泛关注,但甲烷水合物生成条件苛刻,使得其抑制剂的筛选评价过程风险高,难度大。基于此,提出了利用常压环戊烷水合物体系代替高压低温的甲烷水合物体系进行水合物抑制剂评价与筛选的方法。对比测试了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、Inhibex501及自主研发的KL抑制剂在环戊烷水合物体系中的效果,实验结果表明,同Inhibex501和PVP相比,环戊烷水合物体系中KL具有最优的抑制效果,显著抑制了水合物的成核与生长,最适添加质量分数为1.0%,诱导时间和反应最高温度分别为233.5 min和1.6℃,适用于低、中、高含水率体系。同时,对比测试了3种抑制剂在甲烷水合物体系中的抑制效果,结果表明,KL在甲烷水合物体系同样具有最佳抑制性能,有效减缓了水合物的成核与生长过程。因此判断,环戊烷水合物体系可作为一种初步筛选和评价高效水合物抑制剂的体系。     

Methane Ice Worms: Hesiocaeca methanicola Colonizing Fossil Fuel Reserves

 During a research cruise in July 1997 in the Gulf of Mexico we discovered a gas hydrate approximately 1 m thick and over 2 m in diameter which had recently breached the sea floor at a depth of 540 m. The hydrate surface visible from the submarine was considerably greater than that of any other reported hydrate. Two distinct color bands of hydrate were present in the same mound, and the entire exposed surface of the hydrate was infested (2500 individuals/m²) with 2 to 4 cm-long worms, since described as a new species, Hesiocaeca methanicola, in the polychaete family Hesionidae (Desbruyères and Toulmond 1998). H. methanicola tissue stable isotope values are consistent with a chemoautotrophic food source. No evidence of chemoautotrophic symbionts was detected, but geochemical data support the presence of abundant free living bacteria on the hydrate. The activities of the polychaetes, grazing on the hydrate bacteria and supplying oxygen to their habitats, appears to contribute to the dissolution of hydrates in surface sediments. Received: 16 August 1999 / Accepted in revised form: 19 January 2000     

北京地区MODIS卫星遥感气溶胶资料的检验与应用

利用NASA发布的MODISlevel2产品 ,结合在北京大学多波段太阳光度计观测的数据 ,分析检验了 2 0 0 1 0 1— 2 0 0 2 11北京地区大气气溶胶光学厚度 (5 5 0nm)的变化情况 ,结果表明 ,MODIS卫星遥感的气溶胶光学厚度具有一定的精度 ,在一定程度上可以反映气溶胶污染物较大范围的空间分布 ,对分析有关气溶胶源和区域性输送等问题提供了一个有效的手段     

水合物法分离CO2研究

混合气体在形成水合物时,水合物内的气体组分与气相内不同。CO2溶解度远高于N2、O2、H2等气体,因此水合物法可分离IGCC电厂转换合成气体和普通燃煤电厂烟气中的CO2。分析了气体组成、压力、温度、促进剂和多孔介质等因素对水合物法分离CO2的影响,给出了水合物法的工艺流程示意图,指出采用耦合技术降低操作压力和提高水合速度是今后改进和努力的方向。     

水合物法海水淡化脱盐效率研究

采用水合物生成装置分别加入二氧化碳和甲烷气体通过水合物法进行2组海水淡化实验。每组实验分别提取3次不同反应时间的水合物晶体,检测水合物中Na+、Mg2+、K+、Ca2+、B3+的离子浓度。结果表明:CH4水合物形成过程中,盐离子的脱盐效率与离子半径和所带电荷量呈线性相关性。CO2水合物生成实验中,由于Ca2+与CO2-3反应生成Ca CO3颗粒,故Ca2+离子浓度变化与离子半径和电荷量呈非线性关系。同时提出更全面的水合物法海水淡化中盐离子的排斥机制。较于反渗透传统方法,水合物法具有脱硼效果好的优势。     

Characterization of condensed phase nitric acid particles formed in the gas phase

The formation of nitric acid hydrates has been observed in a chamber during the dark reaction of NO2 with O3 in the presence of air. The size of condensed phase nitric acid was measured to be 40–100 nm and 20–65 nm at relative humidity (RH) 6 5% and RH = 67% under our experimental conditions, respectively. The nitric acid particles were collected on the glass fiber membrane and their chemical compositions were analyzed by infrared spectrum. The main components of nitric acid hydrates in particles are HNO3 3H2O and NO3?? xH2O (x> 4) at low RH, whereas at high RH HNO3 H2O, HNO3 2H2O, HNO3 3H2O and NO3?? xH2O (x> 4) all exist in the condensed phase. At high RH HNO3 xH2O (x 6 3) collected on the glass fiber membrane is greatly increased, while NO3?? xH2O (x > 4) decreased, compared with low RH. To the best of our knowledge, this is the first time to report that condensed phase nitric acid can be generated in the gas phase at room temperature.     

工业废石膏在地基加固中的应用

研究和实践表明:工业废石膏与水泥配合加固软土地基,与单用水泥加固相比,加固土强度可以成倍提高。废石膏的最佳掺量一般为水泥用量的20%左右。用废石膏水泥加固时,其水化物不仅有与水泥相同的水化硅酸钙将松散的土粒胶结成整体,而且还产生钙矾石,其晶体膨胀填充孙隙使加固土强度进一步提高。利用废石膏加固地基不会产生二次污染。     

水合氧化镧吸附除磷的试验研究

以开发新型高效除磷吸附剂材料为目的,以金属水合氧化物MeH(metal hydrate)为试验对象,对所选材料进行了吸附除磷性能评价.通过对多种水合金属氧化物吸附除磷性能的比较研究,发现水合氧化镧LaH(lan-thanum hydrate)具有优异的除磷吸附容量,其吸附容量大约为参照物粉末活性氧化铝的十几倍.该吸附剂的吸附容量随pH值变化显著,在pH=3附近达最大值;吸附等温线较符合Langmuir方程;进行了抗无机阴离子干扰能力测试,给出了干扰离子的影响顺序;该吸附剂对正磷酸根的去除性能优越,但对聚磷酸根的去除效果不理想.试验结果表明,水合氧化镧在平衡吸附容量、pH适应范围等方面与参照物活性氧化铝相比较,具有优异的性能.     

HJ-1A高光谱数据的大气水汽含量反演

环境卫星是中国2008年9月份发射的一颗环境减灾小卫星,星上承载三种传感器,其中的HIS高光谱传感器设有可用于大气水汽含量的反演的通道。目前基于modis的大气水汽含量的反演算法已基本成熟,本文在modis水汽含量反演研究的基础上,探讨了HJ-HSI数据反演大气水汽含量的可行性,并在探讨结论的基础上采用modtran模拟的方法提出了HJ-HSI的大气水汽总量反演算法。通过成功的应用证明了HJ-HSI大气水汽含量反演的可行性。