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可燃冰:未来的替代能源

 天然气水合物,又被称作“可燃冰”、“固体瓦斯”、“气冰”, 主要气体成分为甲烷。
       可燃冰是一种具有商业开发前景的重要战略资源,具有三大优点:一、埋藏浅。天然气水合物矿藏赋存于海底以下0米~1500米的沉积层中,而且多数赋存于自表层向下数百米(500米~800米)的沉积层中;陆上,天然气水合物矿藏一般距地表200米~2000米深处。二、能量密度高。在标准状态下,天然气水合物分解后气体体积与水体积之比为164∶1,能量密度是常规天然气的2~5倍,是煤的10倍。三、洁净。它所含的杂质比常规天然气更少,燃烧后几乎不产生污染物质。可燃冰广泛存在于各个区域,在许多天体(如天王星、土星以及哈雷等慧星头部)及其卫星都存在可燃冰。地球上大约有27%的陆地是可以形成可燃冰的潜在地区,而在世界大洋水域中约有90%的面积也属这样的潜在区域。陆地上的可燃冰主要分布于高纬度极地永久冻土带之下,或者大陆边缘的斜坡和隆起处。海洋中可燃冰主要赋存于陆坡、岛坡和盆地的上表层沉积物或沉积岩中。
        目前,世界上一百多个国家已发现了可燃冰存在的实物样品和存在标志,其中海洋78处,永久冻土带38处。已发现的可燃冰矿藏主要分布在美国和加拿大沿海地区、危地马拉海岸、俄罗斯的东部、日本海域、印度洋和中国南海等地区。由于采用的标准不同,不同机构对全世界可燃冰储量的估计值差别很大。乐观估计,1986年A. A.特罗菲姆克认为可燃冰资源量为全球化石燃料资源量的2倍,且绝大多数分布在海洋中。目前,最新的估算要比A. A.特罗菲姆克的估算减少很多,不过其资源量仍然相当于目前全世界油气总资源量,相当巨大。即使其经济可采储量只有总资源量的1%~2%,也将成为一种巨大的能源来源。我国可燃冰也很丰富。中国的东海海域、南海海域和青藏高原也具有可燃冰分布的广阔前景。据测算,我国南海可燃冰的资源量为700亿吨油当量,约相当我国目前陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。据国土资源部专家估计,我国陆域可燃冰远景资源量至少有350亿吨油当量,可供中国使用近90年,而青海省的储量约占其中的1/4。
       可燃冰在资源方面显得非常重要,但它的开发与利用也会给人类带来一系列的环境问题。
      首先,可燃冰与温室效应有着密切联系。甲烷的温室效应比二氧化碳要大21倍。虽然目前大气中的甲烷的总量仅为二氧化碳总量的5‰,但甲烷对温室效应的“贡献”占到15%。在开采可燃冰过程中,如果向大气中排放大量甲烷气体,这必然会进一步加剧全球的温室效应,极地温度、海水温度和地层温度也将随之升高。这会引起极地永久冻土带之下或海底的可燃冰自动分解,大气的温室效应会进一步加
剧。
       其次,近年来研究者不断发现,因海底可燃冰分解而导致斜坡稳定性降低是海底滑坡产生的另一个重要原因。
       此外,如果在开采过程中向海洋排放大量甲烷气体,将会破坏海洋中的生态平衡。甲烷与海水发生化学反应后,海水中O2含量降低,一些喜氧生物群落会萎缩,甚至出现物种灭绝;另一方面会使海水中的CO2含量增加,造成生物礁退化,海洋生态平衡遭到破坏。
      在没有解决开发天然气水合物对自然界环境的影响问题之前,它还不能像常规一次性矿产资源那样被大量开采。随着常规能源的日益减少和科学技术的发展,天然气水合作为庞大的能源储备在人类社会的发展过程中必将发挥重要的作用。对于可燃冰的研究,中国是一个后来者,但是经过多年的不懈努力,目前我国不仅取得了可燃冰实物样品,而且在技术装备方面,通过国家“863”计划“天然气水合物探测技术”等课题的研究,在可燃冰地震采集技术、地震识别处理技术、船载地球化学探测系统和保真取芯钻具等方面取得了显著进展,初步形成了适合中国海域特点的天然气水合物探测技术系列。作者:胡文瑞 

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