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1.
深海溶解甲烷浓度数据连续获取的方法技术,对于海洋环境和天然气水合物开发过程中甲烷扩散作用及通量的动态监测,具有重要的科学意义和实际应用价值。本文较详细地介绍了依据"海水脱气、气体样品定量输入、电化学高精度检测"技术思路,采用"增压排液整机系统控制的海水循环、减压稳流、气液分离、烃类组分高精度检测技术改进"方法,研发"深海甲烷电化学原位长期监测技术"的关键环节和技术方法。结合原位传感器在胶州湾港口为期94天底水长期监测实验获取的数据成果,对原位传感器的技术性能、数据质量、地质效果进行了研究评价。结果表明:(1)原位传感器量程甲烷指标达到0.01～10 000 nmol/L,灵敏度达到0.01 nmol/L,对烃类组分检测具有较好的稳定性和选择性;(2)监测水域溶解甲烷数值范围19.01～106.87 nmol/L,正常甲烷背景32.41 nmol/L,局部异常甲烷背景80.60 nmol/L,资料显示异常与污水排放过程对海水环境污染有关;(3)实测甲烷数据成果地球化学特征与胶州湾海域海水环境以往调查研究成果符合,证明了实测数据的客观性和科学性;(4)海试监测试验成果证明,原位传感器测试性能可靠、结构设计合理、设计思路科学,基本具备了海洋科学调查中对海水甲烷浓度数据获取的能力,在未来海洋天然气水合物开发过程中对甲烷扩散作用的动态监测及深海甲烷浓度通量的长期监测中,具有实际应用价值和科学意义。 相似文献
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随着海底环境的变化以及全球变暖的加剧,天然气水合物分解释放出大量甲烷到海洋中,其中一部分甲烷会穿过海水释放到大气中,导致大气中的温室气体增加,从而加剧了全球暖化。本文从甲烷的释放和运移路径角度梳理和总结了甲烷对海洋生物的直接和间接影响。首先,水合物分解释放甲烷,在海底形成冷泉渗漏区,滋养了一批特殊的生物群落,而甲烷是其形成生命元素中不可或缺的要素,由此繁衍形成了冷泉生态系统。其次,甲烷释放到海水中会引起海水酸化,海水酸化不仅会导致钙化生物合成碳酸钙外壳受阻,还会加速已生成外壳的溶解。最后,甲烷作为强温室气体释放到大气中还会加剧全球变暖;此外,极地冻土层的融化也会使得冻土区天然气水合物分解,导致大量甲烷进入大气中,从而致使海水暖化,海水的暖化又会对海洋生物的生存、代谢、繁殖、发育和免疫应答等多种生命活动造成影响。以上认识为进一步研究甲烷对未来海洋生态系统的影响提供重要参考信息。 相似文献
3.
本文自行研制了一套甲烷水合物合成装置,模拟海洋环境甲烷水合物的生成过程,对该过程水合物生成位置、形态、反应时间、环境温压条件进行观测,同时连续测试体系海水中常量离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+、C1-、SO42-的浓度及海水盐度,探讨水合物生成过程的温压变化及离子浓度变化之间的关系和离子浓度的变化规律.结果表明,海水中甲烷水合物生成具有很大的随机性,在相同的初始条件下可能有不同的水合物成核、聚集过程;甲烷水合物在生成过程中,耗气量不断增加,孔隙水的盐度和海水中常量阴阳离子的浓度也在不断增加,这种变化具有较高的线性相关性(相关系数为0.9848～0.9950),且不受甲烷水合物生成位置及状态的影响;在水合物生成过程的微环境下耗气量相同时,离子浓度存在细微的差异.这些特征为通过测定海底水合物周围孔隙水中常量离子的浓度初步推算水合物的甲烷耗气量提供了依据. 相似文献
4.
《地学前缘》2017,(6)
在分析研究国内外海洋底水原位探测技术的前提下,详细阐述了自主研发的"海水溶解气甲烷原位探测技术成果"的研发思路、关键技术和与国外技术的区别;结合该技术在我国南海北部水合物赋存区获得海洋底水原位甲烷测试数据以及现有分层海水技术在南海北部表层海水和台西南盆地底层海水中甲烷测试数据,进行了水合物勘探中分层海水甲烷指标地球化学特征和不同海水测量方法技术在天然气水合物勘探中指示作用的研究和评价,旨在为天然气水合物中海水地球化学勘探方法的选择和发展方向提供参考依据。结果表明:(1)表层海水溶解气甲烷异常在区域水合物远景区中具有10~50nmol·L~(-1)的绝对甲烷浓度和面积较大(上千km~2)的区域地球化学特征;(2)底层海水甲烷异常背景值一般具有100nmol·L~(-1)以上的绝对甲烷浓度和面积较确定的局部地球化学异常特征;(3)海洋底水原位甲烷地球化学异常数据在水合物赋存区上的异常具有300~800nmol·L~(-1)的绝对甲烷浓度并具有高衬度异常特征。勘探技术成果显示:(1)常规技术和CTD技术获取的表层海水异常能够筛选水合物勘探远景区;(2)底水原位技术和台湾的岩心钻探技术(core top water)获取的底水地球化学异常与地下烃类聚集体渗漏相关,并有以生物成因气为主的同位素特征,因此该异常能够显示与水合物相关的甲烷渗漏地,为水合物赋存区段的识别提供依据。海水原位地球化学勘探技术在水合物海水地球化学勘探中具有广阔的应用前景。 相似文献
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《地学前缘》2017,(4):89-101
2011—2015年对东沙和神狐水合物钻探区进行了连续5年7个航次的海上调查工作,获取了大量研究区海水水文、水化学及溶解甲烷含量数据,为天然气水合物勘查与试采环境评价提供了良好的基础数据及采前环境基线。调查期间,研究区海水甲烷浓度范围为0~31.4nmol·L~(-1),平均浓度为6.7nmol·L~(-1),高于全球平均海水甲烷浓度,表明南海海水甲烷浓度本底值高于全球平均水平;研究区海水溶解甲烷浓度及其分布特征不受区域海水水文特征、海水化学特征及季节等因素影响,且表层海水-大气甲烷交换并非单一的汇或者源的关系,而是根据时间的不同,海水-大气甲烷交换存在汇源转换;综合调查结果表明,研究区甲烷渗漏对海水、大气甲烷含量没有明显影响,且水合物钻探对区域环境没有明显的影响。 相似文献
6.
西太平洋上层海水溶解甲烷浓度及碳同位素特征研究 总被引：4，自引：0，他引：4
对西太平洋上层海水溶解甲烷浓度的研究结果表明，该海域海水甲烷相对于大气甲烷是强烈过饱和的。甲烷浓度及碳同位素组成特征表明这部分甲烷为生物成因。该海域海－气交换过程中甲烷通量在０．７～１０．４ｎｍｏｌｍ－２ｓ－１，明显高于其它开放海域。 相似文献
7.
天然气水合物是一种新型的洁净能源。甲烷天然气水合物是储量最丰富的一种类型,常出现在深海中或极地大陆上,其生成的过程中会发生同位素的分馏效应。通过实验室模拟水合物生成的过程,利用天然海水与甲烷或二氧化碳气体反应,以及更接近实际生成环境的甲烷-海水-沉积物动态聚散实验,对甲烷水合物和二氧化碳水合物生成前后δ13C值进行测定,研究水合物生成过程中δ13C的变化情况。实验证明,水合物反应中碳同位素分馏是存在的,其变化程度明显小于氧同位素和氢同位素。甲烷水合物碳同位素的分馏系数αC的值为1000 3~1000 9。二氧化碳水合物生成反应后气相的碳、氧同位素变轻,重同位素趋向于进入水合物中,二氧化碳水合物碳同位素的分馏系数αC的值为1000 7~1001 2。海水中溶解的CO2气体在甲烷水合物形成过程中会被水合物捕获,从而使得δ13CDIC值变小,重的碳同位素趋于进入水合物中,而较轻的碳同位素留在海水中。但由于海水中含有的溶解CO2气体有限,经过多轮水合物动态聚散后δ13CDIC值的变化幅度会越来越小。 相似文献
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9.
土壤甲烷吸收汇研究进展 总被引：12，自引：0，他引：12
人类活动导致大气中温室气体浓度增加,是全球气候变暖的主要原因之一。由于陆地生态系统中通气状况良好的土壤是甲烷最大的吸收汇,研究吸收汇强度及其影响因素对估算大气中甲烷储存增量、采取措施增强土壤吸收汇的强度是很有意义的。综述了全球透气土壤吸收甲烷总量及土地利用变化、农业措施对甲烷吸收汇的影响。 相似文献
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微生物介导的土壤甲烷循环及全球变化研究 总被引：9，自引：0，他引：9
甲烷是主要的温室气体之一, 目前在大气中的含量达1.7×10-6m3·m-3, 比工业革命前增加了115%, 并以1%年增长速度稳定增长. 甲烷吸收太阳远红外光的能力比CO2高20～30倍, 对全球增温的贡献率达15%. 多年来对大气甲烷的产生、转运和循环以及调控的研究表明, 80%以上的甲烷是通过微生物的活动产生的, 一部分在进入大气前被微生物吸收利用, 这样, 大气中甲烷的净含量绝大部分是甲烷产生微生物和甲烷营养微生物相互作用的结果. 因此, 研究甲烷产生菌和甲烷氧化菌的活动规律和生态学特征, 有利于揭示微生物介导的甲烷循环过程, 并探索减排的措施. 已知有80多种甲烷产生菌和100余种甲烷氧化菌, 它们的种类和生态多样性比较广泛, 环境差异和波动影响它们的生理代谢活性, 从而导致甲烷排放的波动性和不确定性. 在未来全球变化条件下, 天然湿地作为重要的甲烷源之一, 如何响应和反馈环境的变化是研究的重点领域. 相似文献
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Tobias F. Ertefai Verena B. Heuer Christoph Vogt Jeffrey Seewald 《Geochimica et cosmochimica acta》2010,74(21):6033-6048
Sorption of volatile hydrocarbon gases (VHCs) to marine sediments is a recognized phenomenon that has been investigated in the context of petroleum exploration. However, little is known about the biogeochemistry of sorbed methane and higher VHCs in environments that are not influenced by thermogenic processes. This study evaluated two different extraction protocols for sorbed VHCs, used high pressure equipment to investigate the sorption of methane to pure clay mineral phases, and conducted a geochemical and mineralogical survey of sediment samples from different oceanographic settings and geochemical regimes that are not significantly influenced by thermogenic gas. Extraction of sediments under alkaline conditions yielded higher concentrations of sorbed methane than the established protocol for acidic extraction. Application of alkaline extraction in the environmental survey revealed the presence of substantial amounts of sorbed methane in 374 out of 411 samples (91%). Particularly high amounts, up to 2.1 mmol kg−1 dry sediment, were recovered from methanogenic sediments. Carbon isotopic compositions of sorbed methane suggested substantial contributions from biogenic sources, both in sulfate-depleted and sulfate-reducing sediments. Carbon isotopic relationships between sorbed and dissolved methane indicate a coupling of the two pools. While our sorption experiments and extraction conditions point to an important role for clay minerals as sorbents, mineralogical analyses of marine sediments suggest that variations in mineral composition are not controlling variations in quantities of sorbed methane. We conclude that the distribution of sorbed methane in sediments is strongly influenced by in situ production. 相似文献
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Although the sediments of coastal marine mangrove forests have been considered a minor source of atmospheric methane, these estimates have been based on sparse data from similar areas. We have gathered evidence that shows that external nutrient and freshwater loading in mangrove sediments may have a significant effect on methane flux. Experiments were performed to examine methane fluxes from anaerobic sediments in a mangrove forest subjected to secondary sewage effluents on the southwestern coast of Puerto Rico. Emission rates were measured in situ using a static chamber technique, and subsequent laboratory analysis of samples was by gas chromatography using a flame ionization detector. Results indicate that methane flux rates were lowest at the landward fringe nearest to the effluent discharge, higher in the seaward fringe occupied by red mangroves, and highest in the transition zone between black and red mangrove communities, with average values of 4 mg CH4 m?2 d?1, 42 mg CH4 m?2 d?1, and 82 mg CH4 m?2 d?1, respectively. Overall mean values show these sediments may emit as much as 40 times more methane than unimpacted pristine areas. Pneumatophores ofAviciennia germinans have been found to serve as conduits to the atmosphere for this gas. Fluctuating water level overlying the mangrove sediment is an important environmental factor controlling seasonal and interannual CH4 flux variations. Environmental controls such as freshwater inputs and increased nutrient loading influence in situ methane emissions from these environments. 相似文献
13.
Abstract. Geochemical studies for gas hydrate, gas and organic matter collected from gas hydrate research wells drilled at the landward side of the eastern Nankai Trough, offshore Tokai, Japan, are reported. Organic matter in the 2355 m marine sediments drilled to Eocene is mainly composed of Type III kerogen with both marine and terrigenous organic input. The gas hydrate-bearing shallow sediments are immature for hydrocarbon generation, whereas the sediments below 2100 mbsf are thermally mature. The origins of gases change from microbial to thermogenic at around 1500 mbsf.
Carbon isotope compositions of CH4 and CO2 , and hydrocarbon compositions consistently suggest that the CH4 in the gas hydrate-bearing sediments is generated by microbial reduction of CO2 . The δ13 C depth-profiles of CH4 and CO2 suggest that the microbial methanogenesis is less active in the Nankai Trough sediments compared with other gas hydrate-bearing sediments where solid gas hydrate samples of microbial origin were recovered. Since in situ generative-potential of microbial methane in the Nankai Trough sediments is interpreted to be low due to the low total organic carbon content (0.5 % on the average) in the gas hydrate-bearing shallow sediments, upward migration of microbial methane and selective accumulation into permeable sands should be necessary for the high concentration of gas hydrate in discrete sand layers. 相似文献
Carbon isotope compositions of CH
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作为全球碳循环的重要环节之一,甲烷厌氧氧化作用（Anaerobic Oxidation of Methane,AOM）不仅是微生物生态学领域最具科学魅力、充满学术争议的问题之一,也是调节地质历史时期地球环境和气候变化的重要因素之一。近年来,针对包括海洋在内的各种环境中的AOM展开了大量的研究,然而迄今为止,对该反应的运作机制仍缺乏足够了解,其中包括该作用对海洋环境和气候系统在过去、现在和未来的影响机理和程度问题,这说明对于甲烷最重要汇的了解还存在着盲区。以现代海洋地质环境中的AOM为研究对象,综述了其产生机理、反应底物、电子受体、以及涉及到其中的微生物等方面的最新研究成果,探讨了该作用对于地球环境、气候的影响意义及地质学启示,并尝试展望了需要进一步研究的几点方向,希望藉此能引起广大研究者的兴趣与重视。 相似文献
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海底天然气水合物分解与甲烷归宿研究进展 总被引：5，自引：1，他引：5
综述了近年来天然气水合物分解与甲烷归宿等方面的研究成果。天然气水合物的汇聚与地质构造或地层圈闭有关，其溶解受物质转换控制，分解则受热转换控制。水合物释放甲烷的运移方式包括分散式、中心式和大规模排放式。缺氧氧化和耗氧氧化是甲烷在海洋环境中的2种主要转化方式。天然气水合物释放甲烷的最终归宿主要为：①重新形成天然气水合物；②形成化能自养生物群落和沉淀出碳酸盐沉积；③与氧发生氧化后转变为CO2；④直接排放进入到大气中。沉积物中的微构造、化能自养生物群落、自生碳酸盐矿物及其碳氧同位素组成是水合物释放事件的指纹记录。 相似文献
16.
自生黄铁矿是海洋沉积物缺氧硫酸盐还原过程的主要产物。南海东北部的HD196A岩心中发现大量条状的自生黄铁矿,以中空或实心为主。含量分析表明,岩心500cm附近为黄铁矿富集带,与沉积物有机碳(Corg)、硫酸盐[SO4]2-、甲烷(CH4)以及碳酸钙(CaCO3)的地球化学特征分界一致,是岩心的沉积边界,反映了沉积物所处的缺氧环境。岩心沉积物地球化学剖面表明,有机质参与的硫酸盐还原过程和甲烷厌氧氧化作用是黄铁矿形成的主要因素。黄铁矿异常可以作为指示沉积物甲烷异常的标志之一。 相似文献
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Mass spectrometry and chromatography were used in the on-line and in situ analysis of fluids in the Chinese continental scientific drilling project. The drilling processes and mud have great effects on the identification of fluids. After considering the effects of air components and artefacts on the deep fluids, we have found that in some segments, helium, methane and carbon dioxide are the main gas components that should originate from the deep Earth. The correlations among gas components are discussed and the fluid profiles in the hole are presented. 相似文献
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回采工作面采空区瓦斯涌出规律的数值模拟研究 总被引：7，自引：0，他引：7
从分析采空区内部的瓦斯源出发，用负指数函数描述各煤层瓦斯涌出强度的衰减过程。用迎风格式的有限元方法求解了非均质回采采空区流场的瓦斯-大气两相混溶渗流-扩散方程，以可视化技术描绘了采空区瓦斯涌出与风流交换和瓦斯分布变化规律的流体力学原理。模拟表明，采空区绝对瓦斯涌出量随工作面风量呈衰减变化。而与采空区瓦斯涌出强度呈显著地线性增加，与工作面推进度呈线性递减（但递减幅度不大）；工作面风量的突然增大会对瓦斯涌出量在短时间内（8min）产生剧烈的高峰影响，用逐渐增风方法可以避免瓦斯高峰涌出的影响。提出了采空区瓦斯涌出强度的概念，论证了用瓦斯涌出强度衡量采空区瓦斯涌出的科学意义。 相似文献