冷泉系统甲烷气体渗漏的声学特征及潜在环境效应     

尉建功  吴婷婷  邓希光  于宗泽  王力峰 《海洋学报(英文版)》2020,42(5):133-144

The amount of methane leaked from deep sea cold seeps is enormous and potentially affects the global warming,ocean acidification and global carbon cycle. It is of great significance to study the methane bubble movement and dissolution process in the water column and its output to the atmosphere. Methane bubbles produce strong acoustic impedance in water bodies, and bubble strings released from deep sea cold seeps are called "gas flares"which expressed as flame-like strong backscatter in the water column. We characterized the morphology and movement of methane bubbles released into the water using multibeam water column data at two cold seeps. The result shows that methane at site I reached 920 m water depth without passing through the top of the gas hydrate stability zone(GHSZ, 850 m), while methane bubbles at site II passed through the top of the GHSZ(597 m) and entered the non-GHSZ(above 550 m). By applying two methods on the multibeam data, the bubble rising velocity in the water column at sites I and II were estimated to be 9.6 cm/s and 24 cm/s, respectively. Bubble velocity is positively associated with water depth which is inferred to be resulted from decrease of bubble size during methane ascending in the water. Combined with numerical simulation, we concluded that formation of gas hydrate shells plays an important role in helping methane bubbles entering the upper water bodies, while other factors, including water depth, bubble velocity, initial kinetic energy and bubble size, also influence the bubble residence time in the water and the possibility of methane entering the atmosphere. We estimate that methane gas flux at these two sites is 0.4×10~6–87.6×10~6 mol/a which is extremely small compared to the total amount of methane in the ocean body, however, methane leakage might exert significant impact on the ocean acidification considering the widespread distributed cold seeps. In addition, although methane entering the atmosphere is not observed, further research is still needed to understand its potential impact on increasing methane concentration in the surface seawater and gas-water interface methane exchange rate, which consequently increase the greenhouse effect.  相似文献   

平端深海偏顶蛤(Gigantidas platifrons)实验室蓄养过程鳃部含菌上皮细胞超微结构动态变化研究     

钟兆山  王敏晓  孙园园  王孝程  陈浩  孙妍  李梦娜  李超伦 《海洋与湖沼》2020,51(4):952-959

平端深海偏顶蛤(Gigantidasplatifrons)是南海台西南冷泉区的典型优势物种,鳃丝上皮细胞内共生大量甲烷氧化菌,通过甲烷有氧氧化合成有机物为共生体系提供物质能量,是平端深海偏顶蛤赖以生存的重要能量来源器官,溶酶体在共生体系的营养互作和稳态维持中可能发挥重要作用,本研究使用电镜技术观测了常压培养过程中(0d,30d,90d)平端深海偏顶蛤共生体系中共生菌和溶酶体的动态变化,通过鳃上皮含菌细胞超显微结构的变化研究常压培养对深海共生体系的影响,并探讨溶酶体在宿主—共生菌营养传递和共生菌群稳态维持中的关键作用。研究发现,在原位状态样品中(0d)共生菌和溶酶体呈极化分布,细胞结构完整清晰;蓄养30d后,含菌细胞出现明显破碎,共生菌数量大幅降低,溶酶体数量、范围和消化程度大幅增加,对细胞顶端的甲烷氧化菌进行分解;而90d后,共生菌在溶酶体的作用下消失殆尽,鳃部有明显细胞脱落后留下的坑洞,细胞呈现空泡状,无法明确区分各种细胞组分。上述结果展示了长期常压蓄养过程中鳃上皮含菌细胞中溶酶体与甲烷氧化菌的动态变化,推测当共生菌丢失后溶酶体也同步降低活跃度,平端深海偏顶蛤在共生互作中通过溶酶体主导消化和调控共生菌。  相似文献   

稻田CH4排放和土壤,大气条件的关系   总被引：12，自引：1，他引：12  

陈德章  王明星 《地球科学进展》1993,8(5):37-46

在杭州地区利用静态箱法对稻田CH_4排放进行连续观测,结果证明CH_4排放率有较大的日变化和季节变化,CH_4排放率的日变化较复杂,除了和温度变化一致的峰型外,还有夜间峰、双峰型、多峰等。CH_4排放率的季节波动较大,在分蘖期和长穗前期分别有一较大峰值,早稻和晚稻的变化规律略有不同。稻田CH_4排放规律可用稻田中有机物含量的变化和空气、土壤温度的变化等作一定性解释。 早稻和晚稻的CH_4排放总量有较大的差别,平均来看,早稻的排放量为0.46g·m~(-2)·d~(-1),晚稻为0.80g·m~(-2)·d~(-1)。稻田CH_4排放也有较大的年际变化,1988年全年CH_4排放量为0.23g·m~(-2)·d~(-1),1989年为0.95g·m~(-2)·d~(-1),施肥对CH_4排放有一定的影响,施有机肥的稻田CH_4排放量最高,施化肥的稻田次之,不施肥的稻田CH_4排放量最低。  相似文献   

墨西哥湾GC238区冷泉碳酸盐岩的微结构与石化微生物特征   总被引：3，自引：0，他引：3  

管红香  陈多福  Cathles L M  Roberts H H 《沉积学报》2008,26(1):54-60

采于墨西哥湾GC238海底天然气渗漏区浅表层的冷泉碳酸盐岩呈结核状产出,由方解石微晶和胶结物及少量的黄铁矿构成。胶结物由直径为0.1～0.5m的方解石化的球体、卵形体、棒状体组成,充填于方解石晶体之间。冷泉碳酸盐岩结核下表面发育有由方解石化的球体、卵形体、棒状体组成的薄层,其中的一些球状集合体(约5m)断面显示发育有核和外壳的层圈结构。黄铁矿呈草莓状,也具有相似的层圈结构。这种层状结构与活体古细菌被硫酸盐还原细菌包裹的层圈结构相似。样品中所保存的球体、卵形体、棒状体及其所组成的层圈结构可能是石化的甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原细菌。  相似文献   

中国履行《蒙特利尔议定书(基加利修正案)》减排三氟甲烷的对策分析     

刘援  孙丹妮  张建君  吴克安  郑静 《气候变化研究进展》2018,14(4):423-428

2016年10月制定的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书（基加利修正案）》将三氟甲烷（HFC-23）纳入了其附件F第二类管控物质名单,并要求缔约国自2020年1月1日起以缔约方核准的技术对HFC-23进行销毁。伴随中国二氟一氯甲烷（HCFC-22）原料用途需求增长,其副产物HFC-23的产生量呈上升趋势,尽管HCFC-22生产工艺不断优化,HFC-23的副产率逐步下降,预测2050年HFC-23产生量将达到2.47万t（或365.56 Mt CO₂-eq),2020—2050年HFC-23累计产生量约56.3万t,折合约8332.40 Mt CO₂-eq。截至2015年,通过清洁发展机制以及国家发展和改革委员会减排专项的资助,中国以焚烧分解技术销毁HFC-23累计54585 t,为全球温室气体减排做出了重要贡献,但这一减排也花费了巨额资金投资焚烧设备和支付焚烧运行费用,提高了企业的生产成本、浪费了氟资源。研究显示,HFC-23资源化利用技术路线是可行的且中国相关技术专利正在逐步增加,鼓励和推进HFC-23资源化利用技术开发与应用是消除HFC-23排放可行的技术途径,也是未来中国加入并履行《基加利修正案》关键的技术路线选择。  相似文献   

天然气水合物开采过程甲烷气泄漏海床基高密度电阻率法监测效果模拟与分析     

吴景鑫  郭秀军  贾永刚  孙翔  李宁 《吉林大学学报(地球科学版)》2018,48(6):1854-1864

为实现天然气水合物开采过程沉积物内甲烷气泄漏过程有效监测,设计了一种海床基原位电学监测方法。为界定该方法对不同模式泄露甲烷气的探测能力,以南海神狐海域天然气水合物试采区为研究区,构建相应地质及电阻率模型,模拟利用设计电学系统对其进行监测,计算得到不同采集参数的电阻率剖面,并对其进行对比分析。研究结果表明：海水层会在探测剖面上某深度区间内形成层状低阻异常带,对该深度区间有效电信号形成压制。将该异常带顶界深度定义为系统有效探测深度后,发现该深度受电极距直接影响,10 m极距偶极装置有效探测深度约为50 m。电学探测剖面对有效探测深度内分布的层状和团状甲烷气聚集区、慢速甲烷气泄露区、沿断层泄露的甲烷气区具有良好反映能力,数据处理得到的相对电阻率剖面与电学探测剖面相比能更好地反映甲烷气聚集区边界。该监测方法能够实时监测含气区空间变化。  相似文献   

南海东北部冷泉区沉积物中有机质来源的生物标志物分析与环境指示意义   总被引：2，自引：2，他引：0  

丁玲  赵美训  于蒙  李莉  黄琦瑜 《海洋学报(英文版)》2017,36(10):8-19

Multi-biomarker indexes were analyzed for two piston cores from potential cold seep areas of the South China Sea off southwestern Taiwan. Total organic carbon(TOC) normalized terrestrial(n-alkanes) and marine(brassicasterol, dinosterol, alkenones and iso-GDGTs) biomarker contents and ratios(TMBR, 1/Pmar-aq, BIT) were used to evaluate the contributions of terrestrial and marine organic matter(TOM and MOM respectively) to the sedimentary organic matter, indicating that MOM dominated the organic sources in Core MD052911 and the sedimentary organic matter in Core ORI-_(86)0-22 was mainly derived from terrestrial inputs, and different morphologies were the likely reason for TOM percentage differences. BIT results suggested that river-transported terrestrial soil organic matter was not a major source of TOM of sedimentary organic matter around these settings.Diagnostic biomarkers for methane-oxidizing archaea(MOA) were only detected in one sample at 172 cm depth of Core ORI-_(86)0-22, with abnormally high iso-GDGTs content and Methane Index(MI) value(0.94). These results indicated high anaerobic oxidation of methane(AOM) activities at or around 172 cm in Core ORI-_(86)0-22.However in Core MD052911, MOA biomarkers were not detected and MI values were lower(0.19–0.38), indicated insignificant contributions of iso-GDGTs from methanotrophic archaea and the absence of significant AOM activities. Biomarker results thus indicated that the discontinuous upward methane seepage and insufficient methane flux could not induce high AOM activities in our sampling sites. In addition, the different patterns of TEX_(86) and U_(37)~(K′) temperature in two cores suggested that AOM activities affected TEX_(86)37 temperature estimates with lower values in Core ORI-_(86)0-22, but not significantly on TEX_(86) temperature estimates in Core MD052911.  相似文献   

海洋天然气水合物发育顶界的模拟计算   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

曹运诚  陈多福 《地球物理学报》2014,57(2):618-627

天然气水合物顶界的确定对于其资源评价十分重要,但目前还没有很好的方法来确定.本文利用在甲烷-硫酸根（SMI）界面硫酸根与甲烷所消耗的量相等和水-天然气水合物二相体系甲烷溶解度模型,建立了水合物顶界埋深计算的数学模型,并考虑硫酸根氧化有机质和微生物原位甲烷生成的影响.计算的ODP1245和IODP1327站位水合物顶界埋深分别为53 mbsf和83 mbsf,与钻探获得的水合物顶界埋深相吻合.  相似文献   

构造煤甲烷吸附表面能研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

简阔  张玉贵  赫少攀  高然超 《煤田地质与勘探》2014,42(1):31

煤的表面能是致使煤具有吸附性差异的根本原因。通过分析动力变质作用对构造煤结构和组分的影响,借助甲烷等温吸附实验,计算了不同温度下随着压力增大,原生结构煤和构造煤吸附甲烷的煤表面能的变化情况,并从构造煤动力变质角度分析了其表面能变化的原因。结果表明:动力变质作用对构造煤结构和组分改造作用明显,构造煤比共生的原生结构煤微孔隙更发育,吸附能力更强;计算结果也表明,随着温度的升高和压力的增大,构造煤吸附甲烷的表面能降低值均大于共生的原生结构煤,构造煤吸附甲烷的能力更强。   相似文献   

北京大气中主要温室气体近10年变化趋势   总被引：16，自引：0，他引：16  

刘强  王跃思  王明星  李晶  刘广仁 《大气科学》2005,29(2):267-271

对1993～2002年10年间北京市大气中三种主要温室气体的监测数据进行分析,研究二氧化碳、甲烷和氧化亚氮这三种温室气体浓度的变化趋势,并初步探讨了造成这种变化的原因.分析结果表明:北京市大气二氧化碳浓度总体是上升趋势,且后5年增长较快;大气甲烷浓度前5年缓慢上升,后5年转为下降,总体已是下降趋势;与大气二氧化碳变化趋势相似,大气氧化亚氮总体也是上升趋势,后5年增长较快.  相似文献