其實(shí),可燃冰是水和天燃?xì)庀嘟Y(jié)合后形成的一種晶體物質(zhì),學(xué)術(shù)上稱為“天然氣水化合物”??扇急且环N甲烷氣體的水合物。在深海中高壓低溫的條件下,水分子通過(guò)氫鍵緊密締合成三維網(wǎng)狀體,能將海底沉積的古生物遺體所分解的甲烷等氣體分子納入網(wǎng)狀體中形成水合甲烷。這些水合甲烷就象一個(gè)個(gè)淡灰色的冰球,故稱可燃冰。這些冰球一旦從海底升到海面就會(huì)砰燃而逝。
然而可燃冰最初被發(fā)現(xiàn),并不是在海底。它的發(fā)現(xiàn)是出于一次偶然的機(jī)會(huì)。20世紀(jì)30年代,人們?yōu)榱溯斔吞烊粴?,開(kāi)始鋪設(shè)巨型天然氣管道。由于管道經(jīng)常發(fā)生堵塞,將管道剖開(kāi),才發(fā)現(xiàn)是被冰一樣的物質(zhì)所封堵,對(duì)這種物質(zhì)進(jìn)行研究后,才知道它是天然氣與水的結(jié)合物,有很強(qiáng)的燃燒能力,是一種很有開(kāi)采價(jià)值的新能源。
到60年代,蘇聯(lián)科學(xué)家才意識(shí)到,在自然界也許存在這種水合物,并預(yù)測(cè)到它作為一種可利用的新能源的前景。1972年,在開(kāi)發(fā)北極圈內(nèi)的麥雅哈天然氣田時(shí),人類第一次發(fā)現(xiàn)了這種以礦藏形式存在的天然氣水合物。之后,美國(guó)科學(xué)家在地震研究中證實(shí),在海底600米處就存在這種水合物。
1996年夏天,德國(guó)科學(xué)家搭乘一艘海洋考察船對(duì)北太平洋水域進(jìn)行考察,以尋找這種神秘的冰晶體。結(jié)果,水下攝像機(jī)在800米深的海底拍攝到了晶瑩的亮光。科學(xué)家們迅速?gòu)暮5兹〕隽藰悠?。為了證實(shí)這就是充滿甲烷的冰晶體,一位科學(xué)家從這種冰塊上取下一小塊,用火柴點(diǎn)燃:冰雪般的東西開(kāi)始燃燒,發(fā)出魔幻般淡紅色的火焰,直至冰塊變成了一灘水。
后來(lái)的實(shí)驗(yàn)證明,1立方米這種可燃冰燃燒,相當(dāng)于164立方米的天然氣燃燒所產(chǎn)生的熱值。據(jù)粗略估算,在地殼淺部,可燃冰儲(chǔ)層中所含的有機(jī)碳總量,大約是全球石油、天然氣和煤等化石燃料含碳量的兩倍。有專家認(rèn)為,水合甲烷這種新型能源一旦得到開(kāi)采,將使人類的燃料使用史延長(zhǎng)幾個(gè)世紀(jì)。
可燃冰在自然界分布非常廣泛,海底以下0到1500米深的大陸架或北極等地的永久凍土帶都有可能存在,世界上有79個(gè)國(guó)家和地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物氣藏。根據(jù)地質(zhì)條件分析,理論上“可燃冰”在我國(guó)分布也應(yīng)十分廣泛,我國(guó)南海、東海、黃海等近300萬(wàn)平方公里廣大海域以及青藏高原的凍土層,都有可能存在。在2000年,就有報(bào)道稱,我國(guó)南海、東海等海域發(fā)現(xiàn)大量“可燃冰”資源,初步估算其資源量相當(dāng)于我國(guó)陸地石油天然氣資源的一半。
天然“可燃冰”埋藏于海底的巖石中,和石油、天然氣相比,它不易開(kāi)采和運(yùn)輸,世界上至今還沒(méi)有完美的開(kāi)采方案??茖W(xué)家們認(rèn)為,這種礦藏哪怕受到最小的破壞,甚至是自然的破壞,就足以導(dǎo)致甲烷氣的大量散失。“可燃冰”中甲烷的總量大致是大氣中甲烷數(shù)量的3000倍。作為短期溫室氣體,甲烷比二氧化碳所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)要大得多,它所產(chǎn)生的后果將是不堪設(shè)想的。同時(shí),陸緣海邊的“可燃冰”開(kāi)采起來(lái)也十分困難,一旦出了井噴事故,就會(huì)造成海水汽化,發(fā)生海嘯船翻。目前,“可燃冰”的開(kāi)采方法主要有熱激化法、減壓法和注入劑法三種。開(kāi)采的最大難點(diǎn)是保證井底穩(wěn)定,使甲烷氣不泄漏、不引發(fā)溫室效應(yīng)。
可燃冰的發(fā)現(xiàn)對(duì)人類社會(huì)有什么重要意義呢?
可燃冰是一種潛在的能源,儲(chǔ)量很大,大約是常規(guī)氣體能源儲(chǔ)存量的1000倍。有專家認(rèn)為,可燃冰一旦得到開(kāi)采,將使人類的燃料使用史延長(zhǎng)幾個(gè)世紀(jì)。值得注意的是,可燃冰作為一種新能源雖具有開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景,但甲烷是一種高效的溫室效應(yīng)氣體,可燃冰的開(kāi)采如果方法不當(dāng),釋放出的甲烷擴(kuò)散到大氣中,會(huì)加重地球的溫室效應(yīng),導(dǎo)致地球上永久凍土和兩有序冰山融化。因此,在安全合理地開(kāi)始可燃冰的同時(shí),必須考慮環(huán)境保護(hù)。
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