2018年05月18日 星期五
会燃烧的“冰”
□ 孙 建
可燃冰(图片来自维基百科)

    如果有人告诉你,“冰”也能燃烧,你相信吗?有一种“冰”,真的能燃烧,而且这种“冰”现在越来越火,这就是可燃冰。

    可燃冰其实并不是冰,而是在低温高压下由水与气体分子组成的类冰状笼形固体化合物。它有个更为专业的名字——天然气水合物。

    可燃冰的密度比水的密度低,为0.905~0.91g/cm3。所以,如果暴露在海水中,可燃冰会上浮。此外,可燃冰还有低热传导率和低电阻率等物理特性。可燃冰中的气体主要是C1~C4的有机气体(可燃冰能燃烧,主要就是它们的功劳)和一些非有机气体(如二氧化碳、硫化氢等)。

    据估计,可燃冰的含量约为2.0×16m3,其总含碳量是当前已探明所有化石燃料矿产(煤、石油和天然气)总含碳量的两倍。1m3的可燃冰中含0.8m3的纯水。所以,可燃冰如果得到充分利用,不仅可以作为能源,还能够缓解淡水危机呢。然而,可燃冰是自然界极其重要的碳储库,分解后可以释放出比二氧化碳具有更强温室效应的甲烷,使得全球变暖加剧,进而引发两极冰山融化等严重后果,对全球环境和气候变化会造成巨大影响。另外,可燃冰的分解也可能引发地质灾害,如大面积陆缘滑坡、局部地区的海啸等。

    可燃冰藏身哪里呢?它们广泛分布于大陆边缘的海底,以及陆域永久冻土带。

    不过,可别以为它们真的是像一块块冰一样埋于地底,而我们可以像挖煤一样对其进行开采。它们或者以结核晶体状出现在粗粒或细粒沉积物的孔隙之间;或者以块状、薄层状、片状、针状及浸染状等形式存在于断层或与断层有关的裂隙中和深海海底。所以,有时候我们甚至能看到一块岩石被点燃冒起熊熊火焰的景象。

    尽管可燃冰是由碳氢化合物分子和水分子组成的,但是它的外观并非都呈现白色。可燃冰因为受到其产出环境中的石油和沉积物的玷污而呈多种色彩。从墨西哥湾可燃冰赋存区获取的天然气水合物呈黄色、橙色和红色等,从大西洋海底布莱克-巴哈马高原则获取了灰色和蓝色的天然气水合物。

    可燃冰只在相对低温高压的条件下才稳定,而从水合物储层获取样品的过程,是将水合物从其稳定的储层移动到船甲板等不稳定环境。在这个过程中,水合物不可避免地经历或多或少的分解。所以,目前采集到的可燃冰样品还比较少。

    目前,可燃冰的开采方法有热解法、降压法和分解剂注入法。这几种方法都是为了打破可燃冰的热力学稳定性,使其分解。2017年5月,中国成功在南海试采可燃冰,代表着中国距离可燃冰商业开采又前进了一步。解决未来的能源问题,又有了一份保障。

    (中国科普作家协会海洋科普专业委员会供稿)

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