讀編往來

本期為讀者講解可燃冰的概念。

20世紀60～90年代，科學家在南極凍土帶和海底發現一種可以燃燒的“冰”，這種環保能源一度被看作替代石油的最佳能源。可燃冰是自然形成的，它們最初來源于海底下的細菌。海底有很多動植物的殘骸，這些殘骸腐爛時產生細菌，細菌排出甲烷，當正好具備高壓和低溫的條件時，細菌產生的甲烷氣體就被鎖進水合物中。由于需要同時具備高壓和低溫的環境，它們大多分布在深海底和沿海的凍土區域，這樣才能保持穩定的狀態。可燃冰被能源科學家看作最環保的化石氣體，經過燃燒后僅會生成少量的二氧化碳和水，并且能量巨大，是普通天然氣的2～5倍。可燃冰是水和天然氣在高壓、低溫條件下混合而成的一種固態物質，具有使用方便、燃燒值高、清潔無污染等特點，是公認的地球上尚未開發的最大新型能源。

“可燃冰”的主要成分是甲烷與水分子，學名為“天然氣水合物”，又稱“籠形包合物”，分子結構式為∶CH4H2O。天然氣水合物是在一定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等)下，由氣體或揮發性液體與水相互作用過程中形成的白色固態結晶物質，外觀像冰。由于天然氣水合物中通常含有大量甲烷或其他碳氫氣體，因此極易燃燒，被稱為“可燃燒的冰”，燃燒產生的能量比同等條件下煤、石油、天然氣產生的多得多，而且在燃燒以后幾乎不產生任何殘渣或廢棄物，污染比煤、石油、天然氣等要小得多。形成天然氣水合物的主要氣體為甲烷，對甲烷分子含量超過99%的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物。

據專家介紹，可燃冰形成有三個基本條件，缺一不可。首先溫度不能太高；第二壓力要足夠大，但不需太大，0℃時，30個大氣壓以上就可生成；第三，地底要有氣源。天然氣水合物受其特殊的性質和形成時所需條件的限制，只分布于特定的地理位置和地質構造單元內。一般來說，除在高緯度地區出現的與永久凍土帶相關的天然氣水合物之外，在海底發現的天然氣水合物通常存在水深300～500米以下(由溫度決定)，主要附存于陸坡、島嶼和盆地的表層沉積物或沉積巖中，也可以散布于洋底以顆粒狀出現。這些地點的壓力和溫度條件使天然氣水合物的結構保持穩定。從大地構造角度來講，天然氣水合物主要分布在聚合大陸邊緣大陸坡、被動大陸邊緣大陸坡、海山、內陸海及邊緣海深水盆地和海底擴張盆地等構造單元內。據估計，陸地上20.7%和大洋底90%的地區，具有形成天然氣水合物的有利條件。絕大部分的天然氣水合物分布在海洋里，其資源量是陸地上的100倍以上。在標準狀況下，一單位體積的天然氣水合物分解最多可產生164單位體積的甲烷氣體，因而是一種重要的潛在未來資源。