氣體在水溶液中的溶解度模型研究進展

張　路

(西北大學地質學系/國家大陸動力學重點實驗室，陜西 西安 710069)

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氣體在水溶液中的溶解度模型研究進展

張路

(西北大學地質學系/國家大陸動力學重點實驗室，陜西 西安 710069)

CH4、C2H6、CO2、H2S、N2等氣體是很多富水地質流體的重要組成部分。從模型的研究方法上，氣體溶解度模型大體上又可分為：(1)γ-φ(活度-逸度模型)。模型中的活度系數方程用于表達液相行為，而氣相組分的逸度系數由狀態方程計算。(2)φ-φ模型。使用某一狀態方程同時描述液相和氣相的性質。對Duan的模型進行討論，通過Duan的公式計算CH4和CO2在水溶液中的溶解度。按照水溶液中溶解的氣體組分數量，又可將氣體溶解度模型劃分為兩類：(1)單組分氣體溶解度模型。(2)混合氣體溶解度模型。研究者們開發的各種模型適用的溫度壓力和鹽度范圍各不相同，精度大小也有差異。

溶解度；模型；水溶液；CO2

CO2、CH4、H2S、N2等是地質流體中主要的揮發份，準確計算這些氣體在NaCl水溶液及鹵水中的溶解度及水溶液的密度，對于熱液礦床流體包裹體分析，CO2地質儲存、全球碳循環、地震和地球深部過程等研究有著重要的價值和意義。前人的研究表明，氣體溶解度模型的氣相逸度大多是通過P-R狀態方程計算，而該方程在高壓條件下的精度較差。在氣體的組分方面，多數模型只針對單一氣體在純水或NaCl溶液中的溶解度研究。而對于混合氣體體系的溶解度，只有少數模型做了部分混合氣體的工作。

1　氣體溶解度模型

流體參與了大多數地質作用過程并在其中起著重要的作用，地質流體在地質作用過程中所起的作用是近年來地球科學領域的前沿和熱點之一[1]。……