【科学强国】可燃冰是什么？为什么一点就着

早在20世纪60年代，人们在冻土带和海洋深处发现了一种可以燃烧的“冰”，就是天然气水合物，即后来被人们称作“可燃冰”的物质。

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可燃冰中甲烷含量占80%～99.9%，燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多，而且其广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境，在全球范围内的储量是现有天然气、石油储量的两倍，足够人类使用1000年，因而被各国视为未来石油、天然气的替代能源。

作为理想的清洁能源，不少国家都对可燃冰进行相关的勘探开采工作。目前已有超过30个国家和地区在进行“可燃冰”的研究与调查勘探。我国也在积极进行“可燃冰”的相关研究与勘探开发。

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今年国庆假期期间，据深圳大学消息，日前由谢和平院士团队自主研制的全球首套深海沉积物（可燃冰）保压保温取样/存储装备搭载“奋斗者”号万米级载人深潜器完成海试任务。本次海试实现了深海原位压力温度的固体可燃冰样本主动保压保温获取，属于全球首次，有望破解可燃冰资源原位勘探开发难题，同时也为深海原位保压保温科研与工程提供全新的仪器装备。

据悉，9月29日，经8小时的深潜作业，在1385米深海成功获得保持14.50兆帕原位压力、3℃原位温度的固体深海沉积物/可燃冰样品，攻克了深海沉积物（可燃冰）保压取样技术难题，填补了深海沉积物（可燃冰）保温取样技术世界空白。

可燃冰为什么如此贵重，科学家还需要专门在深海里勘探开采可燃冰？

据中国地质调查局网站介绍，可燃冰，是一种气体分子和水分子在低温高压下形成的结晶物质，学名“天然气水合物”，分解为气体后，甲烷含量一般在80%以上，最高可达99.9%。

可燃冰外貌极像冰雪，遇火可以燃烧，又称“气冰”、“固体瓦斯”等。自然界中多呈块状、层状、透镜状、结核状、脉状、浸染状、分散状等形态。2007年起，在我国海域陆续发现了多种形态的可燃冰，2009年我国祁连山冻土区发现的可燃冰则以裂隙充填型为主。

可燃冰的形成需要大量的烃类气体，这些烃类气体有的来自于微生物的分解，也有一些来自于深部油气田的热降解，当然也有两者混合形成的。因此分为三种类型，分别是微生物气型、热解气型、混合气型。在海域发现的可燃冰绝大多数为微生物气型，我国南海北部海域发现的主要属于这种类型。在陆域发现的可燃冰以混合气型、热解气型为主。科学家利用碳同位素的比例关系，来判断可燃冰的气体来源。

有人曾对可燃冰进行过测试，结果表明：如果1立方米的可燃冰完全分解，可以释放出大约150立方米的天然气。根据可燃冰的储量推算，其热量相当于世界已知煤、石油和天然气总热量的两倍。很多优势表明，可燃冰是具有很大商业开发价值的新能源。

可燃冰还是人类理想的优质清洁能源。由于可燃冰在常温常压下释放的气体主要是甲烷，杂质很少，几乎不会产生有害物质。可燃冰在燃烧过程中产生的二氧化硫要比石油和煤炭少很多。如果这种能源被人类有效利用，不仅能有效缓解地球能源危机，还会减轻环境污染，造福人类。

尽管自然界的天然气储量巨大，但是天然气的开采却相当困难。

因为天然气水合物是在低温高压下形成的，一旦脱离地下或洋底，便迅速气化。长期禁锢在洋底的天然气水合物像被打开的潘多拉魔盒一样，大量释放甲烷气， 其猛烈程度可能导致海床崩塌或者其他灾害，这是十分危险的。因此，美国地质调查所发出这样的警告：“开发可燃冰必须谨慎从事，免酿后患。”

由于天然可燃冰呈固态， 不会像石油开采那样自喷流出。如果把它从海底一块块搬出，在从海底到海面的运送过程中，甲烷就会挥发殆尽，同时还会给大气造成巨大危害。因此，天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。

天然气水合物中的甲烷，其温室效应是二氧化碳的20倍，而全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍，若有不慎，让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水合物中释出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性，使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施，如：海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。

无论是对中国还是对世界来说，可燃冰都是一种极具潜力的资源，作为未来能源市场的前沿阵地，我国也在加快推进天然气水合物勘查开采产业化进程，据中国地质调查局基础调查部副主任、天然气水合物试采现场指挥部办公室主任邱海峻介绍，我国将在2030年左右实现可燃冰的商业化开发。未来，可燃冰将给人类生活带来怎样的改变，让我们拭目以待！