stringtranslate.com

Клатрат метана

«Горящий лед». Метан, выделяющийся при нагревании, горит; вода капает.
Врезка: структура клатрата (Университет Геттингена, GZG. Abt. Kristallographie).
Источник: Геологическая служба США .

Клатрат метана (CH 4 ·5,75H 2 O) или (8CH 4 ·46H 2 O), также называемый гидратом метана , гидрометаном , метановым льдом , огненным льдом , гидратом природного газа или гидратом газа , представляет собой твердое клатратное соединение (точнее , клатратный гидрат ), в котором большое количество метана задерживается внутри кристаллической структуры воды, образуя твердое вещество, похожее на лед . [1] [2] [3] [4] [5] [6] Первоначально считалось, что он встречается только во внешних регионах Солнечной системы , где температуры низкие и часто встречается водяной лед, но были обнаружены значительные отложения клатрата метана. под отложениями на океанском дне Земли . [7] Гидрат метана образуется при контакте воды с водородными связями и газообразного метана при высоких давлениях и низких температурах в океанах.

Клатраты метана являются обычными компонентами мелководной морской геосферы , встречаются в глубоких осадочных структурах и образуют обнажения на дне океана. Считается, что гидраты метана образуются в результате осаждения или кристаллизации метана, мигрирующего из глубин по геологическим разломам . Осадки происходят, когда метан вступает в контакт с водой на морском дне в зависимости от температуры и давления. В 2008 году исследования антарктической станции Восток и ледяных кернов EPICA Dome C показали, что клатраты метана также присутствовали в глубоких антарктических ледяных кернах и фиксируют историю концентраций метана в атмосфере , датируемую 800 000 лет назад. [8] Записи клатрата метана в ледяных ядрах являются основным источником данных для исследований глобального потепления , наряду с кислородом и углекислым газом.

Клатраты метана раньше рассматривались как потенциальный источник резкого изменения климата , следуя гипотезе клатратной пушки . В этом сценарии нагрев вызывает катастрофическое таяние и разрушение преимущественно подводных гидратов, что приводит к массовому выбросу метана и ускорению потепления. Текущие исследования показывают, что гидраты очень медленно реагируют на потепление и что метану после диссоциации очень трудно достичь атмосферы. [9] [10] Вместо этого некоторые активные просачивания действуют как незначительные поглотители углерода , потому что, поскольку большая часть метана растворяется под водой и способствует развитию сообществ метанотрофов , территория вокруг просачивания также становится более подходящей для фитопланктона . [11] В результате гидраты метана больше не считаются одним из переломных моментов в климатической системе , и, согласно шестому оценочному докладу МГЭИК , никакого «обнаружимого» воздействия на глобальные температуры в этом столетии через этот механизм не произойдет. [12] Спустя несколько тысячелетий все еще можно наблюдать более существенную реакцию на 0,4–0,5 °C (0,72–0,90 °F). [13]

Общий

Гидраты метана были открыты в России в 1960-х годах, а исследования по добыче из них газа начались в начале XXI века. [14]

Структура и состав

изображение микроскопа

Номинальный состав гидрата клатрата метана составляет (CH 4 ) 4 (H 2 O) 23 , или 1 моль метана на каждые 5,75 моль воды, что соответствует 13,4% метана по массе, хотя фактический состав зависит от количества молекул метана. вписываются в различные клеточные конструкции водной решетки . Наблюдаемая плотность составляет около 0,9 г/см 3 , что означает, что гидрат метана будет всплывать на поверхность моря или озера, если только он не закрепится на месте, образовавшись в отложениях или закрепившись на них. [15] Таким образом, один литр полностью насыщенного твердого клатрата метана будет содержать около 120 граммов метана (или около 169 литров газообразного метана при 0 ° C и 1 атм), [nb 1] или один кубический метр клатрата метана выделяет около 160 кубометров газа. [14]

Метан образует гидрат «структуры I» с двумя додекаэдрическими (12 вершин, то есть 12 молекул воды) и шестью тетрадекаэдрическими (14 молекул воды) водными клетками на элементарную ячейку. (Из-за совместного использования молекул воды между клетками на элементарную ячейку приходится только 46 молекул воды.) Это сопоставимо с числом гидратации метана в водном растворе, равным 20. [16] MAS-ЯМР- спектр клатрата метана , записанный при 275 К и 3,1 МПа , показывает пик для каждого типа клетки и отдельный пик для газовой фазы метана. [ нужна цитата ] В 2003 году был синтезирован интеркалят глины и гидрата метана, в котором комплекс гидрата метана был введен в промежуточный слой богатой натрием монтмориллонитовой глины. Верхняя температурная стабильность этой фазы аналогична стабильности гидрата структуры I. [17]

Фазовая диаграмма гидрата метана. По горизонтальной оси показана температура от -15 до 33 градусов по Цельсию, по вертикальной оси — давление от 0 до 120 000 килопаскалей (от 0 до 1184 атмосфер). Над линией образуется гидрат. Например, при температуре 4°С образуется гидрат при давлении около 50 атм/5000 кПа, что наблюдается на глубине моря около 500 м.

Природные месторождения

Распространение подтвержденных или предполагаемых морских газогидратосодержащих отложений по всему миру, 1996 г.
Источник: Геологическая служба США.
Газогидратсодержащие осадки из зоны субдукции у побережья Орегона.
Специфическая структура куска газогидрата из зоны субдукции у побережья Орегона.

Клатраты метана ограничены мелкой литосферой (т.е. глубиной менее 2000 м). Кроме того, необходимые условия имеются либо в континентальных осадочных породах полярных регионов, где средние температуры поверхности менее 0 °С; или в океанических отложениях на глубине более 300 м, где температура придонной воды составляет около 2 °C. Кроме того, газогидраты могут содержаться и в глубоких пресноводных озерах, например, в пресноводном озере Байкал в Сибири. [18] Континентальные месторождения были расположены в Сибири и на Аляске в пластах песчаника и алевролита на глубине менее 800 м. Океанические отложения, по-видимому, широко распространены на континентальном шельфе (см. рис.) и могут встречаться в отложениях на глубине или вблизи границы раздела осадочных пород и воды . Они могут покрыть даже более крупные месторождения газообразного метана. [19]

океанический

Гидрат метана может встречаться в различных формах: массивный, рассеянный в поровых пространствах, конкрециях, жилах/трещинах/разломах и слоистых горизонтах. [20] Как правило, он оказывается нестабильным при стандартных условиях давления и температуры, и из 1 м 3 гидрата метана при диссоциации получается около 164 м 3 метана и 0,87 м 3 пресной воды. [21] [22] [23] Существует два различных типа океанических отложений. В наиболее распространенном преобладает (>99%) метан , содержащийся в клатрате структуры I и обычно находящийся на глубине в осадке. Здесь метан изотопно легкий ( δ 13 C < −60‰), что указывает на то, что он образуется в результате микробного восстановления CO 2 . Считается, что клатраты в этих глубоких отложениях образовались in situ из метана, произведенного микробами, поскольку значения δ 13 C клатрата и окружающего растворенного метана аналогичны. [19] Однако также считается, что пресная вода, используемая для повышения давления в нефтяных и газовых скважинах в вечной мерзлоте и на континентальных шельфах по всему миру, соединяется с природным метаном, образуя клатрат на глубине и под давлением, поскольку гидраты метана более стабильны в пресной воде, чем в соленой. . [2] Локальные вариации могут быть широко распространены, поскольку процесс образования гидрата, который извлекает чистую воду из соленых пластовых вод, часто может приводить к локальному и потенциально значительному увеличению солености пластовой воды. Гидраты обычно исключают соль из поровой жидкости, из которой они образуются. Таким образом, они, как и лед, обладают высоким удельным электрическим сопротивлением, а отложения, содержащие гидраты, имеют более высокое удельное сопротивление, чем отложения без газовых гидратов (Джадж [67]). [24] : 9 

Эти месторождения расположены в зоне средней глубины мощностью около 300–500 м в осадках ( зона стабильности газовых гидратов , или ЗГСГ), где они сосуществуют с метаном, растворенным в пресных, а не соленых поровых водах. Выше этой зоны метан присутствует только в растворенной форме в концентрациях, уменьшающихся по направлению к поверхности отложений. Ниже него метан находится в газообразном состоянии. В Блейк-Ридж на атлантическом континентальном поднятии GHSZ началась на глубине 190 м и продолжалась до 450 м, где достигла равновесия с газовой фазой. Измерения показали, что метан занимал 0-9% по объему в ЗГСЗ и ~12% в газовой зоне. [25] [26]

В менее распространенном втором типе, обнаруженном у поверхности отложений, некоторые образцы имеют более высокую долю углеводородов с более длинной цепью (<99% метана), содержащихся в клатрате структуры II. Углерод из этого типа клатрата изотопно тяжелее ( δ 13 C составляет от -29 до -57 ‰) и, как полагают, мигрировал вверх из глубоких отложений, где метан образовался в результате термического разложения органического вещества . Примеры месторождений этого типа были обнаружены в Мексиканском заливе и Каспийском море . [19]

Некоторые отложения имеют характеристики, промежуточные между типами микробного и термического происхождения, и считаются образовавшимися из смеси этих двух типов.

Метан в газовых гидратах вырабатывается преимущественно микробными консорциумами, разлагающими органическое вещество в средах с низким содержанием кислорода, а сам метан вырабатывается метаногенными архей . Органическое вещество в верхних нескольких сантиметрах отложений сначала подвергается атаке аэробных бактерий, образующих CO 2 , который уходит из отложений в толщу воды . Ниже этой области аэробной активности берут верх анаэробные процессы, включающие последовательно с глубиной микробное восстановление нитритов/нитратов, оксидов металлов, а затем сульфаты восстанавливаются до сульфидов . Наконец, метаногенез становится доминирующим путем реминерализации органического углерода .

Если скорость седиментации низкая (около 1 см/год), содержание органического углерода низкое (около 1%) и много кислорода, аэробные бактерии могут израсходовать все органическое вещество в отложениях быстрее, чем истощается кислород, поэтому Акцепторы электронов с более низкой энергией не используются. Но там, где скорость седиментации и содержание органического углерода высоки, что обычно имеет место на континентальных шельфах и под западными пограничными зонами апвеллинга течений, поровая вода в отложениях становится бескислородной на глубинах всего несколько сантиметров или меньше. В таких богатых органикой морских отложениях сульфат становится наиболее важным терминальным акцептором электронов из-за его высокой концентрации в морской воде . Однако и оно истощено глубиной от сантиметров до метров. Ниже этого уровня образуется метан. Производство метана представляет собой довольно сложный процесс, требующий сильно восстановительной среды (Eh от -350 до -450 мВ) и pH от 6 до 8, а также сложных синтрофных консорциумов различных разновидностей архей и бактерий. Однако на самом деле метан выделяют только археи.

В некоторых регионах (например, Мексиканский залив, бассейн Джоэцу) метан в клатратах может, по крайней мере частично, образовываться в результате термического разложения органических веществ (например, при производстве нефти), при этом нефть даже образует экзотический компонент внутри самого гидрата, который можно извлечь при гидрат диссоциирует. [27] [28] [ нужна ссылка ] Метан в клатратах обычно имеет биогенную изотопную характеристику и сильно варьирует δ 13 C (от -40 до -100 ‰), с приблизительным средним значением около -65 ‰. [29] [ нужна ссылка ] [30] [31] [32] Ниже зоны твердых клатратов большие объемы метана могут образовывать пузырьки свободного газа в отложениях. [25] [33] [34]

Присутствие клатратов на данном участке часто можно определить путем наблюдения за «отражателем, имитирующим дно» (BSR), который представляет собой сейсмическое отражение на границе зоны устойчивости отложений и клатратов, вызванное неравной плотностью нормальных отложений и отложений с примесью клатраты.

Газогидратные пинго были обнаружены в Северном Ледовитом океане Баренцева моря. Метан пузырится из этих куполообразных структур, причем некоторые из этих газовых факелов простираются близко к поверхности моря. [35]

Размер резервуара

Газовый гидрат под карбонатной породой на морском дне северной части Мексиканского залива.

Размер океанического резервуара клатрата метана плохо известен, и оценки его размера уменьшались примерно на порядок за десятилетие с тех пор, как впервые было признано, что клатраты могут существовать в океанах в 1960-х и 1970-х годах. [36] Самые высокие оценки (например, 3 × 1018 м 3 ) [37] основывались на предположении, что полностью плотные клатраты могут засорять все дно глубокого океана. Улучшение нашего понимания клатратной химии и седиментологии показало, что гидраты образуются только в узком диапазоне глубин ( континентальные шельфы ), только в некоторых местах в диапазоне глубин, где они могут встречаться (10-30% зоны стабильности газовых гидратов). ) и обычно обнаруживаются в низких концентрациях (0,9–1,5% по объему) в тех местах, где они встречаются. Недавние оценки, ограниченные прямым отбором проб, предполагают, что глобальный запас занимает от 1 × 10 15 до 5 × 10 15 кубических метров (от 0,24 до 1,2 миллиона кубических миль). [36] Эта оценка, соответствующая 500–2500 гигатоннам углерода (Гт C), меньше, чем 5000 Гт C, оцененная для всех других запасов геоорганического топлива, но существенно больше, чем ~ 230 Гт C, оцененная для других источников природного газа. [36] [38] Резервуар вечной мерзлоты оценивается примерно в 400 Гт C в Арктике, [39] [ нужна ссылка ] , но никаких оценок возможных антарктических резервуаров сделано не было. Это большие суммы. Для сравнения, общее количество углерода в атмосфере составляет около 800 гигатонн (см. «Углерод: появление »).

Эти современные оценки заметно меньше, чем 10 000–11 000 Гт C (2 × 1016 м 3 ), предложенный [40] предыдущими исследователями как повод считать клатраты геоорганическим топливным ресурсом (MacDonald 1990, Kvenvolden 1998). Более низкая распространенность клатратов не исключает их экономического потенциала, но меньший общий объем и, по-видимому, низкая концентрация на большинстве участков [36] действительно позволяют предположить, что только ограниченный процент месторождений клатратов может обеспечить экономически жизнеспособный ресурс.

Континентальный

Клатраты метана в континентальных породах залегают в пластах песчаника или алевролита на глубинах менее 800 м. Отбор проб показал, что они образовались из смеси газа, полученного термическим и микробным путем, из которого позже были избирательно удалены более тяжелые углеводороды. Они встречаются на Аляске , в Сибири и Северной Канаде .

В 2008 году канадские и японские исследователи добыли постоянный поток природного газа в ходе испытательного проекта на газогидратном участке Маллик в дельте реки Маккензи . Это было второе подобное бурение на Маллике: первое состоялось в 2002 году и для выделения метана использовалось тепло. В эксперименте 2008 года исследователям удалось добыть газ путем снижения давления без нагрева, что потребовало значительно меньше энергии. [41] Месторождение газогидратов Маллик было впервые открыто компанией Imperial Oil в 1971–1972 годах. [42]

Коммерческое использование

Экономические месторождения гидратов называются гидратами природного газа (NGH) и содержат 164 м 3 метана, 0,8 м 3 воды в 1 м 3 гидрата. [43] Большая часть NGH находится под морским дном (95%), где он существует в термодинамическом равновесии. По состоянию на 2013 год осадочный резервуар гидрата метана, вероятно, содержит в 2–10 раз больше известных в настоящее время запасов обычного природного газа . [44] Это представляет собой потенциально важный будущий источник углеводородного топлива . Однако в большинстве мест месторождения считаются слишком рассредоточенными для экономической добычи. [36] Другими проблемами, с которыми сталкивается коммерческая эксплуатация, являются обнаружение жизнеспособных запасов и разработка технологии добычи метана из залежей гидратов.

В августе 2006 года Китай объявил о планах потратить 800 миллионов юаней (100 миллионов долларов США) в течение следующих 10 лет на изучение гидратов природного газа. [45] Потенциально экономические запасы в Мексиканском заливе могут содержать около 100 миллиардов кубических метров (3,5 × 10 12  кубических футов) газа. [36] Бьорн Квамме и Арне Грау из Физико-технологического института Бергенского университета разработали метод введения CO 2 в гидраты и обращения процесса вспять; тем самым извлекая CH 4 путем прямого обмена. [46] Метод Бергенского университета проходит полевые испытания компанией ConocoPhillips и государственной японской национальной корпорацией нефти, газа и металлов (JOGMEC) и частично финансируется Министерством энергетики США. Проект уже достиг фазы внедрения и к 12 марта 2012 г. анализировал полученные данные. [47]^

12 марта 2013 года исследователи JOGMEC объявили, что им удалось успешно извлечь природный газ из замороженного гидрата метана. [48] ​​Для добычи газа было использовано специальное оборудование для бурения и разгерметизации залежей гидратов, в результате чего метан отделился от льда. Затем газ был собран и отправлен по трубе на поверхность, где его подожгли, чтобы доказать его присутствие. [49] По словам представителя отрасли, «это [был] первый в мире морской эксперимент по производству газа из гидрата метана». [48] ​​Раньше газ добывался из месторождений на суше, но никогда из морских месторождений, которые встречаются гораздо чаще. [49] Месторождение гидратов, из которого был добыт газ, расположено в 50 километрах (31 милях) от центральной Японии в Нанкайском желобе , на глубине 300 метров (980 футов) под водой. [48] ​​[49] Представитель JOGMEC отметил, что «Япония, наконец, может иметь источник энергии, который можно назвать своим собственным». [49] Морской геолог Микио Сато заметил: «Теперь мы знаем, что добыча возможна. Следующий шаг – посмотреть, насколько Япония сможет снизить затраты, чтобы сделать технологию экономически жизнеспособной». [49] По оценкам Японии, в Нанкайском желобе содержится не менее 1,1 триллиона кубических метров метана, чего достаточно для удовлетворения потребностей страны на протяжении более десяти лет. [49]

И Япония, и Китай объявили в мае 2017 года о прорыве в добыче клатратов метана, когда они извлекли метан из гидратов в Южно-Китайском море . [14] Китай назвал этот результат прорывом; Правин Линга с факультета химической и биомолекулярной инженерии Национального университета Сингапура согласился: «По сравнению с результатами японских исследований, китайским ученым удалось извлечь гораздо больше газа». [50] Промышленный консенсус заключается в том, что до промышленного производства еще далеко. [51]

Проблемы окружающей среды

Эксперты предупреждают, что воздействие на окружающую среду все еще изучается и что метан — парниковый газ, потенциал глобального потепления которого примерно в 25 раз превышает потенциал глобального потепления за 100-летний период (ПГП100), чем углекислый газ — потенциально может улетучиться в атмосферу, если что-то пойдет не так. [52] Кроме того, хотя сжигание природного газа чище, чем уголь, оно также приводит к выбросам углекислого газа. [53] [54] [55]

Гидраты в переработке природного газа

Регулярные операции

Клатраты (гидраты) метана также обычно образуются в ходе операций по добыче природного газа, когда жидкая вода конденсируется в присутствии метана под высоким давлением. Известно, что более крупные молекулы углеводородов, такие как этан и пропан, также могут образовывать гидраты, хотя более длинные молекулы (бутаны, пентаны) не могут вписаться в структуру водной клетки и имеют тенденцию дестабилизировать образование гидратов.

Образовавшиеся гидраты могут блокировать трубопроводы и технологическое оборудование. Затем их обычно удаляют путем снижения давления, нагревания или растворения химическими средствами (обычно используется метанол). Необходимо позаботиться о том, чтобы удаление гидратов тщательно контролировалось, поскольку существует вероятность того, что гидрат претерпит фазовый переход из твердого гидрата с выделением воды и газообразного метана с высокой скоростью при снижении давления. Быстрое выделение метана в закрытой системе может привести к быстрому увеличению давления. [15]

Обычно предпочтительно предотвращать образование или блокирование оборудования гидратами. Обычно этого достигают удалением воды или добавлением этиленгликоля (МЭГ) или метанола , которые снижают температуру образования гидратов. В последние годы были разработаны другие формы ингибиторов гидратов, такие как кинетические ингибиторы гидратов (увеличивают необходимое переохлаждение, необходимое для образования гидратов, за счет увеличения скорости образования гидратов) и антиагломераты, которые не предотвращают образование гидратов. образуются гидраты, но не допускайте их слипания и блокировки оборудования.

Эффект гидратного фазового перехода при глубоководном бурении

При бурении нефтегазоносных пластов, погруженных на большую глубину, пластовый газ может поступать в ствол скважины и образовывать газовые гидраты из-за низких температур и высоких давлений, возникающих при глубоководном бурении. Газовые гидраты могут затем течь вверх вместе с буровым раствором или другими сбрасываемыми жидкостями. При подъеме гидратов давление в затрубном пространстве снижается и гидраты диссоциируют на газ и воду. Быстрое расширение газа выбрасывает жидкость из скважины, еще больше снижая давление, что приводит к усилению диссоциации гидрата и дальнейшему выбросу жидкости. Возникающее в результате резкое изгнание жидкости из кольцевого пространства является одной из потенциальных причин или факторов, способствующих «удару». [56] (Выбросы, которые могут вызвать выбросы, обычно не связаны с гидратами: см. «Выброс: выброс пласта »).

К мерам, снижающим риск образования гидратов, относятся:

Восстановление после выброса

Концептуальная схема нефтезащитных куполов, образующих перевернутые воронки для подачи нефти по надводным кораблям. Затонувшая нефтяная вышка находится неподалеку.

На достаточной глубине комплексы метана непосредственно с водой образуют гидраты метана, как это наблюдалось во время разлива нефти Deepwater Horizon в 2010 году. Инженеры BP разработали и развернули подводную систему сбора нефти над разливом нефти из глубоководной нефтяной скважины на высоте 5000 футов (1500 м). ниже уровня моря для улавливания вытекающей нефти. Это включало установку 125-тонного (276 000 фунтов) купола над самой большой из утечек скважины и подачу его по трубопроводу в резервуар для хранения на поверхности. [57] Этот вариант потенциально мог собрать около 85% вытекающей нефти, но ранее не тестировался на таких глубинах. [57] Компания BP развернула систему 7–8 мая, но она потерпела неудачу из-за накопления клатрата метана внутри купола; при его низкой плотности (около 0,9 г/см 3 ) гидраты метана накапливались в куполе, придавая плавучесть и затрудняя течение. [58]

Клатраты метана и изменение климата

Клатрат метана выделяется в виде газа в окружающую толщу воды или почву при повышении температуры окружающей среды.
Гипотеза клатратной пушки является предлагаемым объяснением периодов быстрого потепления в четвертичном периоде . Гипотеза состоит в том, что изменения потоков в верхних промежуточных водах океана вызывали колебания температуры, которые поочередно накапливали, а иногда и выделяли клатрат метана на верхних континентальных склонах. Это оказало бы немедленное влияние на глобальную температуру, поскольку метан является гораздо более мощным парниковым газом , чем углекислый газ . Несмотря на то, что время жизни метана в атмосфере составляет около 12 лет, потенциал глобального потепления метана в 72 раза выше, чем у углекислого газа за 20 лет, и в 25 раз за 100 лет (33 с учетом аэрозольных взаимодействий). [59] Далее предполагается, что эти события потепления вызвали циклы Бонда и отдельные межстадиальные события, такие как межстадиалы Дансгаарда-Эшгера . [60]

Большинство месторождений клатрата метана находятся в отложениях, слишком глубоких, чтобы быстро отреагировать, [61] , а моделирование Арчера в 2007 году предполагает, что вызванное ими воздействие метана должно оставаться второстепенным компонентом общего парникового эффекта . [62] Клатратные отложения дестабилизируются в самой глубокой части зоны стабильности , которая обычно находится на сотни метров ниже морского дна. Устойчивое повышение температуры моря в конечном итоге проложит путь через отложения и приведет к тому, что самый мелкий, самый маргинальный клатрат начнет разрушаться; но обычно требуется порядка тысячи лет или больше, чтобы изменение температуры дошло так далеко до морского дна. [62] Кроме того, последующие исследования месторождений средних широт в Атлантическом и Тихом океане показали, что любой метан, высвобождаемый с морского дна, независимо от источника, не может достичь атмосферы, как только глубина превышает 430 м (1411 футов), в то время как геологические характеристики эта территория делает невозможным существование гидратов на глубинах менее 550 м (1804 фута). [63] [64]

Возможные выбросы метана на арктическом шельфе Восточной Сибири

Однако некоторые месторождения клатрата метана в Арктике гораздо мельче остальных, что может сделать их гораздо более уязвимыми к потеплению. Месторождение захваченного газа на континентальном склоне у берегов Канады в море Бофорта , расположенное в районе небольших конических холмов на дне океана, всего на 290 м (951 фут) ниже уровня моря, считается самым мелким из известных месторождений гидрата метана. [65] Однако глубина восточно-сибирского арктического шельфа составляет в среднем 45 метров, и предполагается, что ниже морского дна, закрытого подводными слоями вечной мерзлоты, расположены залежи гидратов. [66] [67] Это будет означать, что, когда потепление потенциально таликов или пинго -подобных объектов на шельфе, они также будут служить путями миграции газа для ранее замороженного метана, и этой возможности уделялось много внимания. [68] [69] [70] Шахова и др. (2008) подсчитали, что не менее 1400 гигатонн углерода в настоящее время заключено в виде метана и гидратов метана под арктической подводной вечной мерзлотой, и 5–10% этой площади подвержено проколам открытыми таликами. В их документе первоначально содержалась строка о том, что «высвобождение до 50 гигатонн прогнозируемого количества гидратов [вполне] возможно при резком высвобождении в любое время». Выброс такого масштаба увеличил бы содержание метана в атмосфере планеты в двенадцать раз, [71] [72] что эквивалентно парниковому эффекту удвоению уровня CO 2 в 2008 году .

Именно это привело к появлению первоначальной гипотезы о клатратной пушке, а в 2008 году Национальная лабораторная система Министерства энергетики США [73] и Научная программа по изменению климата Геологической службы США определили потенциальную клатратную дестабилизацию в Арктике как одну из четырех наиболее серьезных проблем. сценарии резкого изменения климата, которые были выделены для приоритетных исследований. В конце декабря 2008 года USCCSP опубликовал отчет, оценивающий серьезность этого риска. [74] Исследование эффектов исходной гипотезы, проведенное в 2012 году на основе модели сопряженного климата и углеродного цикла ( GCM ), выявило 1000-кратное (от <1 до 1000 ppmv) увеличение содержания метана — в пределах одного импульса — из гидратов метана. (на основе оценок количества углерода для PETM, составляющего ~ 2000 ГтС), и пришел к выводу, что это повысит температуру атмосферы более чем на 6 ° C в течение 80 лет. Кроме того, содержание углерода в наземной биосфере уменьшится менее чем на 25%, что указывает на критическую ситуацию для экосистем и сельского хозяйства, особенно в тропиках. [75] Другая оценка литературы, проведенная в 2012 году, определяет гидраты метана на шельфе восточно-арктических морей как потенциальный триггер. [76]

Также учитывался риск того, что сейсмическая активность может стать потенциальной причиной массовых выбросов метана. В 2012 году сейсмические наблюдения, дестабилизирующие гидрат метана вдоль континентального склона восточной части Соединенных Штатов после вторжения более теплых океанских течений, позволяют предположить, что подводные оползни могут выделять метан. Предполагаемое количество гидрата метана на этом склоне составляет 2,5 гигатонны (около 0,2% от количества, необходимого для возникновения PETM ) , и неясно, может ли метан достичь атмосферы. Однако авторы исследования предупреждают: «Маловероятно, что западная окраина Северной Атлантики — единственная область, испытывающая изменяющиеся океанские течения; наша оценка в 2,5 гигатонны дестабилизирующего гидрата метана может, таким образом, представлять собой лишь часть гидрата метана, который в настоящее время дестабилизируется во всем мире». ." [77] Билл Макгуайр отмечает: «Может возникнуть угроза подводных оползней вокруг окраин Гренландии , которые менее хорошо изучены. Гренландия уже поднимается, уменьшая давление на земную кору, а также на подводные гидраты метана в отложениях вокруг. Это может привести к землетрясению или дестабилизации подводных отложений гидратом метана, что приведет к образованию подводных оползней и, возможно, цунами. в Северной Атлантике». [78]
Выбросы метана в море Лаптевых обычно поглощаются метанотрофами в отложениях . Области с высоким уровнем седиментации (вверху) подвергают свои микробные сообщества постоянному нарушению, и поэтому они с наибольшей вероятностью будут наблюдать активные потоки, будь то с (справа) или без активного восходящего потока (слева). Несмотря на это, годовой выпуск может быть ограничен 1000 тоннами или меньше. [79]

Исследования, проведенные в 2008 году в Сибирской Арктике, показали выбросы метана в миллионах тонн в год, что значительно превышает предыдущую оценку в 0,5 миллиона тонн в год. [80], по-видимому, через перфорации в вечной мерзлоте морского дна, [70] при этом концентрации в некоторых регионах достигают 100-кратного нормального уровня. [81] [82] Избыток метана был обнаружен в локализованных горячих точках в устье реки Лена и на границе между морем Лаптевых и Восточно-Сибирским морем . В то время считалось, что часть таяния является результатом геологического нагрева, но большее таяние, как полагали, произошло из-за значительного увеличения объемов талой воды, сбрасываемой из сибирских рек, текущих на север. [83]

К 2013 году та же группа исследователей использовала многочисленные гидролокационные наблюдения для количественной оценки плотности пузырьков, исходящих из подводной вечной мерзлоты в океан (процесс, называемый вскипанием), и обнаружила, что вдоль Восточно-Сибирского побережья ежедневно выбрасывается 100–630 мг метана на квадратный метр. Арктический шельф (ESAS), в толщу воды. Они также обнаружили, что во время штормов, когда ветер ускоряет газообмен между воздухом и морем, уровень метана в толще воды резко падает. Наблюдения показывают, что выделение метана из вечной мерзлоты морского дна будет происходить медленно, а не резко. Однако арктические циклоны, вызванные глобальным потеплением , и дальнейшее накопление парниковых газов в атмосфере могут способствовать более быстрому выделению метана из этого источника. В целом их обновленная оценка теперь составила 17 миллионов тонн в год. [84]

Однако эти результаты вскоре были поставлены под сомнение, поскольку такая скорость ежегодных выбросов будет означать, что на одну только ESAS будет приходиться от 28% до 75% наблюдаемых выбросов метана в Арктике, что противоречит многим другим исследованиям. В январе 2020 года было обнаружено, что скорость поступления метана в атмосферу после того, как он был выброшен из шельфовых отложений в толщу воды, была сильно завышена, а наблюдения за потоками атмосферного метана, проведенные во время многочисленных круизов кораблей в Арктике, вместо этого указывают на что только около 3,02 миллиона тонн метана ежегодно выбрасывается из ESAS. [85] Исследование моделирования, опубликованное в 2020 году, показало, что в современных условиях годовой выброс метана из ESAS может составлять всего 1000 тонн, при этом 2,6–4,5 миллиона тонн представляют собой пиковый потенциал турбулентных выбросов с шельфа. [79]

Хонг и др. В 2017 году изучалось просачивание метана в мелководных арктических морях Баренцева моря недалеко от Шпицбергена . Температура на морском дне сезонно колебалась в течение последнего столетия: от -1,8 °C (28,8 °F) до 4,8 °C (40,6 °F), это повлияло только на выброс метана на глубину около 1,6 метра в отложениях. водный интерфейс. Гидраты могут быть стабильными в верхних 60 метрах отложений, а наблюдаемые в настоящее время выбросы происходят из более глубоких слоев морского дна. Они приходят к выводу, что повышенный поток метана начался сотни и тысячи лет назад, отмечая по этому поводу «...эпизодическую вентиляцию глубоких резервуаров, а не диссоциацию газовых гидратов, вызванную потеплением». [86] Подводя итог своему исследованию, Хун заявил:

Результаты нашего исследования показывают, что огромное просачивание, обнаруженное в этой области, является результатом естественного состояния системы. Понимание того, как метан взаимодействует с другими важными геологическими, химическими и биологическими процессами в системе Земли, имеет важное значение и должно быть в центре внимания нашего научного сообщества. [87]

Выбросы метана, связанные с диссоциацией гидратов на Шпицбергене, по-видимому, намного ниже, чем утечки из других источников метана. [88]

Исследования Клауса Вальмана и др. В 2018 году был сделан вывод, что диссоциация гидратов на Шпицбергене 8000 лет назад произошла из-за изостатического отскока (поднятие континентов после дегляциации ). В результате глубина воды уменьшилась с меньшим гидростатическим давлением без дальнейшего нагревания. Исследование также показало, что сегодняшние отложения на этом участке становятся нестабильными на глубине ~ 400 метров из-за сезонного потепления придонных вод, и остается неясным, связано ли это с естественной изменчивостью или антропогенным потеплением. [88] Более того, в другой статье, опубликованной в 2017 году, было обнаружено, что только 0,07% метана, выделяющегося в результате диссоциации газовых гидратов на Шпицбергене, по-видимому, достигает атмосферы, и обычно только при низкой скорости ветра. [89] В 2020 году последующее исследование подтвердило, что лишь небольшая часть метана из просачиваний Шпицбергена достигает атмосферы и что скорость ветра оказывает большее влияние на скорость выбросов, чем концентрация растворенного метана на месте. [90]

Наконец, в документе, опубликованном в 2017 году, указано, что выбросы метана по крайней мере из одного поля высачивания на Шпицбергене были более чем компенсированы повышенным поглощением углекислого газа из-за значительно возросшей активности фитопланктона в этой богатой питательными веществами воде. Ежедневное количество углекислого газа, поглощаемого фитопланктоном, было в 1900 раз больше, чем количество выделяемого метана, а отрицательное (т.е. косвенное охлаждение) радиационное воздействие от поглощения CO 2 было в 251 раз больше, чем потепление от выброса метана. [91]
В 2018 году в перспективной статье, посвященной переломным моментам в климатической системе, говорилось, что вклад гидратов метана в изменение климата будет «незначительным» к концу века, но может составить 0,4–0,5 ° C (0,72–0,90 ° F). ) в тысячелетних масштабах времени. [92] В 2021 году Шестой оценочный доклад МГЭИК больше не включал гидраты метана в список потенциальных переломных моментов и говорил, что «очень маловероятно, что выбросы CH4 из клатратов существенно согреют климатическую систему в течение следующих нескольких столетий». [93] В докладе также связываются залежи земных гидратов с кратерами газовых выбросов , обнаруженными на полуострове Ямал в Сибири , Россия, начиная с июля 2014 года, [94] но отмечается, что, поскольку земные газовые гидраты преимущественно образуются на глубине ниже 200 метров, существенное ответ в течение следующих нескольких столетий можно исключить. [93] Аналогичным образом, в оценке переломных моментов 2022 года гидраты метана описывались как «беспороговая обратная связь», а не как переломный момент. [95] [96]

Гидраты природного газа для хранения и транспортировки газа

Поскольку клатраты метана стабильны при более высоких температурах, чем сжиженный природный газ (СПГ) (-20 против -162 °C), существует некоторый интерес к преобразованию природного газа в клатраты (затвердевший природный газ или СНГ), а не к его сжижению при транспортировке. морскими судами . Существенным преимуществом будет то, что для производства гидрата природного газа (NGH) из природного газа на терминале потребуется меньшая холодильная установка и меньше энергии, чем для производства СПГ. В качестве компенсации за 100 тонн транспортируемого метана необходимо будет перевезти 750 тонн гидрата метана; поскольку для этого потребуется корабль в 7,5 раз большего водоизмещения или потребуется больше кораблей, это вряд ли окажется экономически целесообразным. [ нужна цитата ] . В последнее время гидрат метана вызвал значительный интерес для крупномасштабного стационарного хранения из-за очень мягких условий хранения с включением тетрагидрофурана (ТГФ) в качестве сопутствующего гостя. [97] [98] При включении тетрагидрофурана , хотя и происходит небольшое снижение емкости хранения газа, в недавнем исследовании было продемонстрировано, что гидраты стабильны в течение нескольких месяцев при -2 ° C и атмосферном давлении. [99] Недавнее исследование показало, что СНГ может быть получен непосредственно из морской воды, а не из чистой воды в сочетании с ТГФ. [100]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Средний состав гидрата клатрата метана составляет 1 моль метана на каждые 5,75 моля воды. Наблюдаемая плотность составляет около 0,9 г/см 3 . [15] На один моль метана, молярная масса которого составляет около 16,043 г (см. Метан ), мы имеем 5,75 моля воды с молярной массой около 18,015 г (см. Свойства воды ), так что вместе для каждого моля метана клатратный комплекс имеет массу 16,043 г + 5,75 × 18,015 г ≈ 119,631 г. Дробный вклад метана в массу тогда равен 16,043 г/119,631 г ≈ 0,1341. Плотность составляет около 0,9 г/см 3 , поэтому один литр клатрата метана имеет массу около 0,9 кг, а масса содержащегося в нем метана составляет тогда около 0,1341 × 0,9 кг ≈ 0,1207 кг. При плотности газа 0,716 кг/м 3 (при 0 °C; см. информационный блок «Метан ») получается объем 0,1207/0,716 м 3 = 0,1686 м 3 = 168,6 л.

Рекомендации

  1. ↑ Газовый гидрат: что это такое? , Геологическая служба США, 31 августа 2009 г., архивировано из оригинала 14 июня 2012 г. , получено 28 декабря 2014 г.
  2. ^ Аб Хасан, Хусейн; Романос, Джимми (9 августа 2023 г.). «Влияние морских солей на фазовое поведение и синтез гидратов метана + ТГФ: экспериментальное и теоретическое исследование». Исследования в области промышленной и инженерной химии . 62 (31): 12305–12314. doi : 10.1021/acs.iecr.3c00351. ISSN  0888-5885.
  3. ^ Санчес, М.; Сантамарина, К.; Теймури, М.; Гай, X. (2018). «Совместное численное моделирование газогидратсодержащих отложений: от лабораторного к полевому анализу» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 123 (12): 10, 326–10, 348. Бибкод : 2018JGRB..12310326S. дои : 10.1029/2018JB015966. hdl : 10754/630330 . S2CID  134394736.
  4. ^ Теймури, М.; Санчес, М.; Сантамарина, К. (2020). «Псевдокинетическая модель для моделирования фазовых изменений в отложениях, содержащих газогидраты». Морская и нефтяная геология . 120 : 104519. Бибкод : 2020MarPG.12004519T. doi : 10.1016/j.marpetgeo.2020.104519 .
  5. ^ Чонг, ZR; Ян, ШБ; Бабу, П.; Линга, П.; Ли, Х.-С. (2016). «Обзор гидратов природного газа как энергетического ресурса: перспективы и проблемы». Прикладная энергетика . 162 : 1633–1652. doi :10.1016/j.apenergy.2014.12.061.
  6. ^ Хасанпуриузбанд, Алиакбар; Джунаки, Эдрис; Вашигани Фарахани, Мехрдад; Такея, Сатоши; Руппель, Кэролайн; Ян, Цзиньхай; Дж. Инглиш, Найл; М. Шикс, Джудит; Эдлманн, Катриона; Мехрабян, Хади; М. Аман, Закари; Тохиди, Бахман (2020). «Газовые гидраты в устойчивой химии». Обзоры химического общества . 49 (15): 5225–5309. дои : 10.1039/C8CS00989A . hdl : 1912/26136 . PMID  32567615. S2CID  219971360.
  7. ^ Роальд Хоффманн (2006). «Старый газ, новый газ». Американский учёный . 94 (1): 16–18. дои : 10.1511/2006.57.3476.
  8. ^ Люти, Д; Ле Флох, М; Берейтер, Б; Блюнье, Т; Барнола, Дж. М.; Зигенталер, У; Рейно, Д; Жузель, Дж; и другие. (2008). «Рекорд концентрации углекислого газа с высоким разрешением за 650 000–800 000 лет до настоящего времени» (PDF) . Природа . 453 (7193): 379–382. Бибкод : 2008Natur.453..379L. дои : 10.1038/nature06949 . PMID  18480821. S2CID  1382081.
  9. ^ Вальманн; и другие. (2018). «Диссоциация газогидратов у Шпицбергена, вызванная изостатическим отскоком, а не глобальным потеплением». Природные коммуникации . 9 (1): 83. Бибкод : 2018NatCo...9...83W. дои : 10.1038/s41467-017-02550-9. ПМЦ 5758787 . ПМИД  29311564. 
  10. ^ Мау, С.; Ремер, М.; Торрес, Мэн; Буссманн, И.; Пейп, Т.; Дамм, Э.; Гепрегс, П.; Винтерстеллер, П.; Сюй, К.-В.; Лохер, М.; Борманн, Г. (23 февраля 2017 г.). «Широкомасштабное просачивание метана вдоль континентальной окраины Шпицбергена - от Бьёрнёя до Конгсфьорда». Научные отчеты . 7 : 42997. Бибкод : 2017NatSR...742997M. дои : 10.1038/srep42997 . ПМЦ 5322355 . PMID  28230189. S2CID  23568012. 
  11. ^ Полман, Джон В.; Грейнерт, Йенс; Руппель, Кэролайн; Силякова, Анна; Вильштедте, Лиза; Кассо, Майкл; Минерт, Юрген; Бюнц, Стефан (1 февраля 2020 г.). «Увеличенное поглощение CO2 на мелководном участке просачивания в Северном Ледовитом океане превосходит положительный потенциал потепления выбросов метана». Биологические науки . 114 (21): 5355–5360. дои : 10.1073/pnas.1618926114 . ПМК 5448205 . ПМИД  28484018. 
  12. ^ Фокс-Кемпер, Б.; Хьюитт, Хьюстон ; Сяо, К.; Адальгейрсдоттир, Г.; Дрейфхаут, СС; Эдвардс, ТЛ; Голледж, Северная Каролина; Хемер, М.; Копп, Р.Э.; Криннер, Г.; Микс, А. (2021). Массон-Дельмотт, В.; Чжай, П.; Пирани, А.; Коннорс, СЛ; Пеан, К.; Бергер, С.; Кауд, Н.; Чен, Ю.; Гольдфарб, Л. (ред.). «Глава 5: Глобальные углеродные и другие биогеохимические циклы и обратные связи» (PDF) . Изменение климата 2021: Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 5. doi : 10.1017/9781009157896.011.
  13. ^ Шельнхубер, Ганс Иоахим; Винкельманн, Рикарда; Шеффер, Мартен; Лейд, Стивен Дж.; Фетцер, Инго; Донж, Джонатан Ф.; Распятие, Мишель; Корнелл, Сара Э.; Барноски, Энтони Д. (2018). «Траектории системы Земли в антропоцене». Труды Национальной академии наук . 115 (33): 8252–8259. Бибкод : 2018PNAS..115.8252S. дои : 10.1073/pnas.1810141115 . ISSN  0027-8424. ПМК 6099852 . ПМИД  30082409. 
  14. ^ abc «Китай заявляет о прорыве в добыче« легковоспламеняющегося льда »» . Би-би-си. 19 мая 2017 г.
  15. ^ abc Макс, Майкл Д. (2003). Гидрат природного газа в океанических и вечномерзлых средах. Академическое издательство Клювер. п. 62. ИСБН 978-0-7923-6606-5.
  16. ^ Декабрь, Стивен Ф.; Боулер, Кристин Э.; Штадтерман, Лаура Л.; Кох, Кэролайн А.; Слоан, Э. Денди (2006). «Прямое измерение числа гидратации водного метана». Варенье. хим. Соц. 128 (2): 414–415. дои : 10.1021/ja055283f. ПМИД  16402820. Примечание: число 20 называется магическим числом, равным числу найденного количества молекул воды, окружающих ион гидроксония .
  17. ^ Гуггенхайм, С; Костер ван Гроос AF (2003). «Новая газогидратная фаза: синтез и стабильность интеркалата глины и гидрата метана». Геология . 31 (7): 653–656. Бибкод : 2003Geo....31..653G. doi :10.1130/0091-7613(2003)031<0653:NGPSAS>2.0.CO;2.
  18. ^ Ваннест, М.; Де Батист, М; Гольмшток, А; Кремлёв А; Верстег, В; и другие. (2001). «Многочастотное сейсмическое исследование газогидратоносных отложений озера Байкал, Сибирь» . Морская геология . 172 (1–2): 1–21. Бибкод : 2001МГеол.172....1В. дои : 10.1016/S0025-3227(00)00117-1.
  19. ^ abc Квенволден, К. (1995). «Обзор геохимии метана в гидрате природного газа» (PDF) . Органическая геохимия . 23 (11–12): 997–1008. Бибкод : 1995OrGeo..23..997K. дои : 10.1016/0146-6380(96)00002-2. Архивировано из оригинала (PDF) 28 декабря 2014 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
  20. ^ Мишра, СК; Деванган, П; Мухопадхьяй, Р; Банерджи, Д. (август 2021 г.). «Доступно онлайн 7 мая 2021 г. 1875-5100 / © 2021 Elsevier BV. Все права защищены. Моделирование скоростей и анализ атрибутов для понимания газовых гидратов и системы свободного газа в бассейне Маннар, Индия». Журнал науки и техники о природном газе . 92 : 104007. doi : 10.1016/j.jngse.2021.104007. S2CID  235544441.
  21. ^ Слоан, Э. Денди (2008). Клатратные гидраты природных газов. Кэролайн А. Ко (3-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-1-4200-0849-4. ОСЛК  85830708.
  22. ^ Мишра, СК; Деванган, П; Шрирам, Дж; Кумар, А; Дакара, Дж. (2020). «Пространственное распределение залежей газогидратов в морском бассейне Кришна-Годавари, Бенгальский залив». Морская и нефтяная геология . 112 : 104037. Бибкод : 2020MarPG.11204037M. дои : 10.1016/j.marpetgeo.2019.104037 .
  23. ^ Квенволден, Калифорния (1993). «Газовые гидраты – геологическая перспектива и глобальные изменения». Обзоры геофизики . 31 (2): 173–187. Бибкод : 1993RvGeo..31..173K. дои : 10.1029/93RG00268.
  24. ↑ Руппель, Кэролайн, Гидраты метана и будущее природного газа (PDF) , Проект газовых гидратов, Вудс-Хоул, Массачусетс: Геологическая служба США, заархивировано из оригинала (PDF) 6 ноября 2015 г. , получено 28 декабря 2014 г.
  25. ^ аб Диккенс, Греция; Полл К.К.; Уоллес П. (1997). «Прямое измерение количества метана на месте в большом газогидратном резервуаре» (PDF) . Природа . 385 (6615): 426–428. Бибкод : 1997Natur.385..426D. дои : 10.1038/385426a0. hdl : 2027.42/62828 . S2CID  4237868.
  26. ^ Лесли Р. Саттер. «Профиль юго-восточной континентальной окраины США». Исследователь океана НОАА . Национальное управление океанических и атмосферных исследований (НОАА) . Проверено 3 января 2015 г.
  27. ^ Квенволден, 1998 (неполная ссылка)
  28. ^ Снайдер, Глен Т.; Мацумото, Ре; Сузуки, Йохей; Кодука, Марико; Какидзаки, Ёсихиро; Чжан, Найчжун; Томару, Хитоши; Сано, Юджи; Такахата, Наото; Танака, Кентаро; Боуден, Стивен А. (05 февраля 2020 г.). «Свидетельства микродоломитовой минерализации в составе газогидратных микробиомов в Японском море». Научные отчеты . 10 (1): 1876. Бибкод : 2020НацСР..10.1876С. дои : 10.1038/s41598-020-58723-y. ISSN  2045-2322. ПМЦ 7002378 . ПМИД  32024862. 
  29. ^ Квенволден, 1993 (неполная ссылка)
  30. ^ Диккенс 1995 (неполная ссылка)
  31. ^ Снайдер, Глен Т.; Сано, Юджи; Такахата, Наото; Мацумото, Ре; Какидзаки, Ёсихиро; Томару, Хитоши (05 марта 2020 г.). «Магматические флюиды играют роль в развитии активных газовых труб и массивных газовых гидратов в Японском море». Химическая геология . 535 : 119462. Бибкод : 2020ChGeo.53519462S. doi : 10.1016/j.chemgeo.2020.119462 . ISSN  0009-2541.
  32. ^ Мацумото, Р. (1995). «Причины аномалий δ13C карбонатов и новая парадигма« Гипотеза газогидратов »». Дж. Геол. Соц. Япония . 101 (11): 902–924. дои : 10.5575/geosoc.101.902 .
  33. ^ Мацумото, Р.; Ватанабэ, Ю.; Сато, М.; Окада, Х.; Хироки, Ю.; Кавасаки, М. (1996). ODP Leg 164 Корабельная научная группа. «Распределение и распространение морских газовых гидратов - предварительные результаты этапа 164 ODP: Бурение в Блейк-Ридж». Дж. Геол. Соц. Япония . 102 (11): 932–944. дои : 10.5575/geosoc.102.932 .
  34. ^ «Клатраты - малоизвестные компоненты глобального углеродного цикла». Этомас.web.wesleyan.edu. 13 апреля 2000 г. Проверено 14 марта 2013 г.
  35. ^ «Купола замороженного метана могут быть предупреждающими знаками о новых выбросах» . Физика.орг. 2017.
  36. ^ abcdef Мильков, А.В. (2004). «Глобальные оценки содержания гидратносвязанного газа в морских отложениях: сколько его на самом деле?». Обзоры наук о Земле . 66 (3–4): 183–197. Бибкод : 2004ESRv...66..183M. doi : 10.1016/j.earscirev.2003.11.002.
  37. ^ Трофимук, А.А.; Н. В. Черский; В. П. Царев (1973). «[Накопление природных газов в зонах гидратообразования в гидросфере]». Доклады Академии наук СССР . 212 : 931–934.
  38. ^ Группа по оценке мировой энергетики Геологической службы США, 2000 г. Мировая оценка нефти Геологической службы США, 2000 г. - описание и результаты. Серия цифровых данных USGS DDS-60.
  39. ^ Макдональд, GJ (1990). «Роль клатратов метана в климате прошлого и будущего». Климатические изменения . 16 (3): 247–281. Бибкод : 1990ClCh...16..247M. дои : 10.1007/bf00144504. S2CID  153361540.
  40. ^ Баффет, Брюс; Дэвид Арчер (15 ноября 2004 г.). «Глобальный запас клатрата метана: чувствительность к изменениям в глубинах океана» (PDF) . Письма о Земле и планетологии . 227 (3–4): 185–199. Бибкод : 2004E&PSL.227..185B. дои : 10.1016/j.epsl.2004.09.005. Предпочтительно... глобальная оценка 3,18 г ... По оценкам, глобальный запас клатрата метана может превышать 10,19 г углерода.
  41. ^ Томас, Броди (31 марта 2008 г.). «Исследователи добывают метан из-под вечной мерзлоты». Северные службы новостей . Архивировано из оригинала 8 июня 2008 г. Проверено 16 июня 2008 г.
  42. ^ «Геологическая служба Канады, Маллик 2002». Природные ресурсы Канады . 20 декабря 2007 г. Архивировано из оригинала 29 июня 2011 года . Проверено 21 марта 2013 г.
  43. ^ Макс, Майкл Д.; Джонсон, Артур Х. (1 января 2016 г.). «Экономические характеристики глубоководных гидратов природного газа». Разведка и добыча океанического гидрата природного газа . Международное издательство Спрингер. стр. 39–73. дои : 10.1007/978-3-319-43385-1_2. ISBN 9783319433844. S2CID  133178393.
  44. ^ Манн, Чарльз К. (апрель 2013 г.). «Что, если у нас никогда не закончится нефть?». Атлантический Ежемесячник . Проверено 23 мая 2013 г.
  45. ^ «Соглашения по укреплению двусторонних связей» . Chinadaily.com.cn. 25 августа 2006 г. Проверено 14 марта 2013 г.
  46. ^ "Norske forskere bak energirevolusjon, VB nett, на норвежском языке" . Вг.но. Май 2007 года . Проверено 14 марта 2013 г.
  47. ^ «Национальная программа исследований и разработок метановых гидратов DOE / NETL Проекты по метановым гидратам» . Netl.doe.gov. 19 февраля 2013 г. Архивировано из оригинала 17 августа 2013 г. Проверено 14 марта 2013 г.
  48. ^ abc «Япония впервые в мире добывает газ из гидрата метана» . Би-би-си. 12 марта 2013 года . Проверено 13 марта 2013 г.
  49. ↑ abcdef Хироко Табути (12 марта 2013 г.). «Энергетический переворот в Японии: «Огнеопасный лед»». Газета "Нью-Йорк Таймс . Проверено 14 марта 2013 г.
  50. ^ «Китай заявляет о прорыве в области« легковоспламеняющегося льда »» . Новости BBC . 19 мая 2017 г.
  51. ^ «Китай и Япония находят способ добывать« горючий лед »с морского дна, используя легендарное замороженное ископаемое топливо» . 19 мая 2017 г.
  52. ^ Хаусман, Сэнди (31 мая 2018 г.). «Огонь и лед: неиспользованное ископаемое топливо, которое может спасти или разрушить наш климат». DW.COM . Проверено 14 сентября 2019 г.
  53. ↑ Макфарлейн, Алек (19 мая 2017 г.). «Китай совершил прорыв «горючего льда» в Южно-Китайском море». CNNMoney . Проверено 11 июня 2017 г.
  54. ↑ Андерсон, Ричард (17 апреля 2014 г.). «Гидрат метана: грязное топливо или спаситель энергии?». Новости BBC . Проверено 11 июня 2017 г.
  55. ↑ Дин, Сигне (23 мая 2017 г.). «Китай только что извлек газ из« легковоспламеняющегося льда », и это может привести к созданию совершенно нового источника энергии» . НаукаАлерт . Проверено 11 июня 2017 г.
  56. ^ abcde Ван, Чжиюань; Сунь Баоцзян (2009). «Поведение кольцевого многофазного потока при глубоководном бурении и эффект фазового перехода гидратов». Нефтяная наука . 6 (1): 57–63. Бибкод : 2009PetSc...6...57W. дои : 10.1007/s12182-009-0010-3 .
  57. ^ ab Виннинг, Дэвид (3 мая 2010 г.). «Группа реагирования на разливы нефти США: план развертывания купола через 6–8 дней». Уолл Стрит Джорнал . Доу Джонс и компания. Архивировано из оригинала 6 мая 2010 года . Проверено 21 марта 2013 г.
  58. ↑ Кресси, Дэниел (10 мая 2010 г.). «Гигантский купол не смог исправить нефтяную катастрофу Deepwater Horizon» . Nature.com . Проверено 10 мая 2010 г.
  59. ^ Шинделл, Дрю Т.; Фалувеги, Грег; Кох, Дороти М.; Шмидт, Гэвин А.; Унгер, Надин ; Бауэр, Сюзанна Э. (2009). «Улучшенная связь воздействия на климат с выбросами». Наука . 326 (5953): 716–718. Бибкод : 2009Sci...326..716S. дои : 10.1126/science.1174760. PMID  19900930. S2CID  30881469.
  60. ^ Кеннетт, Джеймс П.; Каннариато, Кевин Г.; Хенди, Ингрид Л.; Бел, Ричард Дж. (2003). Гидраты метана в четвертичном изменении климата: гипотеза клатратной пушки . Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз . дои : 10.1029/054СП. ISBN 978-0-87590-296-8.
  61. ^ Арчер, Д.; Баффет, Б. (2005). «Зависящая от времени реакция клатратного резервуара глобального океана на климатические и антропогенные воздействия» (PDF) . Геохимия, геофизика, геосистемы . 6 (3): Q03002. Бибкод : 2005GGG.....603002A. дои : 10.1029/2004GC000854 .
  62. ^ аб Арчер, Д. (2007). «Стабильность гидрата метана и антропогенное изменение климата» (PDF) . Биогеонауки . 4 (4): 521–544. Бибкод : 2007BGeo....4..521A. дои : 10.5194/bg-4-521-2007 .См. также сводку блога. Архивировано 15 апреля 2007 г. на Wayback Machine .
  63. ^ Чон, ДонДжу; Руппель, Кэролайн; Саутон, Джон; Вебер, Томас С.; Кесслер, Джон Д. (17 октября 2022 г.). «Незначительное выделение метана в атмосферу в результате разложения гидратов в океанах средних широт». Природа Геонауки . 15 (11): 885–891. дои : 10.1038/s41561-022-01044-8.
  64. ^ «Древний океанский метан не является непосредственной угрозой изменения климата» . Физика.орг . 18 октября 2022 г. Проверено 6 июля 2023 г.
  65. ↑ Корбин, Зои (7 декабря 2012 г.). «Запертый парниковый газ в арктическом море может оказаться «климатической канарейкой»». Природа . дои : 10.1038/nature.2012.11988. S2CID  130678063 . Проверено 12 апреля 2014 г.
  66. ^ Шахова, Н.; Семилетов И.; Пантелеев, Г. (2005). «Распределение метана на шельфах Сибирской Арктики: последствия для морского цикла метана». Письма о геофизических исследованиях . 32 (9): L09601. Бибкод : 2005GeoRL..32.9601S. дои : 10.1029/2005GL022751 .
  67. ^ «Выделение арктического метана на восточно-сибирском шельфе, часть 1 - предыстория» . Скептическая наука . 2012.
  68. ^ «Взаимодействие климата и гидратов». Геологическая служба США . 14 января 2013 г.
  69. ^ Шахова, Наталья; Семилетов Игорь (30 ноября 2010 г.). «Выбросы метана на арктическом шельфе Восточной Сибири и возможность резкого изменения климата» (PDF) . Проверено 12 апреля 2014 г.
  70. ^ ab «Метан, пузырящийся на морском дне, создает подводные холмы» (пресс-релиз). Научно-исследовательский институт аквариумов Монтерей-Бей . 5 февраля 2007 г. Архивировано из оригинала 11 октября 2008 г.
  71. ^ Шахова, Н.; Семилетов И.; Салюк, А.; Космач, Д. (2008). «Аномалии метана в атмосфере над восточно-сибирским шельфом: есть ли признаки утечки метана из мелководных шельфовых гидратов?» (PDF) . Тезисы геофизических исследований . 10 : 01526. Архивировано из оригинала (PDF) 22 декабря 2012 г. Проверено 25 сентября 2008 г.
  72. ↑ Мрасек, Волкер (17 апреля 2008 г.). «В Сибири открывается хранилище парниковых газов». Шпигель Международный Интернет . Российские ученые подсчитали, что может произойти, когда эта сибирская вечная мерзлота полностью оттает и весь накопленный газ выйдет наружу. Они полагают, что содержание метана в атмосфере планеты увеличится в двенадцать раз.
  73. ↑ Пройсс, Пол (17 сентября 2008 г.). «ВОЗДЕЙСТВИЯ: На пороге резких изменений климата». Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.
  74. ^ CCSP; и другие. (2008). Резкое изменение климата. Отчет Американской научной программы по изменению климата и Подкомитета по исследованию глобальных изменений. Кларк. Рестон, Вирджиния: Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 4 мая 2013 г.
  75. ^ Ацуши Обата; Киётака Сибата (20 июня 2012 г.). «Ущерб наземной биосфере из-за интенсивного потепления из-за быстрого увеличения количества метана в атмосфере в 1000 раз: оценка с помощью модели климата и углеродного цикла». Дж. Климат . 25 (24): 8524–8541. Бибкод : 2012JCli...25.8524O. дои : 10.1175/JCLI-D-11-00533.1 .
  76. ^ Сергиенко, В.И.; и другие. (сентябрь 2012 г.). «Деградация подводной вечной мерзлоты и разрушение гидратов на шельфе восточно-арктических морей как потенциальная причина «метановой катастрофы»: некоторые результаты комплексных исследований 2011 года» (PDF) . Доклады наук о Земле . 446 (1): 1132–1137. Бибкод : 2012ДокЕС.446.1132С. дои : 10.1134/S1028334X12080144. ISSN  1028-334X. S2CID  129638485.
  77. ^ Фампус, Б.Дж.; Хорнбах, MJ (24 декабря 2012 г.). «Недавние изменения в Гольфстриме, вызывающие широкомасштабную дестабилизацию газовых гидратов». Природа . 490 (7421): 527–530. дои : 10.1038/nature.2012.11652. PMID  23099408. S2CID  131370518.
  78. ^ «Билл Макгуайр: Моделирование предполагает, что таяние ледяных шапок приведет к увеличению вулканической активности». ClimateState.com . 2014.
  79. ^ аб Пуглини, Маттео; Бровкин, Виктор; Ренье, Пьер; Арндт, Сандра (26 июня 2020 г.). «Оценка возможности нетурбулентного выхода метана с арктического шельфа Восточной Сибири». Биогеонауки . 17 (12): 3247–3275. Бибкод : 2020BGeo...17.3247P. дои : 10.5194/bg-17-3247-2020 . hdl : 21.11116/0000-0003-FC9E-0 . S2CID  198415071.
  80. ^ Шахова, Н.; Семилетов И.; Салюк, А.; Космач Д.; Бельчева, Н. (2007). «Выбросы метана на арктическом шельфе Восточной Сибири» (PDF) . Тезисы геофизических исследований . 9 :01071.
  81. ↑ Коннор, Стив (23 сентября 2008 г.). «Эксклюзив: метановая бомба замедленного действия». Независимый . Проверено 3 октября 2008 г.
  82. ↑ Коннор, Стив (25 сентября 2008 г.). «Обнаружены сотни метановых шлейфов». Независимый . Проверено 3 октября 2008 г.
  83. ↑ Перевод записи в блоге Орьяна Густавссона, руководителя исследований экспедиции, 2 сентября 2008 г.
  84. ^ Шахова, Наталья; Семилетов Игорь; Лейфер, Ира; Сергиенко Валентин; Салюк, Анатолий; Космач, Денис; Черных, Денис; Стаббс, Крис; Никольский Дмитрий; Тумской, Владимир; Густафссон, Орьян (24 ноября 2013 г.). «Вскипание и выброс метана, вызванный штормами, на арктическом шельфе Восточной Сибири». Природа . 7 (1): 64–70. Бибкод : 2014NatGe...7...64S. дои : 10.1038/ngeo2007.
  85. ^ Торнтон, Бретт Ф.; Притерч, Джон; Андерссон, Кристиан; Брукс, Ян М.; Солсбери, Доминик; Тьернстрем, Майкл; Крилл, Патрик М. (29 января 2020 г.). «Судовые вихревые ковариационные наблюдения за потоками метана ограничивают выбросы в море в Арктике». Достижения науки . 6 (5): eaay7934. Бибкод : 2020SciA....6.7934T. doi : 10.1126/sciadv.aay7934. ПМК 6989137 . ПМИД  32064354. 
  86. ^ Хун, Вэй-Ли; Торрес, Марта Э.; Кэрролл, Джолинн; Кремьер, Антуан; Паньери, Джулиана; Яо, Хаойи; Серов, Павел (2017). «Просачивание из арктического мелководного морского резервуара газогидратов нечувствительно к мгновенному потеплению океана». Природные коммуникации . 8 (1): 15745. Бибкод : 2017NatCo...815745H. doi : 10.1038/ncomms15745. ISSN  2041-1723. ПМЦ 5477557 . ПМИД  28589962. 
  87. ^ КЕЙДЖ (23 августа 2017 г.). «Исследование показало, что гипотеза о гидратной пушке маловероятна». Физика.орг.
  88. ^ аб Вальманн; и другие. (2018). «Диссоциация газогидратов у Шпицбергена, вызванная изостатическим отскоком, а не глобальным потеплением». Природные коммуникации . 9 (1): 83. Бибкод : 2018NatCo...9...83W. дои : 10.1038/s41467-017-02550-9. ПМЦ 5758787 . ПМИД  29311564. 
  89. ^ Мау, С.; Ремер, М.; Торрес, Мэн; Буссманн, И.; Пейп, Т.; Дамм, Э.; Гепрегс, П.; Винтерстеллер, П.; Сюй, К.-В.; Лохер, М.; Борманн, Г. (23 февраля 2017 г.). «Широкомасштабное просачивание метана вдоль континентальной окраины Шпицбергена - от Бьёрнёя до Конгсфьорда». Научные отчеты . 7 : 42997. Бибкод : 2017NatSR...742997M. дои : 10.1038/srep42997 . ПМЦ 5322355 . PMID  28230189. S2CID  23568012. 
  90. ^ Силякова, Анна; Янссон, Пяр; Серов, Павел; Ферре, Бенедикт; Павлов Алексей К.; Хаттерманн, Торе; Грейвс, Кэролайн А.; Платт, Стивен М.; Лунд Мире, Катрин; Грюндгер, Фридерика; Ниманн, Хельге (1 февраля 2020 г.). «Физический контроль динамики выхода метана из неглубокой зоны просачивания к западу от Шпицбергена». Исследования континентального шельфа . 194 : 104030. Бибкод : 2020CSR...19404030S. doi : 10.1016/j.csr.2019.104030. hdl : 10037/16975 . S2CID  214097236.
  91. ^ Полман, Джон В.; Грейнерт, Йенс; Руппель, Кэролайн; Силякова, Анна; Вильштедте, Лиза; Кассо, Майкл; Минерт, Юрген; Бюнц, Стефан (1 февраля 2020 г.). «Увеличенное поглощение CO2 на мелководном участке просачивания в Северном Ледовитом океане превосходит положительный потенциал потепления выбросов метана». Биологические науки . 114 (21): 5355–5360. дои : 10.1073/pnas.1618926114 . ПМК 5448205 . ПМИД  28484018. 
  92. ^ Шельнхубер, Ганс Иоахим; Винкельманн, Рикарда; Шеффер, Мартен; Лейд, Стивен Дж.; Фетцер, Инго; Донж, Джонатан Ф.; Распятие, Мишель; Корнелл, Сара Э.; Барноски, Энтони Д. (2018). «Траектории системы Земли в антропоцене». Труды Национальной академии наук . 115 (33): 8252–8259. Бибкод : 2018PNAS..115.8252S. дои : 10.1073/pnas.1810141115 . ISSN  0027-8424. ПМК 6099852 . ПМИД  30082409. 
  93. ^ аб Фокс-Кемпер, Б.; Хьюитт, Хьюстон ; Сяо, К.; Адальгейрсдоттир, Г.; Дрейфхаут, СС; Эдвардс, ТЛ; Голледж, Северная Каролина; Хемер, М.; Копп, Р.Э.; Криннер, Г.; Микс, А. (2021). Массон-Дельмотт, В.; Чжай, П.; Пирани, А.; Коннорс, СЛ; Пеан, К.; Бергер, С.; Кауд, Н.; Чен, Ю.; Гольдфарб, Л. (ред.). «Глава 5: Глобальные углеродные и другие биогеохимические циклы и обратные связи» (PDF) . Изменение климата 2021: Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 5. doi : 10.1017/9781009157896.011.
  94. ^ Москвич, Катя (2014). «Таинственный сибирский кратер, приписываемый метану». Природа . дои : 10.1038/nature.2014.15649 . S2CID  131534214. Архивировано из оригинала 19 ноября 2014 г. Проверено 4 августа 2014 г.
  95. ^ Армстронг Маккей, Дэвид; Абрамс, Джесси; Винкельманн, Рикарда; Сакщевский, Борис; Лориани, Сина; Фетцер, Инго; Корнелл, Сара; Рокстрем, Йохан; Стаал, Арье; Лентон, Тимоти (9 сентября 2022 г.). «Глобальное потепление, превышающее 1,5°C, может спровоцировать появление нескольких переломных моментов в климате». Наука . 377 (6611): eabn7950. doi : 10.1126/science.abn7950. hdl : 10871/131584 . ISSN  0036-8075. PMID  36074831. S2CID  252161375.
  96. ↑ Армстронг Маккей, Дэвид (9 сентября 2022 г.). «Глобальное потепление, превышающее 1,5°C, может спровоцировать несколько переломных моментов в климате – пояснение в статье». Climatetippingpoints.info . Проверено 2 октября 2022 г.
  97. ^ Велусвами, Хари Пракаш; Вонг, Элисон Цзя Хуэй; Бабу, Поннивалаван; Кумар, Раджниш; Кулпратипанджа, Санти; Рангсунвигит, Прамох; Линга, Правин (2016). «Быстрое образование гидрата метана для разработки экономически эффективной крупномасштабной системы хранения энергии». Химико-технологический журнал . 290 : 161–173. doi :10.1016/j.cej.2016.01.026.
  98. ^ Велусвами, Хари Пракаш; Кумар, Ашиш; Со, Ютаек; Ли, Джу Донг; Линга, Правин (2018). «Обзор технологии затвердевшего природного газа (СНГ) для хранения газа через клатратные гидраты». Прикладная энергетика . 216 : 262–285. doi :10.1016/j.apenergy.2018.02.059.
  99. ^ Кумар, Ашиш; Велусвами, Хари Пракаш; Линга, Правин; Кумар, Раджниш (2019). «Исследования на молекулярном уровне и анализ стабильности смешанных гидратов метана и тетрагидрофурана: значение для хранения энергии». Топливо . 236 : 1505–1511. doi :10.1016/j.fuel.2018.09.126. S2CID  104937420.
  100. ^ Кумар, Ашиш; Велусвами, Хари Пракаш; Кумар, Раджниш; Линга, Правин (2019). «Прямое использование морской воды для быстрого хранения метана через клатратные (SII) гидраты». Прикладная энергетика . 235 : 21–30. doi :10.1016/j.apenergy.2018.10.085. S2CID  106395586.

Внешние ссылки

Исследовать

видео