可燃冰在大湾区海域储量惊人

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被認為將在未來替代石油的可燃冰，在粵港澳大灣區儲量驚人，它的開採也充滿“科學玄機”。7月13日，中國工程院張偲院士在珠江大講堂講述他對粵港澳大灣區海洋生態安全研究的思考時，談到了可燃冰安全開採的難度及發展。

“廣東一共有1963個島嶼，大灣區大概有800多個島嶼，這個位置還是很特殊的。”張偲介紹，大灣區的海域資源特色非常明顯，最明顯的是天然氣水合物（可燃冰）。目前已經圈定11個遠景區，鎖定2個千億立方米級礦藏。

可燃冰的開採是雙刃劍

張偲指出，天然氣水合物經過兩次試採，去年完成第二次試採。從第一次2017年的每天5000多立方米，到第二次的2.87萬立方米，發生了質的變化。然而，可燃冰資源的高效開採與安全利用是一個關鍵問題。可燃冰的開採可謂雙刃劍，主要因為可燃冰分解甲烷，如果發生大規模的泄露，會破壞生態安全。一是造成海底的滑坡，二是會發生海水酸化、海洋氧枯竭，直接導致海洋生物滅絕。如果甲烷在海洋裏面沒有得到很好的消解，逃逸到大氣中，會造成全球性的生態災害。這是目前國際社會普遍關切的。

如何讓存在深海海底的甲烷“平靜無恙”，如何更好地實現安全開採？張偲說，要解決兩個核心問題，一是高壓和富甲烷環境中的生命特徵、生物多樣性、生物適應性、物質循環過程、甲烷物態演化及其“三元”平衡。“三元”就包括可燃冰的固化態的甲烷、地殼釋放到海底的甲烷、海底微生物通過化能合成利用的甲烷，三者是否達到一個平衡。二是深海可燃冰形成演化過程及其生態效應。

兩大關鍵技術亟須攻關

針對兩個方面的關鍵科學問題，張偲認為亟需攻關的兩大關鍵技術，一是智慧觀測實驗技術，包括有人、無人智慧融合觀測技術，長期、連續、原位實驗技術，冷泉生態系統的長周期、實時、立體、智能監測，全天候的作業能力；二是模擬仿真技術，包括冷泉生態系統的原位重塑技術、海底過程原位模擬技術、甲烷滲出區域的生態環境失穩評估技術。

需要怎樣的大科學裝置才能助力安全開採？張偲說，目前在原位觀測技術發展方面，主要是潛器調查與觀測，潛器主要是載人潛水器HOV、纜控潛器ROV、自治潛器AUV，這些手段的主要差距是在水下停留時間太短，停留兩三個小時，僅能滿足間接的、片斷性、小規模的點域性調查和觀測。“未來趨勢是要把實驗室建到深海區，建到海底，形成直接的、長周期的、大範圍的連續觀測，高保真取樣和原位實驗。”

張偲說，在載人長期實驗研究與智融系統方面，現在主要是由單一手段，向載人/無人融合智能協同方向發展。在深海載人原位觀測與實驗方面，我國與發達國家相比還存在較大的差距，國外已經有多型裝備在役，但我國尚未研制。張偲指出，我國有蛟龍號、深海勇士號下水深度較深，蛟龍號現在可以達到11000米，但是它在水下作業時間較短，無法滿足長周期、連續幾十天的觀測，更不能在底下做實驗，這就是差距。

在可燃冰模擬方面，國內這方面能做的較多，從零維、一維到現在的三維實驗模擬裝置，都做得比較好。但這個裝置功能比較單一，不能實現可燃冰分解滲透對環境影響及生態系統的模擬。針對可燃冰的試開採工作，對生態系統模擬是還沒有做的。張偲認為，可燃冰開採模擬技術發展趨勢，從以前的一維到現在的三維，它的趨勢主要是圍繞測試精度、可視化程度，檢測和表徵方法多樣化，規模逐步放大，貼近野外實際，但可能會出現缺乏服務於可燃冰開採的環境生態研究的專用裝備的情況。

建立生態環境評價體系

張偲還透露，目前已建立大灣區生態環境相關評價體系，在大灣區建設了一批浮標觀測、陸基觀測系統。中科院南海所大亞灣站工作30多年，積累大量的系統性、連續性的生態環境資料，在深圳利用深圳海洋立體觀測，已積累了10年海洋水文、氣象、生態等多要素、高密度數據的資料。同時，還建立了大灣區水文動力、水文水質三維數據模型，構建了環流、風暴潮及物質輸運三維數據模型，解析了初級生產力對風暴潮的響應與藻華風險，揭示了大灣區關鍵生物類群演變及其環境適應機理機制。

人民網