甲烷水合物
科技名词定义
中文名称：甲烷水合物英文名称：methane hydrate定义：以甲烷为主要成分的天然气水合物。应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋科学（二级学科）；海洋地质学、海洋地球物理学、海洋地理学和河口海岸学（二级学科）
以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
百科名片
甲烷水合物球棍模型
甲烷水合物（methane hydrates）作为替代能源的行动。
甲烷水合物也称“可燃冰”，是甲烷气体和水分子形成的
笼状结晶，将二者分离，就能获得普通的天然气。这种外
面看起来像冰一样的物质是在高压低温条件下形成的，也
就是说，它通常存在于大陆架海底地层以及地球两极的永
久冻结带。
目录
简介
发现
形成储藏
储存量
联手勘测
双刃剑
开采利用
展开
编辑本段
简介
甲烷水合物,即可燃冰。
其化学式为CH4·xH2O
“可燃冰”是未来洁净的新能源。它的主要成分是甲烷分
子与水分子。它的形成与海底石油、天然气的形成过程相
仿，而且密切相关。埋于海底地层深处的大量有机质在缺
氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天
然气(石油气)。其中许多天然气又被包进水分子中，在海
底的低温与压力下又形成“可燃冰”。这是因为天然气有
个特殊性能，它和水可以在温度2～5摄氏度内结晶，这
个结晶就是“可燃冰”。因为主要成分是甲烷，因此也常
称为“甲烷水合物”。在常温常压下它会分解成水与甲烷，
“可燃冰”可以看成是高度压缩的固态天然气。“可燃冰”外表上看它像冰霜，从微观上看其分子结构就像一个一个“笼子”，由若干水分子组成一个笼子，每个笼子里“关”一个气体分子。目前，可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘，是一种极具发展潜力的新能源，但由于开采困难，海底可燃冰至今仍原封不动地保存在海底和永久冻土层内。
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发现
早在1778年英国化学家普得斯特里就着手研究气体生成的气体水合物温度和压强。1934年，人们在油气管道和加工设备中发现了冰状固体堵塞现象，这些固体不是冰，就是人们现在说的可燃冰。1965年苏联科学家预言，天然气的水合物可能存在海洋底部的地表层中，后来人们终于在北极的海底首次发现了大量的可燃冰。
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形成储藏
海洋板块活动而成
可燃冰由海洋板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古老的海底地壳会下沉到地球内部，海底石油和天然气便随板块的边缘涌上表面。当接触到冰冷的海水和在深海压力下，天然气与海水产生化学作用，就形成水合物。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%，相当于4000万平方公里，是迄今为止海底最具价值的矿产资源，足够人类使用1000年。
形成有三个基本条件
“可燃冰”的形成有三个基本条件：首先温度不能太高，在零度以上可以生成，0－10℃为宜，最高限是20℃左右，再高就分解了。第二压力要够，但也不能太大，零度时，30个大气压以上它就可能生成。第三，地底要有气源。因为，在陆地只有西伯利亚的永久冻土层才具备形成条件和使之保持稳定的固态，而海洋深层300－500米的沉积物中都可能具备这样的低温高压条件。因此，其分布的陆海比例为1∶100。
有天然气的地方不一定都有“可燃冰”，因为形成“可燃冰”除了压力主要还在于低温，所以一般在冰土带的地方较多。长期以来，有人认为我国的海域纬度较低，不可能存在“可燃冰”；而实际上我国东海、南海都具备生成条件。
储藏
东海底下有个东海盆地，面积达25万平方公里。经20年勘测，该盆地已获得1484亿立方米天然气探明加控制储量。尔后，中国工程院院士、海洋专家金翔龙带领的课题组根据天然气水化物存在的必备条件，在东海找出了“可燃冰”存在的温度和压力范围，并根据地温梯度、结合东海地质条件，勾画出“可燃冰”的分布区域，计算出它的稳定带的厚度，对资源量做了初步评估，得出“蕴藏量很可观”结论。这为周边地区在新世纪使用高效新能源开辟了更广阔的前景。
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储存量
1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年。
随着研究和勘测调查的深入，世界海洋中发现的可燃冰逐渐增加，1993年海底发现57处，2001年增加到88处。据探查估算，美国东南海岸外的布莱克海岭，可燃冰资源量多达180
亿吨，可满足美国105年的天然气消耗；日本海及其周围可燃冰资源可供日本使用100年以上。
据专家估计，全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有50－60年，全世界的石油资源将消耗殆尽。可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到新希望。中国的可燃冰主要在南海等海域。
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联手勘测
今年6月2日，26名中德科学家从香港登上德国科学考察船“太阳号”，开始了对南海42天的综合地质考察。通过海底电视观测和海底电视监测抓斗取样，首次发现了面积约430平方公里的巨型碳酸盐岩。
中德科学家一致建议，将该自生碳酸盐岩区中最典型的一个构造体命名为“九龙甲烷礁”。其中“龙”字代表了中国，“九”代表了多个研究团体的合作。同位素测年分析表明，“九龙甲烷礁”区域的碳酸盐结壳最早形成于大约4.5万年前，至今仍在释放甲烷气体。
中方首席科学家、广州海洋地质调查局总工程师黄永样对此极为兴奋，他说，探测证据表明：仅南海北部的可燃冰储量，就已达到我国陆上石油总量的一半左右；此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积5242平方公里，其资源估算达4.1万亿立方米。
我国从1993年起成为纯石油进口国，预计到2010年，石油净进口量将增至约1亿吨，2020年将增至2亿吨左右。因此，查清可燃冰家底及开发可燃冰资源，对我国的后续能源供应和经济的可持续发展，战略意义重大。
黄永样介绍，在未来十年，我国将投入8.1亿元对这项新能源的资源量进行勘测，有望到2008年前后摸清可燃冰家底，2015年进行可燃冰试开采。
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双刃剑
战略性与危险性共同打造的“双刃剑”
迄今，世界上至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。
1960年，前苏联在西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏，并于1969年投入开发，采气14年，总采气50.17亿立方米。
美国于1969年开始实施可燃冰调查。1998年，把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，计划到2015年进行商业性试开采。
日本关注可燃冰是在1992年，目前，已基本完成周边海域的可燃冰调查与评价，钻探了7口探井，圈定了12块矿集区，并成功取得可燃冰样本。它的目标是在2010年进行商业性试开采。
但人类要开采埋藏于深海的可燃冰，尚面临着许多新问题。有学者认为，在导致全球气候变暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10 20倍。而可燃冰矿藏哪怕受到最小的破坏，都足以导致甲烷气体的大量泄漏。另外，陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难，一旦出了井喷事故，就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。
由此可见，可燃冰在作为未来新能源的同时，也是一种危险的能源。可燃冰的开发利用就像一柄“双刃剑”，需要小心对待。
“可燃冰”是深藏于海底的含甲烷的冰。它是由于处于深海之高压低温条件下，水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体，能将海底沉积的古生物遗体所分解的甲烷等气体分子纳入网体中形成水合甲烷。这些水合甲烷就象一个个淡灰色的冰球，故称可燃冰。这些冰球一旦从海底升到海面就会砰然而逝。
可燃冰是一种潜在的能源，储量很大。据国际地质勘探组织估算，地球深海中水合甲烷的蕴藏量足以超过2.84×1021 m3，是常规气体能源储存量的1 000倍。且在这些可燃冰层下面还可能蕴藏着1.135×1020 m3的气体。有专家认为，水合甲烷一旦得到开采，将使人类的燃料使用史延长几个世纪。
为开发这种新能源，国际上成立了由19个国家参与的地层深处海洋地质取样研究联合机构，有50个科技人员驾驶着一艘装备有先进实验设施的轮船从美国东海岸出发进行海底可燃冰勘探。这艘可燃冰勘探专用轮船的7层船舱都装备着先进的实验设备，是当今世界上唯一的一艘能从深海下岩石中取样的轮船，船上装备有能用于研究沉积层学、古人种学、岩石学、地球化学、地球物理学等的实验设备。这艘专用轮船由得克萨斯州A·M大学主管，英、德、法、日、澳、美科学基金会及欧洲联合科学基金会为其提供经济援助。
海底可燃冰的存在很可能使海床不稳定，常会导致大规模的海底泥流，对海底管道和通讯电缆有严重的破坏作用。更严重的是，如果地震中海底地层断裂，游离的气体和水合甲烷分解产生的气体就会喷出海面，或在海水表层及水面上形成许多高度集中的易燃气泡，这不仅会对过往行船有危险，也会给低空飞行的飞机带来厄运。有学者认为，近几个世纪，在位于佛罗里达、百慕大群岛和波多黎各之间的百慕大三角区海域发生过的许多船只和飞机神秘失踪事件，即所谓百慕大之谜就可能与此有关。
由于可燃冰是在深海处低温高压条件下形成的，氢键是一种弱作用，冰状的水合甲烷一出水面就会自动融化分解成气体，故我们没有必要在分解水合甲烷上费神，只要用专用设备将这些气体收集起来就可利用。值得注意的是，可燃冰作为一种新能源虽具有开发应用前景，但甲烷是一种高效的温室效应气体，可燃冰的开采如果方法不当，释放出的甲烷扩散到大气中，会增强地球的温室效应，导致地球上永久冻土和两极冰山融化而使地球变暧。安全合理地开发可燃冰，必须同时考虑环境保护。
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开采利用
可燃冰有望取代煤、石油和天然气，成为21世纪的新能源。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%，相当于4000万平方公里，是迄今为止海底最具价值的矿产资源，足够人类使用1000年。但在繁复的可燃冰开采过程中，一旦出现任何差错，将引发严重的环境灾难，成为环保敌人——首先，收集海水中的气体是十分困难的，海底可燃冰属大面积分布，其分解出来的甲烷很难聚集在某一地区内收集，而且一离开海床便迅速分解，容易发生喷井意外。更重要的是，甲烷的温室效应比二氧化碳厉害10至20倍，若处理不当发生意外，分解出来的甲烷气体由海水释放到大气层，将使全球温室效应问题更趋严重。此外，海底开采还可能会破坏地壳稳定平衡，造成大陆架边缘动荡而引发海底塌方，甚至导致大规模海啸，带来灾难性后果。目前已有证据显示，过去这类气体的大规模自然释放，在某种程度上导致了地球气候急剧变化。8000年前在北欧造成浩劫的大海啸，也极有可能是由于这种气体大量释放所致。
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开采方案
开采方案主要有三种。
热解法
利用“可燃冰”在加温时分解的特性，使其由固态分解出甲烷蒸汽。但此方法难处在于不好收集。海底的多孔介质不是集中为“一片”，也不是一大块岩石，而是较为均匀地遍布着。如何布设管道并高效收集是急于解决的问题。
降压法
有科学家提出将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解。但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。
“置换法”
研究证实，将CO2液化（实现起来很容易），注入1500米以下的洋面（不一定非要到海底），就会生成二氧化碳水合物，它的比重比海水大，于是就会沉入海底。如果将CO2注射入海底的甲烷水合物储层，因CO2较之甲烷易于形成水合物，因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”，从而将其置换出来。
但如果“可燃冰”在开采中发生泄露，大量甲烷气体分解出来，经由海水进入大气层。甲烷的温室效应比CO2要大21倍，因此一旦这种泄露得不到控制，全球温室效应将迅速增大，大气升温后，海水温度也将随之升高、地层温度上升，这会造成海底的“可燃冰”的自动分解，引起恶性循环。因此，开采必须要受控，使释放出的甲烷气体都能被有效收集起来。编辑本段
现状
海底可燃冰的开采涉及复杂的技术问题，所以目前仍在发展阶段，估计需要10至30年的时间才能投入商业开采。其实，中国、美国、加拿大、印度、韩国、挪威和日本已开始各自的可燃冰研究计划，其中日本建成7口探井，期望在2010年投入商业开采，美国近年也急起直追，希望在2015年在海床或永久冻土带进行商业开采。
可见，“可燃冰”带给人类的不仅是新的希望，同样也有新的困难，只有合理的、科学的开发和利用，“可燃冰”才会真正的为人类造福。
扫描电子显微镜（Scanning Electronic Microscopy, SEM）扫描电镜（SEM）是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观性貌观察手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。扫描电镜的优点是，①有较高的放大倍数，20-20万倍之间连续可调；②有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构；③试样制备简单。目前的扫描电镜都配有X 射线能谱仪装置，这样可以同时进行显微组织性貌的观察和微区成分分析，因此它是当今十分有用的科学研究仪器。 电子束与固体样品的相互作用 扫描电镜从原理上讲就是利用聚焦得非常细的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物理信息。通过对这些信息的接受、放大和显示成像，获得对是试样表面性貌的观察。 具有高能量的入射电子束与固体样品的原子核及核外电子发生作用后，可产生多种物理信号如下图所示。
电子束和固体样品表面作用时的物理现象 一、背射电子 背射电子是指被固体样品原子反射回来的一部分入射电子，其中包括弹性背反射电子和非弹性背反射电子。 弹性背反射电子是指倍样品中原子和反弹回来的，散射角大于90度 的那些入射电子，其能量基本上没有变化（能量为数千到数万电子伏）。非弹性背反射电子是入射电子和核外电子撞击后产生非弹性散射，不仅能量变化，而且方向也发生变化。非弹性背反射电子的能量范围很宽，从数十电子伏到数千电子伏。 从数量上看，弹性背反射电子远比非弹性背反射电子所占的份额多。背反射电子的产生范围在100nm-1mm深度，如下图所示。 电子束在试样中的散射示意图
背反射电子产额和二次电子产额与原子序束的关系背反射电子束成像分辨率一般为50-200nm（与电子束斑直径相当）。背反射电子的产额随原子序数的增加而增加（右图），所以，利用背反射电子作为成像信号不仅能分析新貌特征，也可以用来显示原子序数衬度，定性进行成分分析。 二、二次电子 二次电子是指背入射电子轰击出来的核外电子。由于原子核和外层价电子间的结合能很小，当原子的核外电子从入射电子获得了大于相应的结合能的能量后，可脱离原子成为自由电子。如果这种散射过程发生在比较接近样品表层处，那些能量大于材料逸出功的自由电子可从样品表面逸出，变成真空中的自由电子，即二次电子。 二次电子来自表面5-10nm的区域，能量为0-50eV。它对试样表面状态非常敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。由于它发自试样表层，入射电子还没有被多次反射，因此产生二次电子的面积与入射电子的照射面积没有多大区别，所以二次电子的分辨率较高，一般可达到5-10nm。扫描电镜的分辨率一般就是二次电子分辨率。 二次电子产额随原子序数的变化不大，它主要取决与表面形貌。三、特征X射线
【最新】《奇特的能源：甲烷水合物》阅读答案-实用word文档 本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！ == 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ == 《奇特的能源：甲烷水合物》阅读答案 奇特的能源：甲烷水合物 现在人们普遍使用的能源中有煤、石油、天然气、电和太阳能等。前面三种能 源都直接来自地下，随着工业化程度的提高和人类对能源需求种类的急剧增加，这三种能源将面临枯竭的危险。人们就要从多种渠道发现或研究新的能源。 在地下或许还蕴藏着一种新型奇特的能源，其储量比全球已探明的煤、石油、 天然气的总量的三倍还要多。这种新能源就是甲烷水合物。甲烷水合物本身就 是一种天然气，它在高压低温的条件下，以水的形式出现，而且十分稳定。但 是一旦它被融化，可以释放出百倍于它体积的可燃气体——甲烷。 上世纪，这种水合物已在实验里研制出来了，但直到本世纪60年代后期，才在前苏联的永冰区第一次发现这种天然的水合物。当时前苏联科学家曾经预言过，在海洋底下只要具备相似条件，也可能蕴藏着大量天然的水合物冰。各国科学 家纷纷寻找着，已经获得的大量资料已证实了前苏联科学家预见的正确性。不 久前，在危地马拉沿岸海下817英尺处发现了这种水合物冰。目前正在对取回 的采样进行研究。前苏联科学家估计，在90％的海域和25％的陆地底下存在着这种水合物的冰带，不过某些科学家持否定意见。 前苏联科学家们还推断’，这些禁锢在水合物中的甲烷也许是从地球赤热的内 部逸出形成的，也许是由海洋深处的微生物沉积而形成的。至于陆地底下的水 合物冰，完全是由沧海变迁而成的。 如何开采利用这种新能源，有许多难题要解决。最大的难题是如何融化它，因 为它深深地埋藏在海洋底下或陆地底下。也许可以用热水或水蒸汽通下去将它 融化，但这就要耗费大量的能源，可能得不偿失。另一种办法就是采取开地缝 的措施，使地下的压力减少，让气体重新逸出，被人类利用。曾经在著名的斯 克里普斯钻井队工作过的地质学家赫斯认为，安全开采这种能源在技术上是完 全可能的，但只有在石油价格猛涨后才有可能提供开采的资金。 确实就目前而言，石油和天然气还暂时不短缺，但水合物冰的丰富储量和作为 未来的能源潜力足以引起科学界的轰动。相信，在不久的将来，人类一定可以 利用这种新型奇特的新能源。 11．第1段在文章中的作用是。
甲烷水合物 科技名词定义 中文名称：甲烷水合物英文名称：methane hydrate定义：以甲烷为主要成分的天然气水合物。应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋科学（二级学科）；海洋地质学、海洋地球物理学、海洋地理学和河口海岸学（二级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片 甲烷水合物球棍模型 甲烷水合物（methane hydrates）作为替代能源的行动。 甲烷水合物也称“可燃冰”，是甲烷气体和水分子形成的 笼状结晶，将二者分离，就能获得普通的天然气。这种外 面看起来像冰一样的物质是在高压低温条件下形成的，也 就是说，它通常存在于大陆架海底地层以及地球两极的永 久冻结带。 目录 简介 发现 形成储藏 储存量 联手勘测 双刃剑 开采利用 展开 编辑本段 简介 甲烷水合物,即可燃冰。 其化学式为CH4·xH2O “可燃冰”是未来洁净的新能源。它的主要成分是甲烷分 子与水分子。它的形成与海底石油、天然气的形成过程相 仿，而且密切相关。埋于海底地层深处的大量有机质在缺 氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天 然气(石油气)。其中许多天然气又被包进水分子中，在海 底的低温与压力下又形成“可燃冰”。这是因为天然气有 个特殊性能，它和水可以在温度2～5摄氏度内结晶，这 个结晶就是“可燃冰”。因为主要成分是甲烷，因此也常 称为“甲烷水合物”。在常温常压下它会分解成水与甲烷，
“可燃冰”可以看成是高度压缩的固态天然气。“可燃冰”外表上看它像冰霜，从微观上看其分子结构就像一个一个“笼子”，由若干水分子组成一个笼子，每个笼子里“关”一个气体分子。目前，可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘，是一种极具发展潜力的新能源，但由于开采困难，海底可燃冰至今仍原封不动地保存在海底和永久冻土层内。 编辑本段 发现 早在1778年英国化学家普得斯特里就着手研究气体生成的气体水合物温度和压强。1934年，人们在油气管道和加工设备中发现了冰状固体堵塞现象，这些固体不是冰，就是人们现在说的可燃冰。1965年苏联科学家预言，天然气的水合物可能存在海洋底部的地表层中，后来人们终于在北极的海底首次发现了大量的可燃冰。 编辑本段 形成储藏 海洋板块活动而成 可燃冰由海洋板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古老的海底地壳会下沉到地球内部，海底石油和天然气便随板块的边缘涌上表面。当接触到冰冷的海水和在深海压力下，天然气与海水产生化学作用，就形成水合物。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%，相当于4000万平方公里，是迄今为止海底最具价值的矿产资源，足够人类使用1000年。 形成有三个基本条件 “可燃冰”的形成有三个基本条件：首先温度不能太高，在零度以上可以生成，0－10℃为宜，最高限是20℃左右，再高就分解了。第二压力要够，但也不能太大，零度时，30个大气压以上它就可能生成。第三，地底要有气源。因为，在陆地只有西伯利亚的永久冻土层才具备形成条件和使之保持稳定的固态，而海洋深层300－500米的沉积物中都可能具备这样的低温高压条件。因此，其分布的陆海比例为1∶100。 有天然气的地方不一定都有“可燃冰”，因为形成“可燃冰”除了压力主要还在于低温，所以一般在冰土带的地方较多。长期以来，有人认为我国的海域纬度较低，不可能存在“可燃冰”；而实际上我国东海、南海都具备生成条件。 储藏 东海底下有个东海盆地，面积达25万平方公里。经20年勘测，该盆地已获得1484亿立方米天然气探明加控制储量。尔后，中国工程院院士、海洋专家金翔龙带领的课题组根据天然气水化物存在的必备条件，在东海找出了“可燃冰”存在的温度和压力范围，并根据地温梯度、结合东海地质条件，勾画出“可燃冰”的分布区域，计算出它的稳定带的厚度，对资源量做了初步评估，得出“蕴藏量很可观”结论。这为周边地区在新世纪使用高效新能源开辟了更广阔的前景。 编辑本段 储存量 1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年。 随着研究和勘测调查的深入，世界海洋中发现的可燃冰逐渐增加，1993年海底发现57处，2001年增加到88处。据探查估算，美国东南海岸外的布莱克海岭，可燃冰资源量多达180
. 一、电镜练习题及答案 一、透射电镜标本取材的基本要求并简要说明。 答：取材的基本要求如下： 组织从生物活体取下以后，如果不立即进行及时固定处理，就有可能出现缺血缺氧后的细胞超微结构的改变，如细胞出现细胞器变性或溶解等现象，这些都可造成电镜观察中的人为假象，直接影响观察结果分析，甚至导致实验失败。此外，由于处理不当造成组织微生物污染，导致细胞的超微结构结构遭受破坏。 因此，为了使细胞结构尽可能保持生前状态，取材成败是关键，取材成功的关键在于操 作者必须要注意把握“快、小、冷、准”四个取材要点。 (1)．快：就是指取材动作要迅速，组织从活体取下后应在最短时间(争取在1～2分钟之内)投 入前固定液。对于实验动物，最好在断血流、断气之前就进行取 材，以免缺血缺氧后使细胞代谢发生改变而破坏细胞的超微结构。当然，最好是采用灌注固定法。为了使前固定的效果更佳，组织块要充分和固定液混合，应采用振荡固定10分钟以上，有条件的可采用微波固定法固定。 (2)．小：由于常用的固定剂渗透能力较弱，组织块如果太大，块的内部将不能 3 得到良好的固定。因此所取组织的体积要小，一般不超过1mm。为便于定向包埋，可将组织修 成大小约1mm×1mm×2mm长条形。 (3)．冷：为了防止酶对自身细胞的酶解作用，取材操作最好在低温(5℃～15℃)环境下进行， 这样可以降低酶的活性，防止细胞自溶。所采用的固定剂以及取材器械要预先在冰箱(5℃）中 存放一段时间。 (4)．准：就是取材部位要准确，这就要求取材者对所取的组织解剖部位要熟悉，必须取到与 实验要求相关的部位，不同实验组别间要取相同部位，如需要定向包埋的标本，则要作好定向 取材工作。 此外，还要求操作动作轻柔，熟练，尽量避免牵拉、挫伤与挤压对组织造成的人为损伤。 二、什么是瑞利准则？电镜与光镜在原理上有何相似和不同之 处？ 答：1、光线通过二个比较靠近的小孔时，这二个小孔的衍射图会重叠在一起。 当一个衍射图的中央亮斑正好落在另一个衍射图的第一暗环中心时，这二个点刚可以分辩。 这就是显微镜分辩本领的瑞利准则。 2、相似点：光学显微镜是利用玻璃制作的透镜对光进行折射，将一物点发出不同角度 的光线最终会聚成一个像点。电子显微镜是以电子束作为光源，利用电磁透镜产生的电 场或磁场折射电子束，并通过电子束轰击荧光屏激发荧光而达到成像目的。 不同点：光镜的照明源是可见光，而电镜是用电子束照明。光镜的透镜用玻璃制成，而 电镜的透镜是轴对称的电场或磁场。 三、简述透射电镜及扫描电镜样品制作流程 答：1、透射电镜样品制作流程为取材——漂洗（生理盐水）——前固定（2.5%戊二醛，4oC冰箱2小时以上）——漂洗（0.1M磷酸缓冲液，3次，45分 范文.
第30卷 第4期2009年7月 石油学报 AC TA PETROL EI SIN ICA Vol.30J uly No.42009 基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA 09209)和中国石油化工股份有限公司“天然气水合物开发前期研究”项目(P 06070)联合资助。作者简介:任韶然,男,1960年9月生,1982年毕业于华东石油学院,现为中国石油大学(北京)石油工程学院教授,主要研究方向为提高采收率及水 合物开采机理研究。E 2mail :rensr @https://www.doczj.com/doc/513832419.html, 文章编号:025322697(2009)0420583205 多孔介质中甲烷水合物形成与分解实验研究 任韶然 刘建新 刘义兴 樊泽霞 刘永军 左景栾 于洪敏 (中国石油大学石油工程学院 山东东营 257061) 摘要:基于实际海洋水合物资源的赋存状态及温度、压力条件,在人工多孔介质中物理模拟海底水合物稳定带的水合物藏进行了 水合物的形成与分解的实验研究。分析甲烷水合物在多孔介质中的形成与降压开采过程,揭示了其温度、压力和产气速率的变化规律。采用逐步降压的方法测定了多孔介质中水合物在特定温度下最小分解推动力,比较了不同降压模式下的累计产气量。结果表明,水合物形成过程中通过不断注水保持系统压力,甲烷可完全生成水合物,最终水合物藏中仅有水和水合物两相;实验条件下水合物的分解主要受压差影响,压差越大,分解速率越大,累计产气量越高;在一定温度下水合物的分解需有一个最小推动力。比较不同降压模式发现,累计产气量只与压差有关,而与降压模式无关。 关键词:甲烷;气体水合物;水合物形成和分解;水合物资源;多孔介质;实验研究中图分类号:TE 66218 文献标识码:A Experimental study on formation and dissociation of methane hydrate in porous media REN Shaoran L IU L IU Y ixing FAN Zexia L IU Y ongjun ZUO Jingluan YU Hongmin (S chool of Pet roleum Engineering ,China Universit y of Pet roleum ,Dongy ing 257061,China ) Abstract :The formation and dissociation of methane hydrate in subsea sediments were experimentally studied in porous media under simulated hydrate stability zone conditions for subsea hydrate resources.The changes of pressure ,temperature and gas 2production rate during hydrate dissociation were investigated under various conditions of hydrate formation and dissociation.The driving force (drawdown pressure )for hydrate dissociation was studied using a step depressurization procedure.The cumulative gas production rates under different depressurization modes were compared to reveal the mechanism of gas production in hydrate 2bearing sediments.The experimental results show that the dissociation rate of hydrate mainly depends on the pressure drop.High pressure 2drop can re 2sult in high dissociation rate and gas recovery.A minimum driving force is required for hydrate dissociation under certain tempera 2tures.The cumulative gas production rate is related with the total pressure drop ,but not affected by the depressurization modes.K ey w ords :methane ;gas hydrate ;hydrate formation and dissociation ;hydrate resource ;porous media ;experimental study 天然气水合物作为未来的一种重要替代能源[1],具有资源量大、燃烧清洁无污染等优点[2],吸引了国内外众多能源工作者的关注。近年来,主要是针对深水钻完井过程中水合物在井筒中形成所造成的危害进行的水合物抑制的研究[3],而关于多孔介质中水合物生成与分解的规律研究尚处于实验室起步阶段。笔者利用中国石油大学(华东)水合物研究中心自行研发的实验装置合成均匀分布的模拟水合物藏并通过开采装置进行水合物的降压分解;揭示了在不同的开采方式下,水合物藏内部温度、压力和气体相态的变化规律并进行了产气和产液量的分析。 1 实验方法 111实验装置及材料 实验装置为中国石油大学(华东)天然气水合物研 究中心自行研发的气体水合物合成、开采和物性实验装置。 实验装置主要包括高压反应釜、加围压系统、注气供水系统、超声波和电阻测量系统、温度与压力测量系统、气液测量装置和数据采集系统等(图1)。装置的核心是高压反应釜,是一个直径为0112m ,长度为 0138m ,容积为4125L 桶状容器,最大工作压力为
天然气水合物 收稿日期:2007205231;修回日期:20072072041 基金项目:国家自然科学基金项目(编号:40472156);教育部厦门大学“211”工程和“985”二期工程资助项目联合资助.作者简介:雷怀彦(19602),男,陕西咸阳人,教授,博士生导师,主要从事海洋、油气和环境等地质研究工作.E -ma il :lhy @xm u .edu .cn . 海底甲烷水合物溶解和分解辨析及其地质意义 雷怀彦1,2,官宝聪1,龚承林1,刘建辉1,黄 磊1 (1.厦门大学海洋与环境学院近海海洋环境国家重点实验室,福建厦门361005;2.中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心,甘肃兰州730000) 摘要:甲烷水合物的溶解和分解过程是甲烷水合物成藏的关键科学问题,同时也是造成环境灾害事件的重要因素。近年来,在阅读甲烷水合物相关文献中发现有些作者对甲烷水合物溶解和分解的复杂动力学过程产生了一些混淆,并由此可能对甲烷水合物的成藏机理及其对环境气候变化影响的认识造成偏差。基于前人的大量研究成果,并结合作者多年对甲烷水合物形成和分解动力学过程的系统研究,认为海底存在一种甲烷气体的动态存储与排泄平衡作用,甲烷水合物的溶解和分解是海底甲烷气的主要排泄方式,也是甲烷水合物失稳后的2种不同的重要过程,同时,海底甲烷气的排泄量、运移方式和排放速率都与甲烷水合物成藏与否密切相关,因此深入认识甲烷水合物溶解和分解过程的控制机理,对海底甲烷水合物形成机制、成藏过程的研究和对全球碳循环、气候变化的评估有着重要的科学意义。 关键词:甲烷水合物;溶解;分解;动力学 中图分类号:T E 122 文献标识码:A 文章编号:167221926(2007)0420584204 在海洋地质环境中,甲烷主要以甲烷水合物、甲烷气泡和溶解甲烷气3种形式存在[123]。海底甲烷水合物藏是全球排烃作用的表现形式和结果之一。一方面,由于甲烷水合物对环境变化的敏感性,许多学者都认识到甲烷水合物与全球气候变化之间的密切关系。当海底温度、压力等条件发生变化时,甲烷水合物藏的稳定性遭到破坏,造成甲烷水合物持续发生分解或溶解,继而导致沉积物胶结强度和坡体稳定性的降低,引起海底滑坡,同时释放出大量甲烷气体进入海水,对海底生物多样性的保持构成威胁,甚至升入大气,引起全球气候变化,而且甲烷气体的逸出还会对全球碳循环系统的碳总量和碳同位素特征产生影响。另一方面,全球气候变化反过来又可影响甲烷从海底逸出速率的变化和在沉积物、海水中传输速率的变化。海底甲烷水合物的溶解和分解是海底甲烷气的主要排泄方式,二者是甲烷水合物失稳后发生的2种不同过程,溶解、分解的速率及其数量都会影响甲烷水合物的成藏过程。因此深入了解甲烷水合物溶解和分解的动力学过程及其影响因素, 对海底甲烷水合物形成机制和成藏过程研究,对全球碳循环和气候变化评估有着重要的科学意义。 1 海洋中甲烷水合物的不稳定性 甲烷的溶解度可以表示为温度(T )和压力(P )的函数[4]。有关研究表明,恒温4℃的纯水体系中甲烷水合物的稳定压力为4.31M Pa ,即表示当压力大于4131M Pa 之后,甲烷的溶解度会受到甲烷水合物形成的限制。图1是根据布莱克海台海底温度和压力剖面绘制的甲烷—海水—甲烷水合物系统相图[526]。图中左纵坐标的短虚线表示海底的深度(2775m ),实曲线表示相边界,虚曲线表示孔隙水中甲烷在未发生任何质量迁移条件下甲烷浓度的2个可能剖面(即包括被溶解的甲烷、水合物中的甲烷和游离甲烷气)[7]。由于甲烷水合物形成后会限制甲烷的溶解度,因此在某一指定深度甲烷溶解度所对应的压力要小于甲烷水合物的稳定压力或该深度的静水压力。 在海洋环境中,甲烷水合物的不稳定性表现为2 第18卷第4期 2007年8月 天然气地球科学 NA TU RAL GA S GEO SC IENCE V o l .18N o.4A ug . 2007
天然气水合物体系动态演化研究(Ⅲ ):水合物的产生、聚集和分解 张 岭, 宋海斌 (中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029) 摘 要 从天然气水合物的产生、聚集和分解,分析天然气水合物的动态演化过程.沉积压实、地温梯度、构造运动以及深部流体对水合物产生的效率起决定作用.根据流体的运移和天然气水合物在水合物稳定带中的分布状况,天然气水合物的聚集可以分为构造聚集、地层聚集和混合聚集三种模式.当由于各种原因引起海底温压条件变化时,天然气水合物会发生分解.水合物也会在水体中上浮,在这个过程中,水合物的分解速率能高出其溶解速率二至三个数量级.海底泥火山、甲烷气柱、甲烷气裂缝、双似海底反射等大量的证据,都有助于揭示天然气水合物体系的动态演化的特征.弄清楚天然气水合物的动态演化过程对于我们未来对这种潜在能源的开发利用,并分析其在全球变化、碳循环以及海底滑坡中所起的作用有着相当重要的意义.关键词 天然气水合物体系,动态演化,产生,聚集,分解 中图分类号 TE1,P631 文献标识码 A 文章编号 100422903(2003)0420592206 R esearches on dynamic evolution of gas hydrate system (Ⅲ): Form ation ,accumulation and decomposition of gas hydrate ZHAN G Ling , SON G Hai 2bin (Insitit ute of Geology and Geophysics ,Chi nese Academy of Sciences ,Beiji ng 100029,Chi na ) Abstract In this paper ,we analyze the dynamic evolution of gas hydrate based on its formation ,accumulation and decom 2position.Sedimentation/compaction ,geothermal gradient ,tectonic movements and deep fluid play a critical role in the for 2mation of gas hydrate.According to the mode of fluid migration and gas hydrate concentration within GHSZ ,gas hydrate accumulations are distinguished as structural accumulation ,stratigraphic accumulation and combination accumulation.When the temperature 2pressure condition of sea floor changes due to kinds of reasons ,gas hydrate will decompose.G as hydrate may rise through seawater.During this course ,the dissociation rate of gas hydrate can be 2to 3orders of magnitude greater than the dissolution rate.Submarine mud volcanoes ,methane plumes ,methane vents ,double bottom 2simulating reflections (dBSR )and other evidences can help to uncover the characteristics of the dynamic evolution of gas hydrate.To make clear the dynamic evolution of gas hydrate will shed light on the exploration and use of this potential energy in the future and analyses of its influence on global climate change ,carbon cycle and submarine slides.K eyw ords G as hydrate system ;dynamic evolution ,formation ,accumulation ,decomposition 收稿日期 2003205220; 修回日期 2003207210. 基金项目 国家重点基础研究发展规划项目(G2*******)、中国科学院全国优秀博士学位论文专项资金、中国科学院知识创新工程项目 (KZCX32SW 2219). 作者简介 张岭,男,1973年生,湖北应城人,中国科学院地质与地球物理研究所在读博士生,主要从事固体地球物理研究. 0 引 言 天然气水合物(G as Hydrate ),又称笼形包合物 (Clathrate ),它是在一定条件(合适的温度、压力、气体浓度、水的盐度、PH 值等)下,由水和天然气组成 的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物,其遇火 即可燃烧.它可用M ?nH 2O 表示,M 为水合物中的气体分子,n 为水分子数.其中,天然气的主要成分有CH 4(甲烷)、C 2H 6(乙烷)、C 3H 8(丙烷)、C 4H 10(丁烷)等同系物,以及CO 2、N 2、H 2S 等,可形成单种或 第18卷 第4期 地 球 物 理 学 进 展 Vol.18 No.42003年12月(592～597) PRO GRESS IN GEOPHYSICS December 2003
甲烷水合物 （重定向自甲烷氣水包合物） 甲烷因加热释放而燃烧，水分溢出（美国地质调查所）。 嵌入图：包合物结构? (Uni. G?ttingen, GZG. Abt. Kristallographie). 来源：美国地质调查所 另一种甲烷气水包合物结构:甲烷被十四面体（tetrakaidecahedral，24个水分子）的水笼结构。 甲烷气水包合物（Methane clathrate），也称作甲烷水合物、甲烷冰、天然气水合物或可燃冰[1]，为固体形态的水于晶格（水合物）中包含大量的甲烷。最初人们认为只有在太阳系外围那些低温、常出现冰的区域才可能出现，但后来发现在地球上许多海洋洋底的沉积物底下，甚至地球大陆上也有可燃冰的存在，其蕴藏量也较为丰富。 甲烷气水包合物在海洋浅水生态圈中是常见的成分，他们通常出现在深层的沉淀物结构中，或是在海床处露出。甲烷气水包合物据推测是因地理断层深处的气体迁移，以及沉淀、结晶等作用，于上升的气体流与海洋深处的冷水接触所形成。在高压下，甲烷气水包合物在18 °C的温度下仍能维持稳定。一般的甲烷气水化合物组成为1 摩尔的甲烷及每5.75摩尔的水，然而这个比例取决于多少的甲
烷分子“嵌入”水晶格各种不同的包覆结构中。据观测的密度大约在0.9 g/cm3。一升的甲烷气水包合物固体，在标准状况下，平均包含168 升的甲烷气体。 甲烷形成一种结构一型水合物，其每单位晶胞内有两个十二面体（20个端点因此有20个水分子）和六个十四面体（tetrakaidecahedral，24个水分子）的水笼结构。其水合值（hydratation value）20可由MAS NMR来求得。[2]甲烷气水包合物频谱于275 K和3.1 MPa下记录，显示出每个笼形都反映出峰值，且气态的甲烷也有个别的峰值。 天然存量 已确定与推测中可能有甲烷冰蕴藏的大陆棚海域。资料来源：USGS 甲烷气水包合物受限于浅层的岩石圈内（即< 2000 m深）。此外，发现在一些必要条件下，惟独在极地大陆的沉积岩，其表面温度低于0 °C，或是在水深超过300 m，深层水温大约2 °C的海洋沉积物底下。大陆区域的蕴藏量已确定位在西伯利亚和阿拉斯加800 m深的砂岩和泥岩床中。海生型态的矿床似乎分布于整个大陆棚（如图），且可能出现于沉积物的底下或是沉积物与海水接触的表面。他们甚至可能涵盖更大量的气态甲烷。[3] 形成条件与分布规律 了它的特殊分布。从目前来看，天然气水合物主要分布在地球上两类地区：一类地区是水深为300m～4000m的海洋，在这里，天然气水合物基本是在高压条件下形成的，主要分布于海底以下0～1500m的松散沉积层中；另一类地区是高纬度大陆地区永冻土带及水深100～250m以下极地陆架，在这里，天然气水合物主要是在低海面时期低温条件下形成。
透射电子显微镜的现状与展望 透射电子显微镜方面主要有：高分辨电子显微学及原子像的观察，像差校正电子显微镜，原子尺度电子全息学，表面的高分辨电子显微正面成像，超高压电子显微镜，中等电压电镜，120kV，100kV分析电镜，场发射枪扫描透射电镜及能量选择电镜等，透射电镜将又一次面 临新的重大突破；扫描电子显微镜方面主要有：分析扫描电镜和X射线能谱仪、X射线波谱仪和电子探针仪、场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜、超大试样室扫描电镜、环境扫描电镜、扫描电声显微镜、测长／缺陷检测扫描电镜、晶体学取向成像扫描电子显微术和计算机控制扫描电镜等。扫描电镜的分辨本领可望达到0.2—0.3nm并观察到原子像。 电子显微镜(简称电镜，EM)经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。我国的电子显微学也有了长足的进展。电子显微镜的创制者鲁斯卡(E.Ruska)教授因而获得了1986年诺贝尔奖的物理奖。电子与物质相互作用会产生透射电子，弹性散射电子，能量损失电子，二次电子，背反射电子，吸收电子，X射线，俄歇电子，阴极发光和电动力等等。电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。电子显微镜有很多类型，主要有透射电子显微镜(简称透射电镜，TEM)和扫描电子显微镜(简称扫描电镜，SEM)两大类。扫描透射电子显微镜(简称扫描透射电镜，STEM)则兼有两者的性能。 为了进一步表征仪器的特点，有以加速电压区分的，如：超高压(1MV)和中等电压(200— 500kV)透射电镜、低电压(～1kV)扫描电镜；有以电子枪类型区分的，如场发射枪电镜；有以用途区分的，如高分辨电镜，分析电镜、能量选择电镜、生物电镜、环境电镜、原位电镜、测长CD-扫描电镜；有以激发的信息命名的，如电子探针X射线微区分析仪(简称电子探针，EPMA)等。半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子，并获得有关试样的更多的信息，如标征非晶和微晶，成分分布，晶粒形状和尺寸，晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征，以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究。近来，电子显微镜(电子显微学)，包括扫描隧道显微镜等，又有 了长足的发展。下面见介绍部分透射电镜和扫描电镜的主要性能 1.高分辨电子显微学及原子像的观察 材料的宏观性能往往与其本身的成分、结构以及晶体缺陷中原子的位置等密切相关。观察试样中单个原子像是科学界长期追求的目标。一个原子的直径约为1千万分之2—3mm。 因此，要分辨出每个原子的位置需要0.1nm左右的分辨本领，并把它放大约1千万倍。70年
第23卷第3期V o.l 23N o .3荆门职业技术学院学报Journal o f Ji ng m en T echn i ca l Co lleg e 2008年3月M a r .2008 [收稿日期]2007-11-07 [基金项目]国家自然科学基金资助项目(项目编号:29806009)。 [作者简介]许维秀(1966-),女,湖北钟祥人,荆楚理工学院副教授。研究方向:天然气水合物相关技术。E - m ai:l xu w eix i u @sohu .com 。甲烷水合物热稳定性的影响因素研究 许维秀 (荆楚理工学院化工学院,湖北荆门 448000) [摘 要] 采用恒压法、利用全透明蓝宝石釜及配套系统,考察了分解温度(245.15~271.15K )、生成 压力(5.5~7.0M Pa)、冷冻时间、搅拌对甲烷水合物分解率的影响。结果表明:甲烷水合物适宜的生成条件 为3.2 、压力6.5M P a 、静态、冷冻时间为4h 左右,甲烷水合物的适宜储运条件为常压、温度控制在-5 左右。 [关键词] 甲烷水合物;动力学;分解率;静态 [中图分类号] O 656 22 [文献标识码] A [文章编号] 1008-4657(2008)03-0001-06 0 引言 在永久冻土带和深海沉积层中存在着大量的天然气水合物,如何以经济、安全的方式从水合物矿床中开采天然气,既符合环保要求,又不会引起海底滑坡与沉积物崩塌,需要研究水合物形成与分解过程的热力学及动力学规律。以水合物的形式储存和运输天然气技术(简称NGH 技术)是目前国内外正着力开发的一种新的天然气储运技术,它具有储气密度高、安全可靠、环境友好且成本较低等优势,特别适用于海上及陆地偏远小气田的开发和中远距离(1000~12000k m )的天然气运输。NGH 技术中的气体水合物储运过程和水合物的分解动力学密切相关。由于我国西部和海洋的天然气储量非常丰富,开展针对天然气水合物储运技术的气体水合物热稳定性研究和本征分解动力学研究对我国具有重要的现实意义。 以往文献中对水合物生成动力学的研究已有较多报道,但对水合物分解动力学的研究则开展较少[1]。文中利用水合物静力学实验装置,测定甲烷水合物在不同温度、压力下的分解动力学数据,考察温度、生成压力、冷冻时间、是否搅拌对分解率的影响。研究结果为气体储运的水合物生产工艺提供依据。 1 实验 1.1 实验装置 实验所用的装置是实验室自行设计、自行组建的国内第一套气体水合物静力学实验装置[2,3],主要由高压釜、恒温空气浴、搅拌装置以及温度和压力测量系统四个部分组成,见图1。 高压釜及管路系统:实验装置的核心部件是安装在恒温空气浴中部的全透明高压蓝宝石釜(加拿大DB ROBI NSON 公司生产)。高压釜的最大工作体积为78c m 3 (包括活塞和搅拌子),最高工作压力为20M Pa ,工作温度范围为183~423K 。高压釜外配有LG100H 型冷光源(北京电光科学仪器厂生产)。釜内压力由JP-3手动泵(江苏海安石油仪器制造厂)调节,泵的最大工作压力为50MPa ,釜中带有一个密封活塞,可将增压流体与实验体系隔开。在本文工作中,采用石油醚(沸点333~363K )作为增压
#设计计算! 天然气水合物生成及分解设备工艺参数设计 吴玉国 1,3 陈树军2 付 越3 陈保东 3 (11中国石油大学(华东) 21上海交通大学制冷及低温工程研究所 31辽宁石油化工大学) 摘要 某文献中虽然设计了一种高效动态连续制备、分解固体天然气的工艺流程,但由于没 有对流程中的主要设备进行工艺参数设计,故该流程离实际应用还有一定距离。针对这种状况,进行了流程工艺参数的计算及主要设备的设计,为该技术的实验室及现场验证提供了理论数据。反应釜是整个流程中最重要的设备,所以重点设计了反应釜及其组成部分,给出了反应釜的特点、结构及容积设计外,还对净化装置、换热器和分离器进行了设计。 关键词 天然气水合物 工艺参数设计 反应釜 净化装置 换热器 分离器 引 言 随着我国国民经济的高速发展,天然气的需求量日益增加,发大量的天然气气田来满足需求。但由于天然气处于气态,存在运输与储存的难题。天然气水合物技术是将天然气由气态转化成固态水合物的形式,使其便于运输以及重新转化为气态天然气。而设计研究高效的水合物生产工艺是工业应用的基础。然而目前的天然气水合物工艺流程都存在着投资大,生产效率低,经济性差的不足,未能引起工业界的重视。为此,文献[1]探索设计了一种成本低廉,高效动态连续制备、分解固体天然气的工艺流程,为天然气水合物技术的工业化奠定了坚实的基础,但由于没有对流程中的主要设备进行工艺参数设计,所以该流程离实际应用还有一定的距离。针对这种情况,笔者进行了流程工艺参数的计算及主要设备的设计,为该技术的实验室及现场验证提供了理论数据。 设备与工艺流程 稳定的天然气水合物生成、分解工艺流程分别见图1和图2。 进入反应釜前,水和天然气各以1条支路流动。水进入制冰装置生成冰水混合物,块状冰进入研磨机,研磨为细小晶粒,再将含有冰晶粒的水由 水泵泵送至反应釜的上部。从下支路进入的天然气 与乙烷和丙烷混合后进入透平膨胀机降压至出口压力大于5MPa,达到压力的气体进入稳压缓冲罐内缓冲,然后进入换热器升温至20℃。最后通过喷嘴从反应釜底部喷入反应釜 。 图1 稳定的天然气水合物生成工艺流程图 图2 稳定的天然气水合物分解工艺流程图 生成水合物的标志是温度升高同时压力下降。反应消耗的气体与降低的压力,通过调节阀门开度 — 43— 石 油 机 械 CH I N A PETROLEUM MACH I N ERY 2007年 第35卷 第12期
简述扫描电镜的构造及成像原理，试分析其与透射电镜在样品表征方面的异同 1、扫描电镜的构造 扫描电镜由电子光学系统、信号收集和图像显示系统、和真空系统三部分组成。 1.1 电子光学系统（镜筒） 电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室。 1.1.1 电子枪扫描电子显微镜中的电子枪与透射电镜的电子枪相似，只是加速电压比透射电镜低。 1.1.2 电磁透镜扫描电子显微镜中各电磁透镜都不作成像透镜用，而是做聚光镜用，它们的功能只是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，使原来直径约为50um的束斑缩小成一个只有数个纳米的细小斑点，要达到这样的缩小倍数，必须用几个透镜来完成。扫描电子显微镜一般都有三个聚光镜，前两个聚光镜是强磁透镜，可把电子束光斑缩小，第三个聚光镜是弱磁透镜，具有较长的焦距。布置这个末级透镜（习惯上称之物镜）的目的在于使样品室和透镜之间留有一定空间，以便装入各种信号探测器。扫描电子显微镜中照射到样品上的电子束直径越小，就相当于成像单元的尺寸越小，相应的分辨率就越高。采用普通热阴极电子枪时，扫描电子束的束径可达到6nm左右。若采用六硼化镧阴极和场发射电子枪，电子束束径还可进一步缩小。
1.1.3 扫描线圈扫描线圈的作用是使电子束偏转，并在样品表面作有规则的扫动，电子束在样品上的扫描动作和显像管上的扫描动作保持严格同步，因为它们是由同一扫描发生器控制的。 1.1.4 样品室样品室内除放置样品外，还安置信号探测器。各种不同信号的收集和相应检测器的安放位置有很大关系，如果安置不当，则有可能收不到信号或收到的信号很弱，从而影响分析精度。样品台本身是一个复杂而精密的组件，它应能夹持一定尺寸的样品，并能使样品作平移、倾斜和转动等运动，以利于对样品上每一特定位置进行各种分析。新式扫描电子显微镜的样品室实际上是一个微型试验室，它带有许多附件，可使样品在样品台上加热、冷却和进行机械性能试验（如拉伸和疲劳）。 1.2 信号的收集和图像显示系统 二次电子、背散射电子和透射电子的信号都可采用闪烁计数器来检测。信号电子进入闪烁体后即引起电离，当离子和自由电子复合后就产生可见光。可见光信号通过光导管送入光电倍增器，光信号放大，即又转化成电流信号输出，电流信号经视频放大器放大后就成为调制信号。如前所述，由于镜筒中的电子束和显像管中电子束是同步扫描的，而荧光屏上每一点的亮度是根据样品上被激发出来的信号强度来调制的，因此样品上各点的状态各不相同，所以接收到的信号也不相同，于是就可以在显像管上看到一幅反映试样各点状态的扫描电子显微图像。 1.3 真空系统 为保证扫描电子显微镜电子光学系统的正常工作，对镜筒内的真空度有一定的要求。一般情况下，如果真空系统能提供1.33×10-2 -1.33×10-3 Pa的真空度时，就可防止样品的污染。如果真空度不足，除样品被严重污染外，还会出现灯丝寿命下降，极间放电等问题。 2、扫描电镜的成像原理 扫描电镜是由电子枪发射并经过聚焦的电子束在样品表面扫描，激发样品产生各种物理信号，经过检测、视频放大和信号处理，在荧光屏上获得能反映样品表面各种特征的扫描图像。 3、分析扫描电镜与透射电镜在样品表征方面的异同 3.1 结构差异 主要体现在样品在电子束光路中的位置不同，透射电镜的样品在电子束中间，电子源在样品上方发射电子，经过聚光镜，然后穿透样品后，有后续的电磁透镜继续放大电子光束，最后投影在荧光屏幕上；扫描电镜的样品在电子束末端，
第21卷第4期2006年4月 地球科学进展 ADVANCES I N E ART H SC I ENCE Vol.21 No.4 Ap r.,2006 文章编号:100128166(2006)0420394207 海底天然气水合物分解与甲烷归宿研究进展 陈 忠1,2,颜 文1,2,陈木宏1,王淑红1,2,肖尚斌1,陆 钧1,杨华平1,2 (1.中国科学院南海海洋研究所,广东 广州,510301; 2.中国科学院广州天然气水合物研究中心,广东 广州,510301) 摘 要:综述了近年来天然气水合物分解与甲烷归宿等方面的研究成果。天然气水合物的汇聚与地质构造或地层圈闭有关,其溶解受物质转换控制,分解则受热转换控制。水合物释放甲烷的运移方式包括分散式、中心式和大规模排放式。缺氧氧化和耗氧氧化是甲烷在海洋环境中的2种主要转化方式。天然气水合物释放甲烷的最终归宿主要为:①重新形成天然气水合物;②形成化能自养生物群落和沉淀出碳酸盐沉积;③与氧发生氧化后转变为CO 2 ;④直接排放进入到大气中。沉积物中的微构造、化能自养生物群落、自生碳酸盐矿物及其碳氧同位素组成是水合物释放事件的指纹记录。 关 键 词:天然气水合物;溶解和分解;运移方式;缺氧甲烷氧化与耗氧甲烷氧化;归宿与沉积中图分类号:P74 文献标识码:A 1 引 言 天然气水合物广泛分布在大陆汇聚边缘、离散 边缘或海岭的沉积物中。目前估算的海洋沉积天然气水合物的储量为(1～5)×1015m3甲烷(约500～2500Gt甲烷碳)[1],被视为是未来潜在的天然气资源、全球气候变化驱动因子以及海底地质灾害的潜在因素。甲烷是继CO 2 之后第二大重要温室气体,在大气中的停留间约为7.9年,对全球气候变暖影 响的潜力是CO 2 潜力的25倍[3]。海洋沉积的甲烷碳占海洋溶解无机碳的25%,约是大气甲烷碳的104倍[4],数百万年来曾引发剧烈的气候变化事件和生态环境事件。因此研究天然气水合物释放和甲烷归宿,对研究水合物的环境效应、碳的生物地球化学循环及全球气候变化具有重要意义。 本文综述了近年来甲烷的排放方式、氧化与转换、归宿和沉积及记录等方面的研究成果,对开展南海天然气水合物在哪里、有多少、剩多少的研究具有一定的科学意义。 2 天然气水合物汇聚与释放 2.1 水合物汇聚 天然气水合物出现在寒冷的高纬极区、大陆冻土带(<0℃)和海底温度低(4～6℃)、压力高(>3 MPa)、水深大于300～500m的沉积物中。天然气水合物的汇聚(gas hydrate accumulati on)和含量不受气体成因控制而是受气体来源控制,与地质构造或地层圈闭有关,但起关键作用的是进入沉积物的流体(气和水)。根据流体迁移模式和稳定带中水合物含量,水合物汇聚可分为3种类型[4]:构造型汇聚、地层型汇聚和复合型汇聚。 一般而言,构造型水合物汇聚出现在热解成因气、生物成因气、混合气沿断层面、泥火山及其它地质构造快速运移到水合物稳定带的区域,控制因素为流体通道的形状、流动速率、气体组成、温度场[4,5]。其特征是气流量高(high gas flux),水合物 收稿日期:2005209205;修回日期:2006202221. 3基金项目:国家自然科学基金项目“南海自然铝的成因及其对寻找油气、天然气水合物的指示意义”(编号:40406011);国家863计划青年基金项目“南海某些特征自生矿物的形成机理对水合物、油气探查的敏感性研究”(编号:2004AA616090)资助. 作者简介:陈忠(19702),男,云南石屏县人,副研究员,主要从事海洋矿物学与资源环境研究.E2ma il:chzhs outh@scsi https://www.doczj.com/doc/513832419.html,