含油气盆地地质甲烷释放研究综述

目前地质甲烷在国际上引起了广泛的关注。地质甲烷的释放在整个大气甲烷的源与汇的研究具有重要的意义。它既为不含放射性^(14)C甲烷源缺失部分提供了可能的解释,也为全球气候变暖的研究提供了科学依据。含油气盆地的甲烷是地质甲烷中的重要组成部分。本文概述了国内外含油气盆地甲烷释放的研究,详述了含油气盆地甲烷的源以及运移机制;阐述了目前对于地质甲烷研究的常用监测手段及其优缺点;并对全球含油气盆地的甲烷通量估算进行了总结。但是由于含油气盆地甲烷的通量估算是建立在区域性的部分甲烷通量测试基础上,仍然具有较大的不确定性。有效地结合甲烷的各种监测手段,在全球更多更广区域开展含油气盆地CH_4通量测量,是未来的发展方向和热点。我国是油气生产的大国之一,但相关的探究很少,因此,在我国开展含油气盆地甲烷释放通量的研究将有助于进一步完善全球含油气盆地甲烷数据库,对全球甲烷的源和汇的精确估算具有重要作用和意义。

贵州水稻田甲烷释放通量及碳同位素组成研究

贵阳近郊水稻田释放甲烷显示出一个三阶段的日变化过程：早晨至正午前后，稻田甲烷的释放处于一个相对低落阶段；下午至晚上，释放过程逐渐加强，并可能出现一至两个释放高峰；此后甲烷的释放又进入逐渐减弱阶段。贵州水稻田甲烷的δ^（１３）Ｃ值在－６４．５‰──５４．１‰范围内变动，平均δ^（１３）Ｃ值为－６０．７‰，与美国和肯尼亚所报道的稻田甲烷的碳同位素组成相近似。

不同类型土壤中甲烷释放特性和产甲烷菌数量的研究

在盆栽条件下,研究了从不同母质发育的6种类型土壤(3种旱土和3种水稻土)种稻时的甲烷释放特性和产甲烷菌数量。结果表明,6种不同类型土壤种稻期问的甲烷释放趋势是一致的,即成活期时甲烷释放量较少,随着生育期的推进,至分蘖盛期达最高,随后又逐渐减少,到分蘖末期后又有回升。不同类型的稻田和旱地土壤在种植水稻后,前者的甲烷释放量明显高于后者。稻田土壤则以pH近中性、有机质含量较高的黄松田土壤甲烷释放量为最多,其次是偏碱性的涂砂田,以偏酸性的老黄筋泥田为最少;旱地土壤淹水种稻后的甲烷释放量是黄松土>黄筋泥>成泥土。6种土壤淹水而不种稻时甲烷释放量明显低于种稻时的甲烷释放量。6种土壤淹水后不论种稻与否,产甲烷菌的数量是原先为稻田的土壤比原先是旱地的土壤为多。

不同栽培措施对水稻田甲烷释放甲烷产生菌和甲烷氧化菌的影响

本文报道不同栽培措施下水稻田甲烷释放的特性和甲烷产生菌、甲烷氧化菌的数量、种类。结果表明，水稻田的甲烷释放，无论是早稻还是晚稻，成活期每天的释放量较少，随着生长逐渐增加，至分蘖期达到最高，随后又逐渐减少。长期淹水和高量氮肥或有机肥的施用可以明显地增加水稻田的甲烷释放量。产甲烷细菌的数量在干湿灌溉少氮处理的水稻田土壤中要少于其他各处理的土壤，其他各处理间无明显差异，早稻上生长前期较后期低２—３个数量级，晚稻上生长中期土壤中的产甲烷菌数量略高于生长前期和后期。甲烷氧化菌数量在早稻生长期间从１０￣（３－４）个／ｇ干土增加到生长后期的１０￣８个／ｇ干土，在晚稻生长期间维持在１０￣８个／ｇ干土。产甲烷细菌的种类主要为甲烷杆菌属（Ｍｅｔｈａ－ｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）和甲烷八叠球菌属（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）的种。甲烷氧化菌主要为杆状、能利用除甲烷外其他基质的兼性异养型甲基营养型细菌。

基于CALMIM程序的典型填埋场甲烷释放规律分析

运用CALMIM程序对我国3个典型填埋场的甲烷释放量进行了模拟,分析了气候因素、覆盖层表面植被覆盖率以及甲烷氧化对填埋场甲烷释放的影响.结果表明,江村沟填埋场甲烷释放量明显高于老港填埋场和天子岭填埋场,且上海老港填埋场甲烷释放量高于杭州天子岭填埋场;季节因素(如温度、降水)对填埋场甲烷释放影响非常明显,在不考虑氧化情况下,江村沟填埋场最大甲烷释放量出现在8月份,为94 kg/m3,最低甲烷释放量出现在11月份,为65 kg/m3,而天子岭填埋场最大甲烷释放量出现在1月份,为14 kg/m3,最小甲烷释放量出现在9月,为6kg/m3;覆盖层表面植被的存在可以减小甲烷的释放,但甲烷减小的趋势并不是很明显;当覆盖层中最大甲烷氧化速率为50μg CH4gsoil-1d^(-1)时,不考虑甲烷氧化情况下甲烷释放量为考虑甲烷氧化情况下甲烷释放量的6.36倍,当最大甲烷氧化速率大于100μg CH4gsoil-1d^(-1)时,甲烷释放量接近于零.

水稻田的甲烷释放特性及其生物学机理

本文报导采用土柱法和田间原位法研究渍水稻田甲烷释放特性的结果。不同生育期的测定表明,早稻以分蘖盛期时释放量最大,以后逐渐减少,晚稻从分蘖始期起逐渐增加,至分蘖盛期、末期时达到最大,随后在孕穗期急剧减少,至生长后期又有所回升。以原位法测定表明,晚间和上午释放的甲烷量较多,中午几乎无甲烷释放,下午又有少量释放。不同施肥区稻田甲烷释放量明显不同,以施猪粪有机肥区为最高,次为施尿素无机氮区,不施肥区最低。但各施肥区水稻不同生育期的甲烷释放趋势完全一致,以分蘖期释放量最大,稻田释放的甲烷主要是稻植株释放的,可占总释放量的85％以上。行株间土壤释放的量不多。田间水释放极少,就植株而言,甲烷释放部位主要是在与土壤密切结合的未扰动的根基和根系部位,水面下茎秆白色部分和水上绿色部分几乎无释放。根系也主要是靠近根基的上半部分,根尖部位甲烷形成活性明显小得多。且研究表明,产甲烷细菌附存于根表而不进入根内组织。根际土壤中产甲烷细菌、厌氧性纤维素分解细菌和甲烷氧化细菌的数量以及总挥发有机酸含量都明显高于和行间土壤。

不同栽培措施对水稻田甲烷释放、甲烷产生菌和甲烷氧化菌的影响

本文报导不同栽培措施下水稻田甲烷释放的特性和甲烷产生菌、甲烷氧化菌的数量、种类。结果表明,水稻田的甲烷释放,无论是早稻还是晚稻,成活期每天的释放量较少,随着生长逐渐增加,至分蘖期达到最高,随后又逐渐减少,长期淹水和施用高量氮肥或有机肥可以明显地增加水稻田的甲烷释放量。水稻田土壤中产甲烷细菌的数量湿灌溉少氮处理少于其他各处理,其他各处理间无明显差异。早稻生长前期较后期土壤中的产甲烷菌数量低2—3个数量,晚稻生长中期略高于生长前期和后期。甲烷氧化菌数量在早稻生长期间从10~3～10~4/g干土增加到生长后期的10~8/g干土。在晚稻生长期间维持在10~8/g干土。产甲烷细菌的种类主要为甲烷杆菌属(Methanobacterium)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的种。甲烷氧化菌主要为杆状,除甲烷外还能利用其他基质的兼性异养型甲基营养型细菌。

垃圾填埋场甲烷释放速率的研究

采用静态箱法对某填埋场的甲烷释放速率进行了研究。研究表明,填埋时间对填埋垃圾的产甲烷速率具有明显影响,垃圾填埋后2年左右甲烷释放速率达最大值,而后甲烷释放速率又开始下降;由于季节温度变化的影响,夏季填埋场的甲烷释放速率明显高于春季;一天内甲烷释放速率变化较大,上午11:00左右甲烷释放速率达到最大,下午逐渐下降,夜间至凌晨甲烷释放速率最低;由于降雨导致温度下降和覆土层含水率增加,填埋场甲烷释放速率明显下降。

船舶载运煤炭甲烷释放特性研究

为了研究船舶载运煤炭甲烷释放规律,基于Fick扩散定律建立了货舱甲烷体积分数计算模型,分析了不同扩散系数条件下甲烷释放量与时间的关系,确定了空隙系数的取值范围,通过对某船舶煤炭运输过程中甲烷体积分数随船实测对模型进行了验证。结果表明,货舱甲烷体积分数随运输时间增加而增加,扩散系数为1.0×10^(-8)cm^2/s时,甲烷释放量达到极大值;煤炭的空隙系数基本在0.53~0.57 m^3/t之间。当煤炭极限甲烷解吸量为1.6~3.83 m^3/t时,货舱甲烷最高体积分数在0.53%~1.22%,5个货舱中4个货舱的甲烷释放量与理论计算相吻合,1个货舱的最大甲烷释放量高出理论计算量6%,船运煤炭过程中的甲烷释放计算模型与实测结果较为吻合。对于甲烷体积分数超限的货舱,及时通风可使甲烷体积分数迅速降低,有效地解决船运煤炭过程中甲烷体积分数超限的问题。

英国研究饲喂能够降低甲烷释放的饲料对牛肉食用品质和货架期的影响

饲料发酵时会释放甲烷,尤其是在反刍动物瘤胃中,反刍动物饲养规模的迅速扩大明显增加了温室气体的排放。2014年,英国经肠道的甲烷释放达到2380万t的CO2当量,占农业领域温室气体排放的48%。因此,降低牲畜生产过程中温室气体的排放成了一项国际化的政府战略,而在饲料方面着手开展降低牲畜甲烷排放的工作成为一项重要内容。研究者对多种饲料调整的策略进行验证,增加脂类物质和硝酸盐的摄入具有积极的效果,但是没有得到长期应用的影响结论.

猪场中季节、排风措施和猪粪混合物的清除等因素对甲烷释放的影响

全球大约有60％的甲烷的排放与人类的活动有关，比如农业领域、煤的燃料和垃圾的处理。而农业领域甲烷排放的一个很重要的组成部分就是猪场里猪粪混合物的甲烷的排放。总的来说，影响室内猪粪混合物甲烷排放的因素主要有氧气和挥发性物质的量、pH值、垫物的温度、贮存时间和抑制性物质。有关猪舍内猪粪混合物甲烷释放的调查开始于有两个阶段，分别是1999年10月-2001年2月和2003年2月-2004年7月。季节对甲烷的排放量有很大的影响，比如在夏季的堆肥期。然而，室内温度并引申到排风措施对甲烷释放的重要影响，仅仅发生在室内平均温度25℃以上的情况下。而且，甲烷的释放会由于在堆肥期和接下来的清除期之间猪粪混合物的完全清除而减少。

稻田的甲烷释放量与收成有关

稻子是世界将近一半人口的主要农作物.遗憾的是,稻田潮湿土壤的缺氧环境非常适合制造甲烷的微生物,就产生温室效应而言,甲烷的作用仅次于二氧化碳.稻米的产量将随着世界人口的持续增长而增加,从而带来更多甲烷.不过,新的研究结果显示,最大限度地增加作物产量不仅可以提供更多食物,而且令人惊讶的是,还能减少甲烷的生成量.

鹤矿集团减少煤矿甲烷释放项目可行性研究

论述了鹤矿集团甲烷释放现状和甲烷抽放预测情况,提出了实施减少煤矿甲烷释放的CDM项目,既利用抽出的低浓度甲烷和获得温室气体释放减少确认(CERs)的设想,达到在煤矿生产的同时利用瓦斯能源,生产和出售CERs,促进煤矿安全生产,以提高鹤矿集团生产的经济效益。

微震观测揭示内波加剧海底甲烷释放

内波将上层水体中的物质能量传递至深海,强烈扰动海底沉积物,导致海床侵蚀、地形变化等现象.在南海北部陆坡及全球众多海岸边缘,内波作用区与天然气水合物赋存区高度重合.然而,由于时空尺度的显著差异,现有的观测方法难以清晰认识内波对深海海底甲烷释放的影响.本文在南海北部陆坡珠江口峡谷水深655m与1450m区域开展海底微震及内波作用原位观测,识别验证了内波与海底甲烷释放引起的海底微震特征,提出了利用高精度微震记录建立二者关联的方法,得到了内波加剧海底甲烷释放的直接观测证据.结果显示,内波与海底甲烷释放会产生丰富的微震信号,指示南海北部陆坡深海海床会受到内波的持续作用,同时海底存在活跃的海底甲烷释放现象.在长短周期尺度上,内波分别使海底甲烷释放频次增加4.2倍和2.4倍,并增加了海底甲烷释放的强度,这一过程受到内波作用导致的海底流速和压力、温度变化的影响.研究表明,微震信号是海底多尺度地质过程的有效信息载体,内波将通过加剧海底甲烷释放对海洋地质灾害和全球气候变化产生进一步作用.

贵阳郊区水稻田甲烷释放通量的研究

研究发现，水田甲烷释放率最高时达７１．ｇｍｇ／ｍ￣２·ｈ，而最低只有３．０ｍｇ／ｍ￣２·ｈ。平均释放率为１５．６ｍｇ／ｍ￣２·ｈ；水稻田甲烷释放率在一日之内的变化有一定的规律，一日内甲烷释放率的最大值出现在凌晨或夜晚，而在中午阳光最强烈时甲烷释放率最低。甲烷释放率的日变化同土壤温度的关系不大。稻田甲烷的排放率有明显的季节变化。在整个水稻生长期间，甲烷的释放率有三个明显的高甲烷排放期。温度对甲烷释放率季节变化有一定的影响。活性有机碳同甲烷的释放率之间有一定的相关关系。

填埋场甲烷氧化传输与释放预测模型研究进展

基于目前填埋场甲烷氧化与释放过程的影响因素研究,综合评述了填埋场甲烷氧化、传输与释放模型的研究进展,分析了导致填埋场甲烷释放预测模型准确性、可靠性差的主要原因;通过系统分析植被对填埋场甲烷传输与氧化过程的影响规律,揭示了植被传输机制在提高填埋场甲烷预测模型准确性方面的重要作用.

新西兰Hikurangi大陆边缘气体水合物发育区甲烷活动溢出点——扩散与气泡释放

2007年，为满足Hikurangi大陆边缘水合物发育区多学科深入研究需求，NewVentsS0191航次对此区域的气体渗漏位置分布及其活动情况进行了调查。根据ROV及其它定向视频平台在“岩石花园”区的直接观测及原位物理属性测量结果，我们给出两个渗漏点：Faure和LM-3站点。这是首次利用ROV在Hikurangi大陆边缘对甲烷气泡的释放进行可视化观测。在Faure站点，4次下潜都观测到气泡释放，过程持续时间达到20min。在第一个下潜点观测到6次气体突然喷发，每次持续1min，喷发间隔超过3min。这些喷发过程伴随有沉积颗粒的位移与再漂浮，并形成最大直径50cm，深度15cm的小规模下陷坑，这一过程可能描述了麻坑形成初期的状态。随后的下潜观察发现，此处的气泡释放速率相当稳定，再也没有目击到先前的气泡突然喷发现象。在LM-3站点，渗漏活动表现最强的是一个由新生的自生碳酸盐岩组成、面积100m2的平台区域，其上覆盖与渗漏活动相关的动物群落（活的双壳类、贝壳、管状虫）。与Faure站点相比，这一区域附近的气体活动不是很明显。我们的观测结果表明，这两个站点渗漏状况的不同源于甲烷释放的方式不同，甲烷气体在Faure站点主要以气泡方式而在LM-3站点更可能以扩散方式释放。根据甲烷释放方式的不同，我们提出一个概念模型，根据两个站点处水合物赋存深度和构造史的不同来解释渗漏状况的差异。

种植杂交稻对甲烷排放的影响及评价

早、中、晚稻三季24h稻田甲烷监测结果表明，种植杂交稻没有明显增进福田甲烷排放的作用．甲烷释放总量在3个种植季节中，除连作晚稻的杂交稻田比常规稻田高11．6％外，早稻、单季稻杂交稻田分别低于常规稻田6．4％和8．9％．稻田甲烷每周日平均释放量在水稻生长前期（移栽后5～7周）杂交稻高于常规稻，孕穗至收获期杂交稻低于常规稻．温度对甲烷释放影响十分明显．在不同水稻种植季节，稻田甲烷释放模式各不相同．经测定，杂交稻田的土壤产甲烷细菌数量及土壤产甲烷潜力明显高于常规稻田，其中产甲烷细菌数可相差数倍至2个数量级．试验结果还表明，种植水稻明显增加了稻田甲烷排放量，与侵水稻田相比．植稻田甲烷排放量增加了41．4％．

生活垃圾填埋场春夏季CH4释放及影响因素

采用静态箱法监测了2个生活垃圾填埋场春、夏季及昼夜的CH4释放通量,并分析了影响CH4释放的相关因素.结果表明:填埋气体(LFG)主动收集对填埋场CH4释放的影响显著.在填埋龄相近的条件(4.0～4.5年)下,无LFG主动收集的填埋场春、夏季CH4的释放通量(以CH4计)平均值〔(541±1005)mg/(m2.h)〕比有LFG主动收集的填埋场提高4.4倍.在有LFG主动收集的填埋场内,填埋龄为1.0～1.5年的非渗滤液灌溉区的CH4释放通量均值〔(324±847)mg/(m2.h)〕为灌溉区的10.0倍左右.在有LFG主动收集的填埋场内,CH4释放通量与各环境因子间无显著相关;而在无LFG主动收集的填埋场内,CH4释放通量分别与覆土温度和气温呈显著正相关,与大气压强呈显著负相关.相关性分析结果表明,CH4释放通量与填埋场覆土中含水率,w(有机碳)和w(总氮)呈显著正相关.