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　　近日，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所天然氣水合物開(kāi)采技術(shù)與綜合利用研究室李小森研究員團(tuán)隊(duì)在能源和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Energy & Environmental Science（影響因子: 38.532）上發(fā)表了題為Natural gas hydrate resources and hydrate technologies: a review and analysis of the associated energy and global warming challenges的封面綜述文章。該文章系統(tǒng)地闡述了天然氣水合物及其應(yīng)用技術(shù)在全球碳循環(huán)和緩解全球變暖中的作用。 

　　全球一次能源的供應(yīng)格局由煤、石油向天然氣的轉(zhuǎn)變，為天然氣水合物的開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)了發(fā)展前景。研究表明天然氣水合物中的有機(jī)碳含量大約占全球有機(jī)碳含量的1/3，如此巨量的有機(jī)碳使得天然氣水合物在全球碳循環(huán)中起著碳庫(kù)的作用。毫無(wú)疑問(wèn)，其開(kāi)發(fā)利用將會(huì)對(duì)全球的碳循環(huán)產(chǎn)生重要的影響，從而進(jìn)一步影響溫室效應(yīng)的變化趨勢(shì)。 

　　工業(yè)革命以來(lái)，溫室效應(yīng)問(wèn)題本質(zhì)上是由CO₂的排放和封存與消耗不平衡造成的，更具體地說(shuō)是碳源從有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CO₂的速率過(guò)快所造成的。因此，解決溫室效應(yīng)的策略長(zhǎng)期主要集中于兩個(gè)方面：（1）加強(qiáng)CO₂的捕集與封存速率；（2）減少煤和石油化石燃料的使用。前者受限于CO₂捕集與封存技術(shù)的發(fā)展，存在一定的技術(shù)發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)；而后者在可見(jiàn)的時(shí)間尺度內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。因此，CO₂排放量的不斷增加與CO₂捕集與封存技術(shù)發(fā)展滯后之間的矛盾始終存在。在大量使用煤、石油時(shí)期，這一矛盾所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)一直未被充分認(rèn)識(shí)，這主要是由于煤與石油在真正燃燒前，是以固液的形式存在的，不會(huì)造成溫室氣體的排放，故可以通過(guò)控制煤與石油的使用量使CO₂排放速度與碳捕集技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)。事實(shí)上，這也是目前采取的主要措施。然而，隨著能源供應(yīng)格局轉(zhuǎn)向天然氣，這一情況發(fā)生改變：因?yàn)樘烊粴獗旧硎且环N溫室氣體。因此，如何管理這一風(fēng)險(xiǎn)異常重要。 

　　該文章系統(tǒng)地分析了全球的能源供應(yīng)變化和各替代能源的儲(chǔ)量及利用前景，指出了天然氣在一次能源當(dāng)中的比重不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)狀，總結(jié)了天然氣的可用來(lái)源及賦存量，明確了天然氣水合物的資源儲(chǔ)量及能源前景；同時(shí)，從CH₄的全球循環(huán)過(guò)程出發(fā)，闡述了天然氣與全球變暖的歷史相關(guān)性，討論了天然氣水合物的碳庫(kù)作用及其開(kāi)發(fā)、利用對(duì)生態(tài)環(huán)境可能造成的影響，指出了對(duì)放空天然氣的控制管理是碳排放下一階段的“碳達(dá)峰”和“碳中和”的重要目標(biāo)。文章還系統(tǒng)地討論了各水合物開(kāi)采技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)和全球試開(kāi)采現(xiàn)狀，分析了基于水合物的CO₂捕集與封存技術(shù)、基于水合物的固化存儲(chǔ)技術(shù)以及放空天然氣的回收技術(shù)在各自應(yīng)用領(lǐng)域及能源利用和碳捕集與封存層面的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，并提出了在新的能源供應(yīng)格局下解決溫室氣體的排放和碳捕集與封存技術(shù)發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)間矛盾的前瞻性策略，即在天然氣開(kāi)發(fā)與天然氣利用之間引入天然氣的長(zhǎng)期存儲(chǔ)穩(wěn)定技術(shù)，通過(guò)管控天然氣的資源屬性及溫室氣體屬性，使得天然氣的利用與市場(chǎng)需求及碳捕集與封存技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)。  

　　相關(guān)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、青年項(xiàng)目，中科院“從0到1”原始創(chuàng)新項(xiàng)目，廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目等的資助。

Energy & Environmental Science封面 (2021, 14)