从实验室到现场:天然气水合物对地质环境和气候变化的影响

在压力和温度适宜的条件下，大陆边缘和永久冻土地区的海洋沉积物为天然气和水/冰向天然气水合物的相变提供了机会。在天然气水合物中，水分子的固体晶格(“宿主”)包围着适当大小的气体分子(“访客”)，自然界中最常见的访客分子是甲烷，它是一种强有力的温室气体。天然气水合物在自然(如全球变暖)和人为(如天然气生产)条件下的分解将破坏水合物沉积物的稳定并释放甲烷气体，可能对地质环境和气候变化产生各种影响。例如，全球变暖、海底滑坡、大规模天然气井喷(例如，永久冻土中的火山口)、海洋酸化和能源开发设施故障。

近年来，研究天然气水合物对地质环境和气候变化的潜在影响，采用了各种方法(如野外的地球物理和地球化学方法，实验室的实验和数值方法)。此外，计算方法和建模的进步使基于实验观测的大规模气体水合物相互作用过程模拟成为可能。然而，关于水合物和/或含冰沉积物中的气体流动，天然气水合物稳定带以上气体土壤的力学响应，甲烷通过沉积物、海水和大气之间的多层释放过程中的生物地球化学过程等研究问题还需要进一步研究。

本课题旨在收集关于天然气水合物对地质环境和气候变化的潜在影响的原始研究文章和综合综述。本研究课题的具体主题包括但不限于:

•全球变暖与天然气水合物分离之间的协同效应和权衡
•天然气水合物不稳定引发海底滑坡
•通过海洋渗漏和永久冻土陨石坑排放的甲烷
•气体土壤的力学响应及其对能源开发设施的影响
•水合物和/或含冰沉积物的水力和力学特性
•永久冻土和海洋沉积物中天然气水合物的相平衡
•甲烷气体通过多层泄漏的好氧和厌氧氧化
•使用基于天然气水合物的技术和方法储存二氧化碳

关键字:地质灾害、全球变暖、生物地球化学过程、多孔流动、天然气水合物、甲烷排放

重要提示:所有对本研究主题的贡献必须在其所提交的章节和期刊的范围内，如其使命声明中所定义的那样。在同行评审的任何阶段，Frontiers保留将超出范围的稿件引导到更合适的章节或期刊的权利。