海洋负排放技术及其生态治理功能前瞻

工业革命以来,人类活动导致的以二氧化碳为代表的温室气体持续排放,被认为与全球气候变化密切相关,引发诸多极端气候事件,导致海平面上升、海水酸化、海水暖化等一系列环境负面效应。海洋是地球最大的活跃碳库,增汇潜力巨大。为应对全球气候变化,人为干预海洋生态系统、促进其对大气二氧化碳额外吸收封存的海洋负排放技术体系成为国际研究热点。根据负排放技术的应用场景,目前海洋负排放技术体系涵盖侧重于生态保护和修复的滨海湿地蓝碳、侧重于环境友好型养殖产业的海水养殖环境碳汇和借助生态工程技术手段的负排放工程增汇。海洋负排放技术在实现人为增汇的同时,有望通过促进海洋生物的生长和繁殖、提高海洋生态系统的稳定性和抗干扰能力、促进海洋生态系统内部及其与陆地生态系统之间的资源循环利用,发挥其生态治理功能,从而应对海洋环流改变、海水酸化脱氧等全球海洋环境恶化以及人类活动污染的局部胁迫。     

Paterson气体介质高温高压流变仪轴向变形数据的校正方法

轴向压缩(拉伸)变形实验是测量岩石力学机制参数和模拟岩石变形过程中显微织构演化的主要手段。Paterson气体介质高温高压流变仪可以完成应力测量精度高(±0.1MPa)的轴向压缩(拉伸)变形实验,是模拟研究中、下地壳岩石流变行为的最佳仪器。由于样品组装中采用的活塞发生变形、封套铁筒承担部分加载力和样品截面积随压缩变形增大等因素,我们从仪器记录的数据文件计算出来的应力、应变数据被称为名义应力和名义应变,均与真实值之间存在误差。因此必须针对每一个造成误差的因素进行逐步校正,方能获得真实应力和真实应变数据。因此撰写本文,逐步介绍针对上述要素的三种校正:样品变形量校正、强度校正和截面积校正。以便于促进大家对Paterson气体介质高温高压流变仪的实验方法了解,更好地利用Paterson气体介质高温高压流变仪进行构造变形研究。另外以部分大理岩数据为例演示校正过程并讨论每步校正前后相应因素造成误差的大小。     

2~100GPa压力下D_2O冰相变的低温红外吸收光谱研究

在2~100 GPa和12~298 K的温度压力范围内系统地研究了D2O冰Ⅷ以及冰Ⅶ-Ⅷ和Ⅶ-Ⅹ相变的红外吸收光谱特征。我们发现冰Ⅷ的伸缩振动(v1,v3)和转动振动(vR,vR′)的频率及其压力依赖与冰Ⅶ基本一致,但弯曲振动(v2)频率存在明显差异,在6 GPa压力以上时位于约1100 cm-1,较冰Ⅶ低约80 cm-1。在10 GPa压力以下,冰Ⅶ及冰Ⅷ的弯曲振动频率随压力升高而降低,显示出异常的软模行为,可以用结构弛豫来解释。在100 K温度以下,冰Ⅷ在74 GPa相变为非分子相的平动无序冰Ⅹ,该相变以转动振动(vR)向变形振动(vD)的转化为特征。所观察到的冰Ⅶ-Ⅹ相变的红外光谱特征可以用来确定Ⅶ-Ⅹ相变压力。在平动无序冰Ⅹ中,氢原子(H或D)沿氢键束缚O-H(D)···O轴的发生隧道效应,隧道效应使得围绕着一个氧原子可以形成由4个氢原子构成的四面体,从而导致红外活性的变形振动(vD)的产生。     

海洋碱性矿物增汇技术发展方向研究

工业革命以来,近1/3人为排放的二氧化碳被海洋吸收,海洋负排放潜力巨大。海洋碱化技术被认为是最具有固碳潜力的海洋负排放技术之一。硅酸盐碱性矿物橄榄石风化速率高,在自然界中具有广泛的分布。海水增汇效率受到橄榄石的溶解速率、扩散速率等因素的影响。基于近海橄榄石海上反应平台,利用清洁能源将橄榄石破碎、研磨加速其溶解,再由海流将高碱度海水进行扩散促进毗邻海域对大气二氧化碳吸收的方法具有广阔的应用前景。随着我国近海油气资源的开发,基于海上油气平台发展橄榄石碱化增汇技术,降低海上碱化反应平台基建成本的同时,可捕集油气生产过程中的二氧化碳,随碱化后海水入海,进一步提高碱性矿物增汇技术的碳封存效能。