利用AIRS产品分析中国地区近地面甲烷浓度时空特性

甲烷(CH4)作为仅次于二氧化碳(CO2)的第二大温室气体,不仅在全球和区域尺度光化学反应中起着重要作用,而且在能量收支平衡及气候变化方面有着重要的影响。2013年,Auqa/EOS的大气红外探测仪(AIRS)热红外近地表CH4产品在AIRS Version6.0产品中发布,其结果尚未在中国进行验证,利用热红外传感器分析中国近地表CH4浓度的时空分布还处于初始阶段。本文利用中国青海瓦里关(WLG)、中国台湾鹿林山(LLN)及蒙古乌兰乌勒(UUM)地基观测资料对AIRS V6.0近地面CH4浓度产品进行了验证,误差在2%以内,二者相关系数r分别为0.68、0.5、0.69,变化趋势一致,进而从地域、季节变化和年际变化3个方面探讨了2003年—2013年中国地区近地面CH4浓度的时空分布特征。结果表明:CH4浓度最低值位于西藏地区(1800 ppbv),高值区位于新疆维吾尔自治区北部、内蒙古自治区及黑龙江北部(1920 ppbv);夏季高,冬季低,季节性变化明显,年际变化基本上呈增长趋势。     

张集煤矿13—l煤层甲烷含量的逐步回归分析

以淮南煤田张集煤矿13—1煤层为例，对甲烷含量进行了多因素逐步回归分析，结果表明：逐步回归模型不仅符合瓦斯地质理论，而且比单因素回归模型具有更高的预测精度，从而具有更大的实用价值。     

自然湿地甲烷排放模拟研究——模型的修正与验证

以稻田甲烷排放模型(CH4MOD)框架为基础,基于稻田同自然湿地产甲烷底物、植物生长过程以及土壤氧化还原电位变化过程之间的差异,对模型进行了修改,建立自然湿地甲烷排放模型(CH4MODwetland)。利用三江平原淡水沼泽和若尔盖高原泥炭沼泽的甲烷排放观测数据对模型进行了验证。结果表明:模型可以有效地模拟三江平原沼泽甲烷排放的季节和年际变化特征,但是在若尔盖高原模拟效果欠佳;模拟和观测的甲烷排放季节总量在两地均有良好的一致性,线性相关系数R2为0.96(n=7,显著性水平p0.001);模拟值和实测值之间的均方根误差,平均偏差和模型效率分别为14.1%,-6.7%和0.95。     

关于煤成气组分和甲烷碳同位素的几个问题

本文运用了两种采样方法和三种气样，100多个样品，分析研究了煤成气组分和甲烷碳同位素。研究结果，提出了多数矿区的煤层甲烷的δ^13C1都比煤层气气藏内的δ^13C1低得多；在论述了我国煤层气甲烷δ^13C1的一些特征和它们的一些变化情况后，得出了解吸气中重烃浓度、δ^13C1与煤变质程度的关系。     

煤的加水热模拟气特征对比

为探讨煤成气的生成特征和演化规律，对两种不同有机质类型煤进行了加水热模拟生气实验研究。认为，有机质类型对于煤的热模拟气生成特征和烃气产率有决定作用。非烃气中的氢气、一氧化碳与二氧化碳含量之间呈负相关，这与水参与反应有关。甲烷的形成与水的作用关系密切。不同的热模拟气在成熟—高成熟演化阶段差异明显，有机质类型越差，热模拟气中甲烷相对越多，干燥系数相对越大，异丁烷／正丁烷越高；反之，甲烷相对越少，干燥系数越小，异丁烷／正丁烷低，区别越明显。演化程度增加时，热模拟气之间的差别减小。总烃气和甲烷的产率随温度升高而增加，而重烃有产率高峰存在，正好对应于生油窗的底界。     

海底甲烷逸出处碳酸盐结核的形成

在库页岛东北岛坡出现甲烷水合物的地方，发现碳酸盐结核。提出了碳酸盐结核化学形成硫酸盐还原与甲烷生成作用使孔隙水呈现高碱性，是查出产生结核的必要预备阶段。借助甲烷将溶解于孔隙水中的二氧化碳气体排出，是形成结核的必须条件。     

沉积环境对煤层含气量的控制:以沁水盆地寿阳地区太原组15#煤为例

煤层性质的差异是影响煤层气富集及高产的重要因素。沉积环境控制了煤层厚度及展布、煤岩煤质特征、有效盖层厚度和岩性组合等,对煤层气富集具有重要控制作用。本研究根据钻井岩心、录井、测井及前人研究成果,对沁水盆地北部寿阳地区太原组进行了沉积环境及层序地层综合分析,并对15^#煤顶、底板系统的沉积环境及岩相古地理进行精细刻画,总结沉积环境对煤层含气量的控制作用,并进一步划分有利煤储集层沉积相带。寿阳地区太原组下部主要发育浅海陆棚—障壁岛—潟湖沉积体系,上部主要发育三角洲平原沉积体系。太原组沉积时期为1个三级层序尺度的海侵—海退过程,并进一步可划分为6个四级层序(S₁—S₆)。四级层序S₁发育潮坪—潟湖—障壁岛沉积体系,各沉积相与15^#煤含气量关系由好到差依次为潟湖、潮坪、障壁岛;S₂发育障壁岛—潟湖—潮坪—浅海陆棚沉积体系,各沉积相与15^#煤含气量关系由好到差依次为潟湖(灰岩厚)、泥质陆棚、碳酸盐岩陆棚、潟湖、潮坪、障壁岛。根据S₁     

天然气中甲烷和CO2的二元同位素特征

不同成因的天然气由于形成温度不同,往往会有不同的稳定同位素特征。但是,由于经常不能同时获得天然气以及它的生成母体的同位素成分,很难用单独的C或H同位素成分来确定它的形成温度。在形成天然气时,不同的温度会形成不同的二元同位素的浓度,温度越低,二元同位素的比例越大,因此只需要知道天然气本身的二元同位素的浓度,就可以确定形成温度,从而避免了需要知道天然气生成母体的同位素成分这一难题。本文利用高级量子化学计算,预测了不同温度下天然气中甲烷和CO2气体的二元同位索（Clumped isotope）的特征,提供用于天然气成因分析的新方法。