可燃冰的主要成分是什么物質(zhì)

可燃冰其主要成分是甲烷，屬于有機(jī)化合物。分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結(jié)晶物質(zhì)。因其外觀像冰，遇火即燃，因此被稱為“可燃冰”、“固體瓦斯”和“汽冰”。

可燃冰的組成結(jié)構(gòu)

天然氣水合物是一種白色固體物質(zhì),有極強(qiáng)的燃燒力,主要由水分子和烴類氣體分子(主要是甲烷)組成,它是在一定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等)下由水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時(shí)組成的類冰的、非化學(xué)計(jì)量的、籠形結(jié)晶化合物(碳的電負(fù)性較大,在高壓下能吸引與之相近的氫原子形成氫鍵,構(gòu)成籠狀結(jié)構(gòu))。一旦溫度升高或壓強(qiáng)降低,甲烷氣則會逸出,固體水合物便趨于崩解。

“天然氣水合物”,是天然氣在0℃和30個(gè)大氣壓的作用下結(jié)晶而成的“冰塊”。“冰塊”里甲烷占80%～99.9%,可直接點(diǎn)燃?？捎胢CH4·nH2O來表示,m代表水合物中的氣體分子,n為水合指數(shù)(也就是水分子數(shù))。

組成天然氣的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成單種或多種天然氣水合物。形成天然氣水合物的主要?dú)怏w為甲烷,對甲烷分子含量超過99%的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物(Methane Hydrate)。

每單位晶胞內(nèi)有兩個(gè)十二面體(20 個(gè)端點(diǎn)因此有 20 個(gè)水分子)和六個(gè)十四面體(tetrakaidecahedral)(24 個(gè)水分子)的水籠結(jié)構(gòu)。其水合值(hydratation value)20 可由 MAS NMR 來求得。 甲烷氣水包合物頻譜于 275 K 和 3.1 MPa下記錄,顯示出每個(gè)籠形都反映出峰值,且氣態(tài)的甲烷也有個(gè)別的峰值。

可燃冰開采

在開采過程中，如果可燃冰礦藏受到一點(diǎn)點(diǎn)破壞，那么可燃冰就會迅速分解，只留下一攤水，甲烷氣體則人不知鬼不覺地悄然溜掉。眾所周知，甲烷是一種反應(yīng)快速、影響明顯的溫室氣體，所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)要比二氧化碳至少大20倍。

并且，可燃冰中固化的甲烷總量相當(dāng)于大氣中甲烷數(shù)量的3000倍，一旦沉睡中的可燃冰礦藏受到“驚擾”，無論是人為的開采或者是大自然的影響，都可能導(dǎo)致甲烷氣體大量散失，從而引發(fā)強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)。這反過來又進(jìn)一步促使海底水合物的分解，造成一種惡性循環(huán)的局面。地球人都知道，目前溫室效應(yīng)造成的異常氣候和海平面上升嚴(yán)重威脅著人類的生存，各國正圍統(tǒng)著這一問題展開唇槍舌戰(zhàn)呢。

同時(shí)，海底的甲烷進(jìn)入水中后，會消耗掉大量的氧氣，海里有很多的氧氣，因?yàn)檠鯕庖淄榉磻?yīng)，就會產(chǎn)生二氧化碳，消耗掉了氧氣又產(chǎn)生這么多二氧化碳，周邊海底生物就會死掉?？梢哉f，可燃冰還是海底生物的潛在殺手，也是海洋環(huán)境的一大隱患。著名的百慕大海域之所以成為“死亡三角區(qū)”，有一種解釋就是那里散發(fā)出了大量的可燃冰。