美国科学家开发新型海洋能

据英《新科学家》周刊２０００年２月５日报道 :美国俄勒冈州立大学的克莱尔·赖默斯和哥伦比亚特区华盛顿海洋研究实验室的伦纳德·坦德最近利用美国国防部提供的资金研制出一种特殊的燃料电池。电池和海底的沉积物相连接。原来 ,在海水中或在海底沉积物的上层 ,生活着一些微生物 ,这些微生物利用氧分解有机物质 ,吸收其中营养并释放能量 ;而生活在更下层的沉积物中的微生物则缺乏氧气 ,它们必须依靠其它化合物（例如硝酸盐和硫酸盐等）来生存。于是 ,在这两种环境下生存的微生物的不同生化反应就产生了一个电势差 ,就像蓄电池的两个正负电…     

海底沉积物孔隙度Micro-CT扫描测定方法研究

孔隙度是海底沉积物诸多物理性质中的一项重要参数,并且与沉积物的声学特性有着密切的联系。介绍了一种新的海底沉积物样品孔隙度无损测定方法:Micro-CT扫描孔隙度测定法。通过高分辨率的活体Micro-CT扫描仪对沉积物样品进行三维CT扫描,获得一系列二维CT切片图及切片上各点的CT值,利用固相颗粒和孔隙充填海水之间CT值分布范围的不同,提取沉积物的孔隙度。该方法不破坏沉积物样品,并且能在三维空间范围观察海底沉积物的孔隙结构,在多相介质研究中具有广阔的应用前景。     

海底沉积物微生物生烃演化模拟

我国东部海域主要为太平洋板块向欧亚板块俯冲形成的"沟-弧-盆"体系内的弧后拉张盆地,中新统、上新统以及第四系都发育有利于赋存有机质的沉积层。通过对海底沉积物的微生物成烃演化模拟实验,分析海底沉积物微生物的演化及生物气生成特征。模拟实验通过改变生气条件,在不同温度条件下进行菌种的驯化、培养,分析不同温度、环境因素对海底沉积物本源菌生物气生成的影响。模拟结果表明,本源菌在65℃时的CH_4产气量最高,而加入碳源并不能增加CH_4的产气量。     

基于Gassmann理论与遗传算法的海底沉积物物理参数声速反演方法

海底沉积物的物理参数是海洋资源勘探开发、工程施工的重要参数。基于Gassmann理论,采用改进遗传算法,以海底沉积物实测纵波速度矩阵与预测纵波速度矩阵差的2范数作为目标函数,建立了由海底沉积物纵波声速反演海底沉积物密度、孔隙度和泊松比的反演方法。经过模型数据与实际资料应用,检验了方法的正确性。该方法通过高维数学反演方法,结合多相介质模型,提出了利用地震速度分析提取的速度资料,反演海底孔隙度、密度和泊松比的反演方法,可为海底工程、海底资源勘查提供技术支撑。     

深海底热液微生物成矿与深部生物圈研究进展

深海底热液喷口为地球上最奇特的成矿与生态环境,具有密集的生物数量及高生产率.海底黑烟囱周围的嗜热微生物生存于极端环境下,除了进行独立光合作用之外,还通过化能自养从无机化合物中获取能量,并支撑深海底喷口热液生命系统.在海底黑烟囱直接观察到浓密的嗜热微生物及其产物由海底喷涌而出,指示地下存在数量巨大的微生物,有的地区已被洋底钻探所证实.海底黑烟囱硫化物保留了丰富的微生物活动及其矿化记录,表明微生物直接或间接地参与了海底热液成矿,造成微生物原地快速矿化.开展现代与地史上海底热液硫化物及其微生物化石的研究对比,将拓展对早期生命环境及地外生命的研究探索.     

海底流体的流动：对地质学、生物学和海洋环境的影响

海底流体的流动也称为渗流，它包括气体和液体在海底的流动，这就包括热的热水渗流和冷的碳化氢渗流，而碳化氢可能是生热或微生物的源头，已经发现，这样的流体从海底渗流到海洋的海上环境和世界的各大洋——从海岸到深海的海沟。由于海底流体的流动是从海底的沉积物流动到海水，流动的范围较大，因此，所涉及的研究学科也较广泛，包括地质学、生物学、化学、环境科学和海洋学。本书论述海底流体流动的特点和过程，并指出这种流动对人类活动、自然环境和我们星球的开发的重要性。     

基于分形理论的水合物回波特征提取及分类识别

针对海底裸露块状天然气水合物的探测问题,为了能从超声回波中准确提取天然气水合物的特征信息并与其他海底沉积物的特征进行分类识别,提出基于分形理论的水合物分类识别方法.通过实验室超声探测装置获取各类海底沉积物样品和天然气水合物样品的回波信号,并利用分形理论对回波信号进行分析,提取不同海底底质的声学回波特征,然后利用分类算法...     

埕北海域海底管线冲刷稳定性研究

根据埕北海域水下三角洲的工程地质条件和水动力条件，分析海底管线在两种铺设方式情况下的冲刷稳定性。第一种为埋置在一定土层深度处的管线；根据整个埕北域海底长期冲淤变化规律，利用１９９２￣１９９６年的实测水深资料得出的冲刷速率，推算出管线被冲出泥面所需的时间。第二种为裸露在海底的管线：根据海流对管线周围沉积物产生冲刷效应，冲刷达到一定程度时处于平衡状态，认为此状态下，海流在该点产生的剪切力等于形成可冲蚀     

北黄海大鹿岛附近海域海洋牧场本底地质环境分析

为推进北黄海北部特色滩涂型海洋牧场建设,本研究对北黄海大鹿岛附近海域海洋牧场本底地质环境开展调查评估,利用高分辨率声学探测设备获取研究海域的精密水深数据和浅地层剖面数据;利用现场和实验室结合的方法测定海水理化参数;利用筛析法、激光粒度仪测试方法确定沉积物类型和粒度特征,最终通过分析研究区海底地形地貌、海水水质状况和沉积物分布特征对本底地质环境进行评估。结果显示：目标海域测量水深为1-29 m,平均水深为16 m,海底地形整体表现为平缓的近岸缓坡,地貌以水下侵蚀堆积地貌为主;海底浅地层剖面中U1声学地层清晰连续,全区可追踪,厚度约6 m且变化不大;海水水质良好,主要处于Ⅱ类海水水质标准;表层沉积物类型均为砂,沉积物组分变化不大,砂组分占绝对优势,表层沉积物空间分布主要与沉积物物源条件及辽南沿岸流、海域潮流等因素有关。综合分析认为,北黄海大鹿岛附近海域水深适宜,地形较为平坦,水质环境良好,以砂质浅滩沉积为主,适于滩涂型海洋牧场的构建。     

微生物燃料电池在废水处理中的应用研究进展

利用微生物燃料电池技术处理废水,在降解污染物的同时能够产生电能,是一种新型废水处理工艺,具有良好的研究开发价值.作者介绍了微生物燃料电池技术处理废水反应装置的构造和工作原理;概述了电极材料、微生物种类、电池内阻等因素对处理废水与产电性能的影响;总结了该工艺在化工、制药、食品加工、畜牧养殖、垃圾场渗滤液等有机废水和含氮废水中的应用研究现状及进展,并对今后的研究工作提出了建议.     

光催化材料对微生物燃料电池的影响

微生物燃料电池是微生物-电化学装置,利用产电菌氧化有机物,将化学能转化为电能,在开发新能源和污染物处理方面具有巨大潜力.光催化微生物燃料电池利用半导体材料作为光电极,将光能引入到微生物燃料电池中,能够同步利用太阳能并且提高微生物燃料电池的产电效率.总结了国内外微生物燃料电池体系中半导体材料作为光电极的研究,对光催化微生物燃料电池的机理、生物电极与光电极的协同作用、产电性能以及污染物去除方面进行总结,并对其推广应用进行展望.     

异养微生物异化还原大洋多金属结核

从太平洋海底沉积物中分离到的四株异养微生物,进行耐酸和耐金属的驯化,在好氧和厌氧条件下进行异养微生物异化还原大洋多金属结核的实验,并分析了浸出机理. 结果表明:厌氧浸出优于好氧浸出,pH控制在2.5～3,浸出时间为3d,浸出率可达98%. 利用异养微生物还原浸出大洋多金属矿浸出速率高,矿体无需通气,投资低,易于操作,且环境友好,可在回收有价金属的同时进行固体废弃物和有机废弃物综合治理.     

海底沉积物物理参数声速反演方法研究

海底沉积物的物理参数是海洋资源勘探开发、工程施工的重要参数。基于Gassmann理论,采用改进遗传算法,以海底沉积物实测纵波速度矩阵与预测纵波速度矩阵差的2范数作为目标函数,建立了由海底沉积物纵波声速反演海底沉积物密度、孔隙度和泊松比的反演方法。经过模型数据与实际资料应用,检验了方法的正确性。该方法可为海底工程、海底资源勘查提供技术支撑。     

直接微生物燃料电池的研究现状及应用前景

微生物燃料电池根据有无氧化还原介体的参与分为两大类:直接微生物燃料电池和间接微生物燃料电池。简要介绍其工作原理,概括了直接微生物燃料电池的研究进展以及目前需解决的问题和工作方向。最后展望直接微生物燃料电池的应用前景。     

中国近海海底地形特征及剖面类型分析

基于国家海洋局"908"专项的最新海底地形资料,分析中国近海海底地形特征及其影响因素。中国近岸海底地形继承了陆地地形西北向东南倾斜的趋势,海底地形坡降为0.2‰~1.6‰,平均坡降约0.8‰,等深线基本平行于海岸展布,河口区呈舌状向海展布。海底地形受构造控制作用明显,呈两窿两坳的南、北分带特征,并在不同沉积环境和复杂水动力条件下塑造出沉降盆地型、挤压隆起型、沉积改造型和过渡型等4种类型。沉降盆地型和挤压隆起型地形起伏小,沉积物以细粒为主,水流方向单一,易发育海湾堆积平原和水下堆积岸坡等堆积型地貌,同属构造成因的地形;沉积改造型地形起伏较大,沉积物以粗粒为主,多在陆源补给丰富的河口和潮流辐聚区发育大型潮流沙脊,全新统沉积层巨厚,受潮流、径流、海流的后期改造作用明显;过渡型地形陡缓不均,沉积物颗粒不均匀混合,近岸发育阶地状陡坎,远岸发育陆架平原等侵蚀—堆积型地貌,为断陷地块不完全发育和多期次海侵共同作用的结果。     

我国南海海底出现荒漠化

据最新的一项调查显示,在我们南海的一些海底地区已经出现了荒漠化现象。我国南海海域渔业捕捞能力大大超过了资源的再生力。海洋的底部原本是凹凸不平的,但是由于捕捞船的拖网在海底长期拖来拽去,许多礁石都遭到破坏。礁体没有了,海洋微生物没了安家之所,自然也就无法生存,海底生态环境因此出现了荒漠化的趋势。另外,大量没有经过处理的废水直接排入大海,造成     

海底天然气水合物绞吸式开采方法研究

 根据海底天然气水合物藏特点,结合绞吸式挖泥船工作原理和大洋多金属结核开采技术,提出了一种全新的绞吸式海底天然气水合物开采方法,克服了海底天然气水合物开采依赖构筑封闭开采环境的技术瓶颈;然后根据管道输送原理和两相流理论,对绞吸式开采方法的提升系统进行了水力参数分析。由分析结果可知,将体积浓度为15%~25%天然气水合物流体从1 000 m海底提升到海面所需泵的扬程为30~50 m;将体积浓度为10%~20%天然气水合物流体从4 000 m海底提升到海面所需扬程为90~150 m,现有的矿浆泵就能满足要求;由于天然气水合物和海底沉积物硬度较低,并且其混合流体的密度与海水密度相差不大,采用矿浆泵进行直接输送其对泵的磨损不会严重,能保证系统长期稳定的工作,证明了该开采方法在理论上是可行的。     

深海风暴的原位观测

 深海风暴是高悬浮颗粒浓度水体在深海近海底的快速运动,能够损坏甚至摧毁一切障碍物,改变海底地形,影响深海底栖生态环境,但对其发生过程和沉积记录的认识尚缺乏原位观测研究。选择南海东北部台湾岸外高屏海底峡谷堤岸,通过布放锚系原位观测了2016年9月一次由浊流活动引发深海风暴的沉积物弥散发生过程,发现其表现为近海底悬浮颗粒浓度快速增加,并伴随温度升高和盐度降低。研究认为,深海风暴的沉积物弥散是海底峡谷沉积纹层形成的主要动力过程。     

微生物燃料电池处理苯酚废水

文章采用能作为电子供体的特征污染物苯酚化合物为阳极室的底物,厌氧微生物为阳极催化剂,钛基-二氧化铅电极为阴极来构建微生物燃料电池,利用阳极室处理苯酚废水,同时输出能量,探求利用微生物燃料电池处理苯酚废水的新模式,且为有毒有害物质的去除提供新方法;同时研究不同温度及苯酚质量浓度对微生物燃料电池处理苯酚废水的性能影响。研究表明,微生物燃料电池能够处理苯酚废水,在苯酚质量浓度为0.15 g/L,温度为35℃的实验条件下去除效率为99.63%。     

大西洋洋中脊海底表层热液沉积物的铅同位素组成及其地质意义

新测得TAG热液区中6件海底表层热液沉积物样品的铅同位素组成,其变化不大,具有均一性的特征。在Pb-Pb图解上,热液沉积物的铅同位素数据大多落在MARB的铅同位素组成范围内,与大西洋沉积物和Fe-Mn结核相比明显具较少的放射成因铅,反映其上部洋壳岩石为该区热液沉积物的形成提供了铅。对比研究表明,因不同地质－构造环境中的海底热液区为热液沉积物形成提供物源的情况不同,是导致有沉积物覆盖洋中脊中热液沉积物的铅同位素组成与无沉积物覆盖洋中脊不同的主要原因。海底扩张中心的扩张速率与热液沉积物的铅同位素组成与无沉积物中脊不同的主要原因。海底扩张中心的扩张速率与热液沉积物的铅同位素组成有一定的对应关系,但其并不是热液沉积物铅同位素组成的唯一控制因素。