读创/深圳商报驻穗记者 姚嘉莉 被认为将在未来替代石油能源的可燃冰，在粤港澳大湾区储量惊人，它的开采充满“科学玄机”。7月13日，中国工程院张偲院士在珠江大讲堂讲述他对粤港澳大湾区海洋生态安全研究的思考时，谈到了可燃冰安全开采的难度及发展。“广东一共有1963个岛屿，大湾区大概有800多个岛屿，这个位置还是很特殊。”张偲介绍，大湾区的海域资源特色非常明显，最明显的是天然气水合物，天然气水合物就是可燃冰。目前已经圈定11个远景区，锁定2个千亿立方米级矿藏。张偲指出，天然气水合物经过两次试采，去年完成了第二次试采，从第一次2017年的每天5000多立方，到第二次的2.87万立方，发生了质的变化。然而，可燃冰资源的高效开采与安全利用是一个关键问题。因为可燃冰的开采是一个双刃剑，主要是可燃冰分解甲烷，如果发生大规模的泄露，会破坏生态安全。一是造成海底的滑坡，二是会发生海水酸化、海洋氧枯竭，直接导致海洋生物灭绝。如果这些甲烷气在海洋里面没有得到很好的消解，逃逸到大气中，还会造成全球性的生态灾害。这是目前国际社会普遍关切的。如何让存在深海海底的甲烷“平静无恙”，如何更好地实现安全开采。张偲说，要解决两个核心问题，一是高压和富甲烷环境中的生命特征、生物多样性、生物适应性、物质循环过程、甲烷物态演化及其“三元”平衡。“三元”就包括可燃冰的固化态的甲烷、地壳释放到海底的甲烷、海底微生物利用，通过化能合成利用的甲烷，三者是否达到一个平衡。二是深海可燃冰形成演化过程及其生态效应。针对两个方面的关键科学问题，张偲认为亟需攻关的两大关键技术，一是智慧观测实验技术，包括有人、无人智慧融合观测技术，长期、连续、原位实验技术，冷泉生态系统的长周期、实时、立体、智能监测，全天候的作业能力；二是模拟仿真技术，包括冷泉生态系统的原位重塑技术、海底过程原位模拟技术、甲烷渗出区域的生态环境失稳评估技术。需要怎样的大科学装置才能助力安全开采？张偲说，目前在原位观测技术发展方面，主要是潜器调查与观测，潜器主要是载人潜水器HOV、缆控潜器ROV、自治潜器AUV，这些手段的主要差距是在水下停留时间太短，停留两三个小时，仅能满足间接的、片断性、小规模的点域性调查和观测。“未来趋势是要到实验室建到深海区，建到海底，形成直接的、长周期的、大范围的连续观测，高保真取样和原位实验。”张偲说，在载人长期实验研究与智融系统方面，现在主要是由单一手段，向载人/无人融合智能协同方向发展，在深海载人原位观测与实验方面，我国与发达国家相比还存在较大的差距，国外已经有多型装备在役，但我国尚未研制。因此瞄准最前沿，构建深海载人原位智融系统的智能协同体系，才能够开展最前沿的生态环境研究。张偲指出，我国有蛟龙号、深海勇士号下水深度较深，蛟龙号现在可以达到11000米，但是它在水下作业时间较短，无法满足长周期、连续几十天的观测，更不能在底下做实验，这就是差距。在可燃冰模拟方面，国内这方面能做的较多，从零维、一维到现在的三维实验模拟装置，都做得比较好。这个装置主要是参数比较少，模型比较理想，但功能比较单一，不能实现可燃冰分解渗透对环境影响及生态系统的模拟。针对可燃冰的试开采工作，对生态系统模拟是还没有做的。我们认为，可燃冰开采模拟技术发展趋势，从以前的一维到现在的三维，它的趋势主要是围绕测试精度、可视化程度，检测和表征方法多样化，规模逐步放大，贴近野外实际，但可能会出现缺乏服务于可燃冰开采的环境生态研究的专用装备的情况。张偲还透露，目前已建立大湾区生态环境相关评价体系，同时在大湾区建设了一批浮标观测、陆基观测系统。中科院南海所大亚湾站工作30多年，积累大量的系统性、连续性的生态环境资料，在深圳利用深圳海洋立体观测，已积累了10年海洋水文、气象、生态等多要素、高密度数据的资料。同时建立了大湾区水文动力、水文水质三维数据模型，构建了环流、风暴潮及物质输运三维数据模型，解析了初级生产力对风暴潮的响应与藻华风险，揭示了大湾区关键生物类群演变及其环境适应机理机制。