[发明专利]一种深海沉积环境烷烃氧化过程定量模拟系统及方法

说明书

本发明公开了一种深海沉积环境烷烃氧化过程定量模拟系统及方法，涉及海洋天然气水合物资源开发及环境生态工程技术领域，其中，所述系统包括深海环境高压模拟腔、环境温度仿真模块、环境压力仿真模块、实验模块、数据采集控制模块；通过各模块的配合，使整个实验过程中环境高压模拟腔内温度和压力与深海环境取样点相同，实现深海沉积物样品的全流程保真；通过向深海环境高压模拟腔注入定量含烷烃的流体进行反应，实现深海沉积环境烷烃氧化反应过程的定量研究；通过向深海环境高压模拟腔注入定向实验流体进行反应，实现深海沉积环境烷烃氧化反应进程的定向改变。

技术领域

本发明涉及海洋天然气水合物资源开发及环境生态工程技术领域，更具体地，涉及一种深海沉积环境烷烃氧化过程定量模拟系统及方法。

背景技术

深海表层沉积层是连接深海水体和深部地壳环境介质迁移的重要载体。研究表明，80％从深部环境泄漏的甲烷等含烃类气体在深海浅层沉积环境中由微生物介导发生厌氧氧化反应，从而极大程度削减了烃类流体进入上层水体环境的比例，降低对海洋水环境造成的严重负面影响，以及避免进入大气环境，加剧全球温室效应，带来气候灾难。

几十年来，科学家致力于研究深海沉积层中烃类流体的氧化过程和机理，以期为极端生命的起源和深海环境治理探寻更多科学依据。然而，受制于进入深海的困难性和研究装备的局限性，目前的研究主要停留在海底原位观测、定向条件培养或将沉积物样品取回陆域实验室进行研究等方面。海底原位观测只能观测固定有限的区域，且难以对条件变化过程进行定量控制；将样品取回陆域实验室培养的过程，则难以做到全流程保真，沉积物中的微生物样品在脱离原位环境时，基因表达容易发生改变，从而难以反演真实深海沉积环境中烷烃类的氧化过程。

在现有技术中，公开号为CN104215622B的中国发明专利，于2016年08月24日公开了一种深海沉积物中水合物地球化学参数原位探测模拟系统，包括激光拉曼光谱探测系统、深海环境模拟系统、液压系统和参数实时监控处理系统，深海环境模拟系统分别与激光拉曼光谱探测系统、参数实时监控处理系统电气连接，液压系统设置在深海环境模拟系统内。虽然该方案能够用于深海环境的沉积物中天然气水合物地球化学参数原位探测，在一定程度上消除了取样的不确定性，但是未能用于进行深海沉积环境烷烃氧化过程的相关探测，无法解决深海沉积环境中烷烃氧化过程难以定量研究及深海沉积物样品难以全流程保真的问题。

发明内容

本发明为解决深海沉积环境中烷烃氧化过程难以定量研究、深海沉积物样品难以全流程保真的问题，提供一种深海沉积环境烷烃氧化过程定量模拟系统及方法。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

首先，提出一种深海沉积环境烷烃氧化过程定量模拟系统，包括深海沉积物样品，还包括：

深海环境高压模拟腔，所述深海环境高压模拟腔与所述实验模块连通并实现交互，用于进行所述深海沉积物样品的定量模拟实验；

环境温度仿真模块，所述环境温度仿真模块检测端设置于所述深海环境高压模拟腔内，用于获取所述深海环境高压模拟腔内温度信息并传输至所述数据采集控制模块；

环境压力仿真模块，所述环境压力仿真模块检测端设置于所述深海环境高压模拟腔内，用于获取所述深海环境高压模拟腔内压力信息并传输至所述数据采集控制模块；

实验模块，所述实验模块用于向所述深海环境高压模拟腔注入定量含烷烃的流体和定向实验流体进行反应，或从所述深海环境高压模拟腔中取出抽样流体进行检测分析；

数据采集控制模块，所述数据采集控制模块与所述环境温度仿真模块和所述环境压力仿真模块电性连接并实现交互，用于采集所述环境温度仿真模块获取的温度信息和所述环境压力仿真模块获取的压力信息，并根据温度信息和压力信息分别传输指令至所述环境温度仿真模块和所述环境压力仿真模块中：