青岛海洋地质研究所徐思南获国家专利权
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龙图腾网获悉青岛海洋地质研究所申请的专利一种海洋沉积物甲烷生物消耗过程模拟评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116994667B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311082407.9,技术领域涉及:G16C20/10;该发明授权一种海洋沉积物甲烷生物消耗过程模拟评估方法是由徐思南;孙治雷;翟滨;陈烨;张喜林;耿威;吕泰衡;李鑫海;苗健军设计研发完成,并于2023-08-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种海洋沉积物甲烷生物消耗过程模拟评估方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种海洋沉积物甲烷生物消耗过程模拟评估方法,属于海洋沉积物地球化学和海洋地质研究领域,根据沉积物中甲烷相关的地球化学过程:底部厌氧沉积物中有机质降解相关的产甲烷过程、上覆流体中甲烷与孔隙水中硫酸根参与的甲烷厌氧氧化过程、上覆流体中甲烷与环境铁锰离子的还原过程、以及表层沉积物中甲烷与氧气的氧化过程;通过对上述反应过程进行生物地球化学建模计算沉积物中甲烷的生物消耗效率,本发明不仅考虑上述过程对沉积物中甲烷消耗的影响,同时也考虑了沉积物中微生物的分布对沉积物中甲烷消耗的影响,对研究全球海洋不同区域中沉积物生物消耗甲烷效率,以及海洋甲烷循环对全球温室效应的潜在影响具有重要意义。
本发明授权一种海洋沉积物甲烷生物消耗过程模拟评估方法在权利要求书中公布了:1.一种海洋沉积物甲烷生物消耗过程模拟评估方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤A、底部沉积物产甲烷过程模拟: 构建基于对数正态分布的连续性海洋有机质降解模型,对沉积物中有机质降解过程进行模拟;然后根据沉积物中有机质降解相关的受体电子吉布斯自由能的差异,构建基于误差函数的还原反应区分带,定量划分沉积物中产甲烷区域;建立沉积物中产甲烷过程数值模型,计算该过程的甲烷生成速率; 步骤B、微生物介导的硫酸根甲烷消耗过程模拟: 硫酸根参与的甲烷厌氧氧化过程的反应速率与硫酸根浓度和甲烷浓度相关,基于此构建基于孔隙水中硫酸根和甲烷浓度的二阶反应动力学模型,并对其进行修正,计算该过程的甲烷消耗速率; 步骤C、阳离子参与的甲烷消耗过程与表层沉积物中甲烷有氧消耗过程模拟: (1)根据与阳离子参与的甲烷还原速率相关的因素,构建考虑微生物影响的金属阳离子甲烷消耗速率模型,计算该过程的甲烷消耗速率; (2)甲烷有氧消耗过程与甲烷浓度呈现线性关系,构建基于甲烷浓度的一阶动力学甲烷有氧消耗动力学模型,计算该过程的甲烷消耗速率; 步骤D、结合步骤A、B、C计算的各个过程的甲烷生成速率与甲烷消耗速率,综合评价沉积物中生物甲烷的消耗速率,具体的: 步骤D1、根据菲克定量,定量估算底层沉积物上覆孔隙水中甲烷的总通量; ; 式中,t为时间,Dme为甲烷扩散系数,Cm为甲烷浓度,φ为孔隙度,微分相为下边界处甲烷的浓度梯度; 步骤D2、计算沉积物中生物甲烷的消耗速率,得到沉积物中甲烷的净变化速率RNet_Me: ; 对上式进行深度和时间积分,即得到沉积物中甲烷浓度的变化FMc,表示如下: ; 式中,t为时间,x为模拟深度; 则沉积物中生物甲烷消耗速率RatioBM表示如下: ; 进而实现通过计算表层沉积物中甲烷的释放通量,评估沉积物生物地球化学过程对甲烷的拦截效率的目的。
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