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海洋基础研究实现重大突破!建设海洋强国

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:改性黏土治理赤潮技术实现重大突破。海洋天然气水合物开采流固体产出调控机理研究取得突破。2020年,我国科研人员创建了天然气水合物储层渗流分形理论与出砂管控理论,揭示了制约海洋天然气水合物中长期开采的储层气—水—砂产出规律耦合机制,实现了海洋天然气水合物开采传热传质基础理论的重大突破,在国际Top期刊上发表学术论文10余篇。该研究证实了下洋壳深部生物圈的存在,拓展了生物圈在地球圈层分布的下限。

海洋基础研究实现重大突破!建设海洋强国

首次揭示气候变化驱动北冰洋快速酸化机理。海洋酸化被认为是全球第三大环境问题,给海洋生物的生存带来极大挑战,进而影响到人类生活和居住环境。北冰洋是生态最脆弱和气候变化最敏感的地区。2017年,我国科学家首次提出全球气候变化驱动着北极酸化水体快速扩张,预估将在21世纪中叶覆盖整个西北冰洋。这一研究成果在《自然气候变化》杂志以封面文章发表,同时刊登了我国“雪龙”号极地科考破冰船在北极海冰区作业时的照片,配发了以“海洋酸化没有边界”为题的新闻和评论。北极快速酸化将损害海洋生物尤其是翼足目类海螺这一北极三文鱼鲱鱼的重要食物,进而对北极生态系统造成严重影响。

改性黏土治理赤潮技术实现重大突破。赤潮是一种全球性海洋生态灾害,如何有效治理赤潮是一项世界级科技难题。2019年,我国科研人员历时20多年科研攻关,发明了改性黏土治理赤潮的技术与方法,攻克了赤潮治理长期存在二次污染、效率低、成本高、不能大规模应用等技术难题,实现了海洋环保领域重大突破。迄今,该技术已在我国近海20多个水域大规模应用,成功保障了滨海核电冷源等一系列重要水域的水环境安全,产生了显著的社会和经济效益。近年来,该技术又走出国门,在美国、智利、秘鲁等国家示范应用,被誉为“中国制造的赤潮灭火器”“国际赤潮治理领域的引领者”,为国内外赤潮防控作出了突出贡献。

首次解析硅藻捕获、利用光能机理。海洋藻类拥有色彩斑斓的捕光蛋白,其中海洋赤潮的主要“肇事者”硅藻具有岩藻黄素-叶绿素c结合蛋白以捕获蓝绿光和适应快速变化的光环境,使硅藻每年光合固碳的能力占全球生态系统的1/5左右,超过热带雨林的贡献。2019年2月我国科学家在《科学》杂志发表了《硅藻捕获蓝绿光和耗散过剩激发能的结构基础》的长文,解析了硅藻主要捕光天线蛋白的高分辨率结构。这是硅藻的首个光合膜蛋白结构,呈现了岩藻黄素和叶绿素c捕获蓝绿光的结合细节,为研究硅藻的光能捕获、利用和光保护机制提供了重要的结构基础。该成果有助于设计可利用绿光波段、具有高效捕光和光保护能力的新型作物,也为现代化智能植物工厂的发展提供了新方向。(www.xing528.com)

海洋天然气水合物开采流固体产出调控机理研究取得突破。精准刻画储层传热传质机理是制约天然气水合物安全高效开采的前沿科学与技术难题。2020年,我国科研人员创建了天然气水合物储层渗流分形理论与出砂管控理论,揭示了制约海洋天然气水合物中长期开采的储层气—水—砂产出规律耦合机制,实现了海洋天然气水合物开采传热传质基础理论的重大突破,在国际Top期刊上发表学术论文10余篇。基础理论突破有效引导天然气水合物开采技术创新,形成了开采储层流固体产出精准调控技术,构建了集开采效率、环境效应、工程地质风险“三位一体”的天然气水合物绿色开采新方法体系,获得授权国际专利14项(其中美国专利5项)、国家发明专利18项。

揭示下洋壳岩石中深部微生物生存策略。地球深部生命研究取得的重要进展之一是发现了海底洋壳生物圈,目前的研究几乎全部集中于上洋壳表层玄武岩,对占洋壳体积近2/3的下洋壳中的深部生命活动的探索还处于空白状态。IODP360航次对西南印度洋Atlantis Bank的下洋壳进行了钻探,获取了长度为800米的下洋壳辉长岩岩芯,并对栖息于此的微生物生命活动进行了研究。研究人员从这些岩石中检测到了完整的、具有生物活性、可进一步生长发育的微生物细胞。同时,基于转录组代谢途径的构建,发现这些微生物主要依赖于有机大分子再循环利用的异养方式生存,从而揭示了下洋壳岩石中深部微生物的生存策略。该研究证实了下洋壳深部生物圈的存在,拓展了生物圈在地球圈层分布的下限。

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