曾经的希望之星，为何没了希望？“可燃冰”，10多年前曾被视作未来的主流能源，10多年后却销声匿迹。这真是当年吹得有多猛，现在跌得就有多惨！不过，当年吹破天，现在却没了动静，可燃冰到底发生了啥？

化⽯能源的现状

作为⼈类⽣存和发展的重要物质基础，煤炭、⽯油、天然⽓等能源⽀撑了 19 世纪以来人类文明的进步和经济社会发展。⽬前，⼈类对化⽯能源还情有独钟。

然⽽，化⽯能源的不可再⽣性和⼈类对其的巨⼤消耗，使其正在逐渐⾛向枯竭。

据估计，全世界最终可采⽯油储量为 3 万亿桶，世界⽯油产量的顶峰将在 2030 年出现。由于剩余储量开采难度增加，⽯油产量会快速下降。世界煤炭总会 采储量⼤约为 8475 亿吨，从⻓期来看，尽管世界煤炭可采储量相对稳定，但还是出现了下降的趋势。

按当前的消费水平，最多也只能维持 200 年左右的时 间。世界天然⽓储量⼤约为 177 万亿⽴⽅⽶，如果年开采量维持在 2.3 万亿⽴⽅⽶，则天然⽓将在 80 年内枯竭。 ⾃ 2007 年起，中国已成为世界第一⼤能源⽣产国和消费国。2018 年，中国全年原油进口量达到创纪录的 4.619 亿吨，连续两年成为全球最⼤原油进⼝国。

能源资源的匮乏和⽇益增⻓的消费已经严重影响到中国经济社会的可持续发展。 化⽯能源的利⽤，也是造成环境变化与污染的关键因素。煤炭和⽯油

的使⽤产⽣⼤量的⼆氧化碳、⼆氧化硫、氮化物、悬浮颗粒物及多种芳⾹烃化合物 ， 已对⼀些国家的城市造成⼗分严重的污染，同时这也是中国⼤⽓污染 的主要来源。⼤⽓污染不仅导致⽣态的破坏，⽽且危害⼈体健康。

欧盟由于⼤⽓污染 造成的材料损坏、农作物和森林以及⼈体健康损失费⽤每年超过 100 亿美元；中国仅⼤⽓污染造成的损失每年⾼达 120 億元⼈⺠币。

由于化⽯能源在使⽤过程 中会新增⼤量温室⽓体 （CO2），同时可能产⽣⼀些有污染的烟⽓，威胁全球⽣态，因此开发更清洁的能源是今后发展的⽅向。可燃冰就是其中⼀种。

寄以厚望，是因为可燃冰的储量极为丰富。据粗略估算，它所蕴含的天然气资源可达到已知常规天然气资源量的数十倍；如果按有机碳储量计算，大约是已知煤炭、石油、天然气有机碳总量的2倍。假如能够大规模商业化利用，将会成为未来的能源之星，保障世界的化石燃料安全。

海底沉睡的能量

可燃冰是一种气体水合物，它看似冰块，洁白而多孔，质地比冰块略软、略轻。它是一种由水分子做牢笼，将气体分子囚禁其内的疏松固体。能够“身陷囹圄”的气体有很多种，如氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷等。当被囚禁的气体是以甲烷为主的天然气时，人们就管它叫天然气水合物，俗称可燃冰。可燃冰分解时，单位体积的固体可燃冰，能够释放150-180倍体积的甲烷气体和大量的液态水。

海底可燃冰样品 | 采集自印度洋某处的可燃冰样品

因为可燃冰分解时会释放大量的水，能够带走大量热量，用手托着燃烧；右图是可燃冰“囚笼”，成为固体可燃冰

形成可燃冰需要四个必备条件：（甲烷）气体、液态水、较低的温度和较高的压力，缺一不可。其中，甲烷要么由泥沙中的生物遗骸腐败产生，要么来自于地下深处天然气藏渗透上来的天然气。低温高压的环境，而世界上满足这个环境的，就是大洋底部。

生物遗骸腐败产生甲烷是生活中常见的一种现象，在北国的冬天里格外常见。在封冻的湖塘冰面上，冰块里会形成一连串气泡，这是湖底有机质腐败释放的气体，主要成分是甲烷。它们随着湖水一边冻结一边聚集，在冰层里形成层层叠叠的气泡——凿冰释之可点燃。

地下深处天然气藏内的气体渗透至地表时，一般被叫做天然气苗，可以在很多油气田周围找到。里海西岸的阿塞拜疆巴库地区是著名油田，地下丰富的天然气裹挟稀泥巴涌出地表，形成泥火山，遇火可点燃。这样的“无源之火”，也许是该地区在古代成为拜火教圣地之一的原因。

但巴库地区并没有形成可燃冰。自然界里，只有两种地方可以同时满足前述四种条件：数百米深的冻土带地下，或者一两千米左右的深湖/深海底部及泥沙深处。它们的温度和压力恰好使可燃冰能够稳定存在，于是也被称作水合物稳定带。

尽管水合物稳定带的分布范围较小，但可燃冰的形态却并不单调。随着可燃冰所在的具体位置不同，它可以呈现出截然不同的样貌。有时可以单独存在，为质地纯粹的的块状、丘状，主要出现在海底，相对少见。有时则与泥沙混合在一起，呈现出团块状、网脉状的不规则外观。

2006年印度国家天然气水合物计划一期项目采集的可燃冰样品，可燃冰存在于海底泥沙地层的裂缝里

更多的时候，可燃冰以肉眼难以看到的状态，分散储存在泥沙颗粒之间的微小孔隙里。虽不起眼，但有着更大的储量，是目前人们勘探和试采的主要目标。

产自加拿大Mallik冻土试采区的含可燃冰沉积物

另据科学家估算，可燃冰储量为全球天然气储量的2-10倍，毕竟地球以海洋为主，海底的可燃冰储量自然更加可观。

储量巨大的清洁能源，两大Buff加持，2010年开始，可燃冰成为科学家研究的重点，各路媒体也开始爆吹这种新能源，称其为人类未来的能源希望。

通过实验发现，1体积的可燃冰，可释放164体积的天然气和0.8体积的水，其能量密度远远高于目前人类使用的石油、天然气等能源。

2013年，日本成为首个从海底提取出可燃冰国家。中国着手研究稍晚，但摸着日本过河，推进速度反而更快。2017年，我国在南海试采成功，一举创下了多项世界纪录。

在后来的资源普查中，科学家估算，中国的可燃冰储量居世界第一。实现能源自主，摆脱被卡脖子的尴尬境地，无论从哪方面看，中国都理由大力推进可燃冰开采使用。

当年的媒体也是这个调调，鼓吹可燃冰是人类的未来，将为整个人类提供可供使用几百上千年的清洁能源。我国的石化能源大部分靠进口，现在有了可燃冰，这不得可劲儿开采？但后来的事情却没有按照预期走下去，可燃冰不但没大规模开采，反而逐渐销声匿迹，以至于被很多人淡忘了。

东西好而挖起来难，但难挖也得挖

可燃冰好不好，那自然是极好的，能量密度高、不污染环境，就这两点已经可以秒杀石化资源。但它一夜蹿红又迅速沉积，是因为东西虽然好用，但挖起来太难。

形成可燃冰的地质条件要求苛刻，这注定它基本都深藏海底，开采难度非常大。小规模试采，资金投入可控，还可以勉强接受，但想大规模开采，暂时还无法解决技术和成本问题。

可燃冰是固体，这就注定它不像石油或天然气一样，弄好管道之后，只管往里边加压就行了，在压力作用下可以自己从管道中流出。开采可燃冰，要么像挖煤一样一点点挖出来，要么通过技术手段，让固体变气体，然后像天然气一样自己冒出来。

以目前的技术来看，采用前者基本不现实，人类科技还达不到在海底开矿的高度，再说可燃冰巨大的能量密度，犹如一块块炸弹一般，万一不小心发生爆炸，海底的人想逃都没地方逃。

2017年5月18日，中国“蓝鲸一号”实现了海面可燃冰的试采活动，这是一个巨大突破。

由于它身处的环境，可燃冰的开采难度极高，世界各国都持着非常谨慎的态度，一个不小心可能就会加剧温室效应或造成地质灾害。

在这样困难的大前提下，“蓝鲸一号”在南海区域连续开采180小时，最后一把大火烧出了南海所蕴含的5000亿吨优质可燃冰，累计产气量高达30万立方米，这意味着我国未来将不再为紧张的资源问题所扰。这次的开采创下了数个世界纪录，是全球首次实现开采难度最大的安全可控开采。

2019年，中国地质调查局同中石油天然气集团等国内外70多家单位进行了第二轮可燃冰的试验采集，到了2020年2月，试采超额完成任务，这次仅用了1个月就开采了86.14万立方米天然气。根据这次试采，专家进一步进行调试，2021年12月，中科院科研团队研制出了全球首套可燃冰的试验开采系统，这意味着我国距离可燃冰商业化又进了一步，更有望实现家家户户通上可燃冰产生的天然气。

到目前，我国探测到的可燃冰储量已经达到世界第一，根据《中国矿产资质报告2018》中显示，分布于海域中的可燃冰大约为800亿吨。

而另一边，我国还有冻土区大量的可燃冰，2009年专家就曾给出估量的数据——青藏高原的可燃冰储量可达到350亿吨油当量。

对环境影响的争议

地球上的可燃冰不是僵死不变的，而是时时刻刻在变化着。如果不了解其变化规律，硬生生开采，环境后果相当严重。

1、可燃冰与自然之间有一种动态平衡

可燃冰只是一种普通的物质，在碳循环的大链条上不断形成又不断分解，遵循自然规律自生自灭。在自然界，水合物稳定带并非一成不变的特定区域。温度和压力条件的变化会轻易使稳定带的范围发生改变，造成可燃冰自发分解。在地球动荡的历史里，大规模的环境变化比比皆是：气候变迁、冰川进退、地震火山、甚至小行星砸到海里这样的事情也经常发生。

于是，我们可以找到许多可燃冰自然分解的记录。

直觉上，人们会想出一串串气泡不断上浮，最终在海面破裂的画面，这也是关于“可燃冰导致变暖灾难”的最初印象。但能够到达海面并影响到大气的甲烷其实只有不到5%。

释放出来的甲烷都去了哪里？答案正是布下了三条封锁线的厚重海水。

海底的一些微生物构建起围剿甲烷的第一道封锁线。

第二道封锁线是深处的海水本身。由于水合物稳定带也包括一定深度的底层海水，所以可燃冰释放出来的部分甲烷可以在海底重新“冻结”——这便是在全球海底许多地点都存在的海底可燃冰丘（丘，mound）。大块、洁白、质地纯粹的可燃冰，便来自这些环境。

第三道封锁线是溶解在海水里的氧气。

但是这三道封锁线是脆弱的。海底的地质结构，称得上是保持着脆弱的平衡。人类在海底挖可燃冰，就如从搭好的积木中随机抽出一块，没人能预知，具体抽到哪块时会导致积木坍塌。

2、脆弱的动态平衡很容易翻船

退一步，就算你不抽这个积木块，也还可能发生生态环保事件。

第一个是在距今1.83亿年前的侏罗纪早期，全球范围内发生过一次严重的大洋缺氧事件（OAE），造成许多海洋生物灭绝。海水含氧量的轻微变化，引发了严重的后果。科学家推测，可能就是海底甲烷突然释放，影响海水含氧量引发的。

第二个是在距今约5500万~5600万年前，全球发生过一次非常剧烈的环境突变。在很短的时间里，大气快速升温、海洋出现局部缺氧、大西洋明显酸化等事件相继出现，也被许多科学家认为与海底可燃冰的突然释放有关。但究竟是可燃冰分解引起升温，还是升温引起可燃冰分解，现在仍存争论。

第三个是在挪威大陆和斯瓦尔巴德群岛之间的巴伦支海，科学家发现了令人“密恐”的景象：原本应该被泥沙覆盖得相对平坦的海底，像是爆了一脸青春痘一般，满是疤痕。

它们的深度可达10-40米，直径300-400米，更大坑洞的尺寸有600x1000m左右。在坑洞周围，海底仍在释放甲烷气泡。密集的气泡在海水里连成一串，在仪器成像里可以看起来就像是千万根火炬。

第四个是2014年，俄罗斯西北部Yamal半岛上，人们在地面上发现了一个大坑，周围有新近被翻出的泥土，甚是奇特。经过科学家的实地考察，发现这是因为地下气体压力过大，冲破土壤导致的一场气体爆发。

2017年5月，一条河道中开始产生鼓包，到了7月便炸成以一个大坑，直径达到数十米，并在爆发以后持续释放甲烷气体。

第五个是挪威西北部海域的Storegga滑坡是目前已知规模最大的海底滑坡之一，一些科学家认为它与周期性大规模可燃冰分解有关。最近一次滑坡发生于8200年前，在挪威、冰岛、英国北部等地引发过大规模的海啸灾害，重创了当时生活在北欧沿海地区的古人类聚落。

3、可燃冰开采可能引发自燃

人类挖掘矿产资源，已经在地球上留下了很多巨大的矿坑，严重破坏了当地的生态环境，后期需要花费大量的时间和钱财来修复。如果把破坏带到海底，又会带来什么后果呢？

挖可燃冰也是类似的道理，人类根本不会知道，挖哪块是安全的，挖哪块会导致海底崩塌。海洋地质活动本就频繁，如果不小心挖到了“阵眼”，剧烈的地质活动，很可能给人类带来灭顶之灾。

1971年，苏联专家在沙漠中钻探石油，结果地下有未探明的天然气田。钻探活动导致地面坍塌，形成一个70米宽、20米深的大坑。为防止甲烷泄漏，专家们点燃了这个大坑。结果点火容易灭火难，原本预计燃烧几周就会熄灭，但到现在烧了50多年，依然没有熄灭的迹象，这就是“地狱之门”！

海底钻探远比陆地要复杂，万一也发生大规模泄漏，根本无法“一点了之”。大量泄漏出来的甲烷气体（可燃冰主要成分），会和海水中的氧气发生反应，大量形成二氧化碳和水。

4、可燃冰开采可能引发水酸化和缺氧

可燃冰分解释放出的甲烷，既可以在海底滋养生灵，也可以引起底层海水酸化和缺氧，引发海洋生物大量死亡甚至灭亡。

当代海洋正处在表层海水快速酸化和缺氧的背景下，人为引发可燃冰分解和释放的前景不免令人担心。而且这些研究大多集中在海洋表层，并没有深入考虑海底可燃冰分解造成的深层海水酸化和缺氧问题。由于表层海水与深层海水的大规模交换作用（如温盐环流），最终的情况可能更糟。

驱动全球海水大规模交换的温盐环流

海水酸化会影响部分海洋生物碳酸钙外壳的合成，缺氧海水则容易引发大面积生物死亡，二者最终会影响到海洋食物链，并以此影响到人类社会。

许多浮游生物具有钙质外骨骼，酸化的海水不利于生物合成，会严重影响它们的生存，从而危及到整个海洋食物链。图中的生物是翼足类动物，它是一种具有碳酸钙贝壳的软体动物，幼体营浮游生活。研究人员将它的贝壳放在当前认识水平下，与2100年海水酸性和碳酸盐含量相当的水中，45天后贝壳就开始溶解。

5、可燃冰开采可能引起地质环境风险

可燃冰从地层里释放的方式，轻则可以引起排气鼓包或麻坑，重则破坏地层、引起海底变形或滑坡，严重的滑坡还能制造出滑坡海啸灾害。

可燃冰商业化开采面临的主要问题，在于会改变泥沙的力学性质，降低泥沙的整体强度，容易引起海底不均匀变形、海底地层垮塌、高压气体喷出甚至滑坡等剧烈破坏现象。

可燃冰的这些“本领”，为人们开发利用可燃冰带来了不小的麻烦：人为开采是否会造成海底可燃冰的失稳，引起比自然分解速度更快、规模更大的“海底甲烷释放”？

这些担忧，恐怕并不是空穴来风。

6、可燃冰开采可能改变海洋生物生态环境

虽然短期内肯定不会引起大规模生物灭绝，但势必会逐渐改变现有海洋生物的生存格局。

从而进一步影响到海洋养殖业和捕捞业，并以这种方式影响人们的餐桌——海洋为人类提供了18%的蛋白质来源，它们不光是各种生猛海鲜，还有以海洋生物作为饲料的家畜家禽。

一旦海洋的生态出现问题，人类社会将会发生不小的动荡。

7、人们对于环境风险的认识尚十分粗浅

现阶段的主要研究方法，是使用试采获得的数据进行实验模拟和计算机模拟，来初略判定环境风险。然而实验室条件难以代表深海的自然环境，计算机模型也会存在基于不同方法而产生的差异，它们有时甚至会出现完全迥异的结果。

例如，2013年日本试采后，一个日本研究团队的计算机模拟显示，6天的试采中，可燃冰发生分解的区域可能达到距离钻井25米的地区；如果继续生产至180天后，可燃冰分解范围可能会扩展至200米范围。但在2017年中国试采后，一支中国研究团队的另一种计算机模拟显示，可燃冰的分解会局限在钻井周围区域，即使两年后也不会超过30米。

类似这样的不确定还有很多，而仅有的几次试采结果，也并不足以打消人们的顾虑。

2017年9月，中国首次南海试采结束的2个月后，科研人员来到试采海域展开环境监测。通过对比试采前、试采中和试采后的数据，认为仅在钻井过程中发生了预期内的少量甲烷释放。试采过程中和结束两个月后，未见甲烷泄露、未见海底缺氧，海底也没有发生海水浑浊度的变化，表明没有发生大规模的海底地质变化。

这当然是一个好消息，但无论是中国的第一次试采还是日本的两次试采，均未公开海底是否发生变形的数据。在刚刚结束不久的中国第二次海底试采中，人们使用了“未观测到甲烷泄露，未发生地质灾害”这样的字眼，这符合第一次试采后的检测结果，但同时也没有提及是否存在地层变形等方面的情况。

也许是没有发生，也许是变化太小没有探测到，但也不能排除这些变化尚未从几百米深处影响到海底。

这些变化所需的时间，也是未知数。以2017年俄罗斯Yamal半岛发生在河道里的气爆为例，从发现变形到最终爆发用了两个月，但气体在地下聚集发展了多久，人们则完全没有头绪。在斯瓦尔巴德岛北部的海底泥沙中，高压天然气聚集、破坏地层产生“管道结构”需要多长时间，现在也完全是未知数。

未来商业开发的不确定性

尽管扮演着不安定的角色，但这并没有影响人们将可燃冰作为资源加以利用的冲动。对于可燃冰的研究大约始于上世纪60年代，那时的人们曾认为苏联西伯利亚的Messoyakha气田生产的天然气存在可燃冰分解释放的气体，但该结论尚存争议。真正毫无争议的、直接从含可燃冰地层里进行试验性开采，仅有短短18年的历史。

人们首先开采的是北极圈内永久冻土带以下的可燃冰，这是2002年及2007年多国合作在加拿大西北部Mallik地区的试采项目，冻土厚度650米左右，含有可燃冰的砂层位于大约1000米深。首次试采海底泥沙中的可燃冰是2013年，位于日本爱知县附近海域，这里的水深约1000米，蕴含可燃冰的砂层位于海底以下300米。

迄今为止，确切进行过可燃冰开采试验的地点一共有五个，分别是位于加拿大北部的Mallik项目区（2007-2008年试采），美国阿拉斯加北坡的Hot Ice项目区（2012年试采），二者均为冻土可燃冰区块，且由多国团队合作试采；位于日本爱知县附近南海海槽的爱知海项目区是首次（2013年）和第二次（2017年）海底可燃冰试采位置，由日美合作完成；中国的可燃冰试采由中国团队独立完成。

中国的可燃冰研究启动较晚，于2007年和2009年在南海神狐海域和青海祁连山木里冻土带分别钻遇可燃冰。2011年和2016年，研究人员首先在祁连山冻土区进行了两次陆上可燃冰试采[39-40]，分别产气近5天和23天。2017年，中国在南海神狐海域进行了首次海上试采，稳定生产60天，产气30.9万立方米。2019年，中国在南海同一海域完成了第二次试采，试验了水平井在海底软泥沙中的钻探技术，实现稳定生产30天，产气86.14万立方米。

目前为止，中国是世界上累计试采可燃冰产气量最多的国家。但在成就的背后，我们也需要对风险和不确定性有清晰的认识。

可燃冰一直没发展起来，最主要还是因为开采成本太高，和石油天然气相比，没有丝毫优势。可燃冰并不是一种全新的能源，它的成本和天然气一样，说白了就是另一种形态的天然气而已。同样的东西，开采成本却剧烈增加，只要不是傻子，大家肯定都不愿意用。东西虽好但没有市场，试问谁又有动力去开采呢？天下熙熙皆为利来，天下攘攘皆为利往，赔本买卖没人会干。

在关于可燃冰开采引发海底变形的领域，还存在太多的空白，我们并不知道地层变形将如何累积、高压气体是否在地下聚集、何时会开始上涌破坏地层、何时会上升到海底浅层、何种条件会触发滑坡、风险会达到何种规模、滑坡是否会使附近的可燃冰失稳分解等细节。

根据一份计算机模拟研究，长期（长达4年以上的水平井开发）可燃冰开采会引起地层变形逐渐积累，并最终可能会发展成大规模海底变形甚至滑坡。因此，一两口井持续一两个月的试采和数据测量，或许并不足以说明问题。

而矛盾的是，想要知道这些问题的答案，只能开展时间更长、规模更大的生产实践，甚至在真实的事故里来分析事故的原因。在当下的科学认识水平下，只要开采可燃冰，就意味着要承担很多未知风险；但也只有继续进行开采试验，才能更好地认识风险。这种不可调和的矛盾，会贯穿在整个可燃冰开采的实践里。

多用可再生资源，少挖不可再生资源，既是能确保人类可持续发展，又是对未来人类负责！

是的，人们需要关心可燃冰开采对于海洋环境的潜在冲击，这不仅因为对于可燃冰的各种认识仍然过于粗浅，而且暂时还没有很好的监测手段和可靠模型，更因为它也能影响到你我饭桌上的食物，影响到子孙后代的食物。

可燃冰只是地球上存在了亿万年，并将继续存在亿万年的一种物质，是这颗星球生生不息的碳循环发动机中，一个并不起眼的小齿轮。

它究竟是未来能源之星，还是将要影响人类社会的魔鬼，决定权其实在于人类。

在于人们选择怎样的开发策略，在于保持高度谨慎徐徐图之；

在于充分做好风险研判和科研跟进，在于提高从业人员的风险认知水平。

也在于整个社会的你我他，能够认识到可燃冰这种物质的风险，和背后尚存的诸多未知。