有機地球化學是研究地質體中有機質分布、遷移、富集與轉化的科學。生物死亡后的有機質演化及其地球化學過程均屬其研究范疇。有機地球化學是當代地球科學最重要的分支學科之一,其發展壯大,與人類面臨的能源、環境等問題緊密相關,因而具有強大的生命力。目前,有機地球化學已形成石油地球化學、環境有機地球化學和生物有機地球化學三個較穩定的研究方向。
有機地球化學國家重點實驗室于1989年獲批準建設,1992年11月通過國家計委組織的驗收并正式對外開放。實驗室還與廣東省共建了第一家由中國科學院與地方政府共建的重點實驗室——廣東省環境資源利用與保護重點實驗室。
研究工作重點明確
有機地球化學國家重點實驗室依托于中國科學院廣州地球化學研究所。該所以近代地球化學和礦物學為主要學科,優先發展有機地球化學和同位素地球化學,積極開拓環境地球化學、區域可持續發展及海洋地球化學等新領域。十幾年來,國家對石油天然氣資源與環境的戰略需求和當代有機地球化學學科的發展走勢始終決定著有機地球化學國家重點實驗室的主要研究方向,即石油天然氣地球化學、環境有機地球化學、生物地球化學。
“十三五”期間,有機地球化學國家重點實驗室主要在油氣地球化學和環境地球化學兩大研究領域,在深層油氣資源與評價、非常規油氣資源與評價、環境有機污染過程與風險管控原理、大氣環境化學與區域空氣質量改善原理四個主要研究方向,承擔重大研究任務,組織和部署基礎性、前瞻性研究,保障國家能源安全,服務國家和地方環境可持續發展。同時,亦針對區域與全球環境變化,開展有機生物地球化學探索性研究。
1.深層油氣地球化學與資源:研究深層-超深層油氣地球化學作用與資源效應。“十三五”期間,實驗室在保持現有烴源巖地球化學與生烴動力學技術優勢的基礎上,發揮其在分子有機球化學、生烴動力學與有機質表征方面的技術特長,開展基礎性和前瞻性研究。
2.非常規油氣資源與評價:研究頁巖油氣、致密油以及煤成油氣等非常規油氣的成因、儲存機理和資源評價方法。“十三五”期間的重點工作,包括頁巖有機質的理化性質表征、頁巖孔隙表征與頁巖油氣資源評價方法等,旨在服務我國非常規天然氣的勘探與評價。
3.環境有機污染過程、效應與管控原理:研究有機污染物在環境中的來源、過程、風險、效應及其控制和修復原理。“十三五”期間的研究重點,是環境中毒害有機污染物,尤其是新型污染物的環境行為、暴露及其生態與健康風險,為國家和地方環境有機污染控制與風險管控提供科技支撐。
4.大氣環境化學與區域空氣質量改善原理:研究大氣環境化學機制和污染機理。“十三五”期間的研究重點,包括大氣復合污染的煙霧艙模擬、大氣有機氮化學、二次有機氣溶膠化學,以及揮發有機污染物與區域臭氧污染控制原理等,旨在服務我國大氣污染防控與區域空氣質量改善。
研究實力不可替代
有機地球化學國家重點實驗室擁有雄厚的科技實力,多年來已在石油天然氣與分子有機地球化學領域和環境地球化學領域取得了一批高水平研究成果,曾獲國家科技進步獎一等獎2項、國家科技進步獎二等獎2項、國家自然科學獎三等獎1項,獲省部級自然科學獎和科技進步獎20余項。近些年來,實驗室在國內外重要學術刊物上發表學術論文500余篇,其中國外SCI刊物100余篇,在國內外學術界產生了重要影響。
分子有機地球化學領域一直是實驗室的優勢學科領域,在國際上占有一席之地。近年來,實驗室在地質體中發現了數十種新生物標志化合物,研究了它們的地球化學意義,為生油母質來源、沉積環境、有機質成熟度等的評價,提供了新指標。實驗室已在塔里木盆地、四川盆地、鄂爾多斯盆地、準噶爾盆地、東濮盆地、華北中新生代盆地等其他含油盆地做了大量卓有成效的工作,取得了一系列研究成果,為發展我國油氣勘探和油氣成因理論做出了重要貢獻。實驗室代表性研究成果有:
1.“煤成烴地球化學”,這項研究成果系統總結了我國煤成烴理論, 提出了煤成油氣的綜合判識方法,建立了煤成烴的成烴模式,對我國煤成烴評價與勘探起到推動作用,獲1992年度中國科學院自然科學獎二等獎。
2.“地質體分子標志物的研究”,創新性內容包括:在地質體中發現了羊毛甾烷、含硫羊毛甾烷、叢粒藻烷、未知卟啉等新生物標志物;開展一系列新的分子標志物的地球化學應用研究,首次綜合應用多項生物標志物指標,劃分中國湖相原油和沉積物的沉積環境;提出了高硫未成熟油的非干酪根成因理論及其證據;將生物標志物的概念和理論拓展到環境地球化學領域,鑒定出追蹤各種污染源的分子標志物。研究成果深化了我國陸相生油理論,應用于石油勘探中,取得了巨大的經濟效益,獲1999年國家自然科學獎三等獎。
在環境地球化學研究領域,實驗室瞄準環境中毒害有機污染物這一國際環境前沿研究領域和熱點問題,建立和完善了微量毒害有機污染物的系統分離分析方法、質量控制/質量(QA/QC)保證體系,在分析方法和數據質量上與國際接軌。此外,實驗室還發揮自身的學科優勢,大力開展水、空氣、土壤、沉積物等領域的研究,取得了重要成果;開展了珠江三角洲地區大氣、水和沉積物中POPs和VOCs的分布、遷移和轉化等研究;應用分子標志物和單體化合物同位素等方法用于探討POPs生物地球化學過程和源解析;開展了POPs生物降解和非生物降解機理與應用研究。在空氣質量方面,實驗室注重對室內空氣VOCs的研究,探討了與人體健康的關系。在水污染控制方面,實驗室開拓了飲用水中微有機污染物、消毒副產物控制技術。
總之,近幾年來有機地球化學國家重點實驗室在承擔國家任務、提高研究水平等方面都取得了長足的進展,研究成果豐碩。隨著國家基礎研究投入的加大和自身的制度的不斷改革、創新與完善,實驗室在我國能源建設、環境保護的研究中將日益發揮出不可替代的作用。
人才培養成效顯著
有機地球化學國家重點實驗室現有固定人員72人,其中科研人員53人,技術支撐人員18人;現有在站博士后22人、在讀博士/碩士研究生203人。實驗室在培養人才方面成效顯著。實驗室有17人經中國科學院特批晉升為研究員、副研究員或高級工程師,其培養的青年人才已經承擔起了實驗室科研、管理的重任。
長期以來,實驗室還廣泛開展了國內外學術交流與合作,曾成功地舉辦過多次全國性和國際性學術會議,有力地推動了學術活動的開展和學術交流。同時,實驗室還與英國、美國、法國、澳大利亞、加拿大等國際著名有機地球化學實驗室建立了合作關系。實驗室出國講學、考察訪問、進修、學習、合作研究、合作培養研究生等有上百人次,邀請外籍學者、專家來室講學、交流、合作研究等近百人次。這些國內外學術交流和合作促進了出成果、出人才及學術和技術水平的不斷提高。
如今,有機地球化學國家重點實驗室已建設成為一個設備先進、技術力量雄厚、在國內領先并在國際上有一定影響的實驗室。其擁有一批素質較好、經驗豐富的科研骨干和朝氣蓬勃、思想活躍的博士后、博士生及碩士生,已形成一支學科配套、新老結合、配合默契的研究隊伍。
有機地球化學國家重點實驗室的精神是“學,思,鍥而不舍”(已故傅家謨先生的座右銘)。未來,實驗室將繼續服務于化石能源勘探和環境保護,為國家能源安全供給與環境可持續發展,做出不可替代的貢獻。