封存碳和水污染

1、封存碳和水污染姓名：付文麗 學(xué)號(hào)：U201110366 班級(jí)：應(yīng)化1103班碳封存，指的是以捕獲碳并安全存儲(chǔ)的方式來取代直接向大氣中排放CO2的技術(shù)。碳封 存研究開始于1977年，2006年10月31日，美國(guó)能源部助理部長(zhǎng)杰弗里D 杰瑞特在“亞 太清潔發(fā)展和氣候伙伴關(guān)系”會(huì)議上宣布，美國(guó)將提供4.5億美元用于支持美國(guó)碳封存技術(shù) 的研發(fā)。并就未來10年里在美國(guó)境內(nèi)進(jìn)行7項(xiàng)碳封存測(cè)試事宜，同與會(huì)者進(jìn)行了討論。“亞 太清潔發(fā)展和氣候伙伴關(guān)系”會(huì)員國(guó)包括澳大利亞、中國(guó)、印度、日本、韓國(guó)和美國(guó)。這六 個(gè)國(guó)家的人口約占全球人口的50%，它們的經(jīng)濟(jì)和能源消耗占全球經(jīng)濟(jì)和能源消耗的50%以 上。合作方已經(jīng)初步

2、確認(rèn)了在美國(guó)實(shí)施碳封存的時(shí)機(jī)，預(yù)計(jì)有潛力存儲(chǔ)6000億砘二氧化碳， 這相當(dāng)于美國(guó)能源部門200多年的二氧化碳排放量。目前正在實(shí)施一系列小規(guī)模實(shí)地測(cè)試。 布什政府的目標(biāo)是：到2012年，將美國(guó)“溫室氣體”排放量減少18%，并確保碳封存技術(shù) 在不久的將來得到廣泛應(yīng)用。設(shè)想包括：（1）將人類活動(dòng)產(chǎn)生的碳排放物捕獲、收集并存儲(chǔ)到安全的碳庫(kù)中；（2） 直接從大氣中分離出CO2并安全存儲(chǔ)。由此，人們將不再是通過CO2減排，而是通過碳封存 的方法，同時(shí)結(jié)合提高能源生產(chǎn)和使用的效率以及增加低碳或非碳燃料的生產(chǎn)和利用等手段 來達(dá)到減緩大氣CO2濃度增長(zhǎng)的目標(biāo)。陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)CO2的吸收是一種自然碳封存過程。陸地

3、植物在其生長(zhǎng)過程中，需要利 用CO2合成有機(jī)物，它們能夠在一定的濃度范圍內(nèi)吸收CO2,從而節(jié)省了將其分離、提純等 技術(shù)的花費(fèi)。因此以森林再造、限制森林砍伐等方式來實(shí)現(xiàn)的碳封存被認(rèn)為是最具經(jīng)濟(jì)效益 的方式。而保護(hù)和優(yōu)化陸地生態(tài)系統(tǒng)則有利于碳封存的維持和擴(kuò)增。針對(duì)定點(diǎn)源的人類排放，如油井、化學(xué)工廠、火力發(fā)電廠等，碳封存技術(shù)的開發(fā)著重點(diǎn) 是捕獲和分離CO2，然后將其注入到海洋或是深地質(zhì)結(jié)構(gòu)層中。由于某種需要，工業(yè)生產(chǎn)中 也伴隨有一些碳封存過程。例如在石油開采時(shí)，CO2常會(huì)跟天然氣一起由地底下噴射出來， 通常CO2在從油井沖出來后便釋放到空氣中。但是，在同時(shí)開采石油及天然氣的過程中，CO2 常會(huì)被重新

4、注入到油井內(nèi)，以便能保持所需壓力而抽取更多的石油，而這項(xiàng)所用的花費(fèi)可以 由所增加的石油產(chǎn)量來補(bǔ)償。在美國(guó)，每年能因此封存3200萬噸CO2。而位于距挪威海岸 240 km的北海中部的Sleipner海上鉆井平臺(tái)從1996年起就將油井生產(chǎn)中的CO2收集并注 入到1000m以下的富含鹽水的砂巖層。這個(gè)海上鉆井平臺(tái)之所以這樣做，是因?yàn)閺?996年 以來挪威對(duì)工業(yè)排放CO2征收50美元/噸的排放稅，而將CO2注回到巖石層中與之相比則 要便宜得多。在存儲(chǔ)方面，則采用了以下一些方法，如向尚未開采的煤層中注ACO2，從而 回收甲烷；將CO2制成干冰，投擲到海洋中；利用固定的管道或是輪船拖曳管道將CO2泵入

5、深海等。通過對(duì)海洋的增肥也是利用生態(tài)系統(tǒng)來達(dá)到碳封存目標(biāo)的方法。這方法思路是，向海洋 投放微量營(yíng)養(yǎng)素（如鐵）和常量營(yíng)養(yǎng)素（如氮和磷），由此加速海生物泵過程，增加海洋 對(duì)大氣CO2的吸收和存儲(chǔ)。這主要是通過增長(zhǎng)浮游植物的光合作用增加其產(chǎn)量，然后借助生 物鏈擴(kuò)增CO2向有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化，再通過有機(jī)碳的重力沉降、礦化等機(jī)理來實(shí)現(xiàn)碳封存。大范 圍的海洋增肥能夠增加漁業(yè)產(chǎn)量，從而帶來商機(jī)，這也引起了一些商業(yè)團(tuán)體的關(guān)注。另外，還可利用化學(xué)和生物技術(shù)對(duì)CO2進(jìn)行回收和再利用。例如，利用CO2來生產(chǎn)碳酸 鎂或是CO2包合物(CO2 clathrate)的前景很被看好。若是將1990年全球排放的CO2制作 成碳酸鎂

6、，它可包含于空間尺度為10kmX10kmX150m的固態(tài)物中，這樣是有利于儲(chǔ)存或是 再利用的。同樣的情形也適用于CO2包合物。而在生物技術(shù)上，主要是利用非光合作用微生 物過程將CO2轉(zhuǎn)化成有用的原料，如甲烷和醋酸鹽。這一技術(shù)像陸地生態(tài)系統(tǒng)的情況一樣， 不需要提純CO2，從而可節(jié)省分離、捕獲、壓縮CO2氣體的成本。碳封存技術(shù)看起來有著光明的前景，它不僅對(duì)發(fā)起者美國(guó)有利，而且也對(duì)各主要化石燃 料消費(fèi)國(guó)，特別是對(duì)煤炭消費(fèi)國(guó)有利。同時(shí)它還具有平息有關(guān)減排分?jǐn)偁?zhēng)吵的潛在能力。美 國(guó)能源部的相關(guān)計(jì)劃的目標(biāo)是將碳封存的所需費(fèi)用從目前的100300美元/噸減少到2015 年的10美元/噸以下。據(jù)稱，這種碳封存

7、方法將成為解決氣候變化問題的最佳選擇之一。但是要實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)階段的CO2排放量相當(dāng)?shù)奶挤獯妫瑒?shì)必將改變?nèi)蛱佳h(huán)的格局，這不 僅僅是需要低廉的技術(shù)手段，而且還需要進(jìn)行正確、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究和評(píng)估。往深地質(zhì)結(jié)構(gòu) 層中注入CO2并封存，能否確保它們能夠在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)穩(wěn)定存儲(chǔ)，且不會(huì)因?yàn)榈貧せ顒?dòng)而噴發(fā) 以至導(dǎo)致災(zāi)難？而對(duì)海洋的增肥以及向深海注入CO2,更需要有模式模擬和研究以提供相關(guān) 的技術(shù)參數(shù)作為科學(xué)支持；同時(shí)，向深層海洋注入CO2或是通過海洋增肥的方式引發(fā)更多的 碳沉降也就會(huì)增加海洋中碳由上至下的傳輸，這勢(shì)必引起海洋碳循環(huán)的變動(dòng)。利用海洋環(huán)流 模式、碳循環(huán)模式等并結(jié)合生物化學(xué)過程可模擬碳沉降、液態(tài)CO2濃

8、度在洋底的分布、隨洋 流的擴(kuò)散等特征，進(jìn)而分析海洋生態(tài)的反饋，分析整個(gè)氣候系統(tǒng)的反饋等。另外，氣候評(píng)估 模式也能夠評(píng)價(jià)海洋增肥的生態(tài)效應(yīng)。必要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合相應(yīng)的模式模擬和評(píng)估，也有利 于碳阱(Carbon Trap)的選擇以及確保正面的環(huán)境影響。從全球主要類型的二氧化碳埋存能力來看，地質(zhì)埋存要比森林和土地捕獲二氧化碳的 潛力大，而且后者需要緊缺資源的支撐。2007年APEC峰會(huì)發(fā)表的亞太經(jīng)合組織領(lǐng)導(dǎo)人 關(guān)于氣候變化、能源安全和清潔發(fā)展的宣言強(qiáng)調(diào)了可持續(xù)的森林管理和土地利用的重要性， 并制定了到2020年在亞太地區(qū)各種森林面積至少增加2000萬公頃的意向性目標(biāo)。然而， 我國(guó)為確保守住十一五期間

9、18億畝耕地的“紅線”，國(guó)務(wù)院最近剛剛發(fā)布了關(guān)于完善退耕 還林政策的通知，暫停了 1600萬畝的退耕還林計(jì)劃(新京報(bào)，2007年9月11日)， 這更加劇了擴(kuò)大林地面積的難度。一些發(fā)達(dá)國(guó)家為實(shí)現(xiàn)東京議定書的承諾目標(biāo)，已經(jīng)考慮將 二氧化碳的地質(zhì)埋存作為減少二氧化碳排放的主要手段之一，并就此開展了一系列的調(diào)查、 試驗(yàn)和試點(diǎn)研究工作，取得了不少成功的經(jīng)驗(yàn)。因此，借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，在我國(guó)大力倡導(dǎo)二氧 化碳的地質(zhì)埋存更具有重要性和緊迫性。據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，將二氧化碳注入地下深處封存有助于減緩氣候變化， 然而美國(guó)杜克大學(xué)科研人員最近一項(xiàng)研究表明，這些二氧化碳有可能泄露到地下含水層的飲 用水中，使得某些地方地下水污染水平上升10倍甚至更多。地表以下深處存儲(chǔ)二氧化碳稱 為地質(zhì)隔離術(shù)，是一整套最新的碳捕獲與存儲(chǔ)(CCS)技術(shù)的一部分，由政府和全球工業(yè)界 開發(fā)。CCS技術(shù)通過捕獲大氣中的二氧化碳和其他污染排放，將之壓縮后運(yùn)送到合適位置， 并注入地底長(zhǎng)期存儲(chǔ)，以達(dá)到減排溫室氣體的目的。該技術(shù)目前仍在不斷完善，美國(guó)能源部 與工業(yè)界和學(xué)術(shù)界共同努力，已經(jīng)在美國(guó)至少7個(gè)地區(qū)開始了 CCS計(jì)劃。杜克大學(xué)生物學(xué)教授羅伯特杰克遜說，“如果二氧化碳從深層緩慢泄露，可能