我国开展CO_2海底封存的利弊分析和对策建议

CO2减排已成为当今国际社会的共识和一致努力的行动目标,CO2海底封存则是实现CO2减排的重要途径之一。由于CO2海底封存对海洋领域节能减排的潜在贡献巨大、海底封存的优点诸多,且具有良好的发展前景,因此备受发达国家的重视和发展中国家的关注。本文简要介绍了CO2海底封存的发展现状,主要分析了在中国开展CO2海底封存的有利因素及存在的潜在弊端,分析结论为利大于弊;探讨了现今CO2海底封存存在的主要应用瓶颈,并提出了相应的对策建议。     

海底天然气管道单孔泄漏冲击波的数值模拟研究

海底天然气管道泄漏瞬间产生巨大的冲击波,可能会造成水下冲击爆炸。基于VOF多相流模型和组分传输模型,建立了海底天然气管道单孔泄漏扩散的数值模型,对海底天然气管道单孔泄漏气体扩散规律及其冲击波的形成过程进行数值模拟计算与分析,并在此基础上,通过正交试验,选取泄漏速率、泄漏孔径和海水流速3个影响因素,对监测点处气体泄漏冲击波的动态压力进行多因素耦合分析。结果表明:气体泄漏冲击波的形成过程可分为起始阶段、冲击阶段和衰减阶段三个阶段;泄漏孔径、泄漏速率和海水流速对单孔气体冲击波动态压力的影响程度依次减弱。     

利用高通量测序对封存CO2泄漏情景下土壤细菌的研究

全球CO2浓度不断升高的背景下,地质封存CO2为控制大气CO2浓度上升提供了全新的思路,但封存CO2潜在的泄漏风险也对生态系统产生重大威胁.土壤微生物与土壤健康密切联系.鉴于目前地质封存CO2泄漏对土壤微生物影响的研究鲜有报道,本研究通过模拟地质封存CO2泄漏情景,利用Miseq平台Illumina第二代高通量测序土壤细菌16S rRNA基因,结合相关生物信息学分析,初步探讨了封存CO2泄漏情景下农田土壤细菌群落丰富度、多样性和群落结构的变化.试验共获得15个土壤样本的43 017个OTU共486 645条读数,生物学分析结果表明,封存CO2泄漏通量和时间不同的情景下,农田土壤细菌丰富度和细菌群落多样性的变化存在差异,初步推测CO2泄漏量增大和泄漏时间持续更长的情景下,土壤细菌丰富度和多样性下降幅度较大,土壤细菌群落中优势菌群向若干细菌集中,其中土壤酸杆菌门细菌相对增多可能作为地质封存CO2泄漏对土壤生态系统影响的生物监测指标.     

CO2捕集与封存研究进展及其在我国的发展前景

碳捕集与封存(CCS)技术已被广泛地认为是一种潜力巨大、可供选择的CO2减排手段。据预测,其减排贡献将从2020年占总减排量的3%上升至2030年的10%,并在2050年将达到20%左右,成为CO2减排份额最大的单项技术。本文介绍了CCS的主要技术环节(捕集、运输、封存)、封存地类型和目前国际上开展的主要CCS示范项目及发展趋势。同时特别探讨了海底封存CO2的可行性、封存潜力以及我国在海底封存CO2方面的研究进展和发展前景。     

咸水层中二氧化碳地质封存有效系数的探究——以江汉盆地为例

二氧化碳(CO2)地质封存技术经过近年来的发展,在理论和实际应用方面已越来越成熟,许多试点工程也已经启动,因此根据不同地区的封存条件,计算出相对精确的有效封存量是非常有必要的。目前计算有效封存量时使用的CO2地质封存有效系数E仅反映了CO2占据整个孔隙体积的比例,还有很多敏感性因子尚未考虑,严重影响了CO2有效封存量的计算精度。依托江汉盆地的基础地质资料,通过建立二维储盖层模型,并设置不同的边界条件、注入模式和盐度等影响因子来进行CO2灌注的数值模拟研究,并通过模拟得出的数据,建立起一套不同敏感性因子对于CO2地质封存有效系数的影响模型。     

盖层不确定性对CO2地质封存安全性的影响

通过建立江汉盆地新沟油田新沟嘴组储盖层的二维模型,对新沟油田进行了CO2地质封存数值模拟,研究了盖层厚度减薄、盖层不均一、盖层不连续等盖层不确定性对注入的CO2在储盖层中运移分布和溶解扩散的影响,并计算了不同情况下CO2的逃逸率。结果表明:盖层厚度减薄和盖层不连续对CO2地质封存的安全性影响较大,而盖层不均一对其影响相对较小。     

基于日本苫小牧港CCS示范项目的海洋碳封存环境风险监测方法浅析

碳捕集与封存利用技术是应对全球变暖、实现温室气体CO₂大规模削减的重要技术途径。海洋碳封存技术是近年来的研究重点之一,该技术利用海下稳定岩石储层对CO₂进行储存,相比于陆地碳封存技术具有更高的安全性。以日本苫小牧港CCS示范项目为基础,系统梳理了该项目在海洋生态环境监测、CO₂泄漏事故预防监测和地震监测等方面的研究方法,分析并总结了CO₂泄漏事故判断指标pCO₂/DO值(海水中CO₂与DO分压之比)的适用性以及地震对CO₂海下注入工程的影响,并基于中国国情提出在海洋碳封存项目中增加CO₂泄漏事故预防监测系统和地震监测系统等建议,为地震多发海域今后的碳封存项目提供借鉴。     

地质封存中CO_2水溶液密度研究进展

CO2地下盐水层封存是减排CO2、缓解气候变化的可行方案之一。CO2盐水溶液密度影响CO2在储层中的扩散和运移,从而影响封存的安全性;因此,对于CO2盐水层封存十分重要。文章从实验测量和数学模型两个角度总结了对CO2水溶液密度的研究进展,认为现有实验数据的工况范围能够覆盖封存条件范围,但在数量和准确性方面都无法满足CO2地下盐水层封存需要。现有溶液密度模型大多数是经验公式,适用范围较窄、预测精度不高。理论模型正处于研究阶段,基于SAFT状态方程的理论模型是目前的研究热点。因此,需要系统研究封存条件下的CO2水溶液密度与温度、压力、CO2质量分数、盐度等因素之间的关系,建立适用范围广、预测精度高的理论模型,为CO2地下盐水层封存提供必要的支持。     

运用硼同位素进行古气候重建的研究进展

海水中硼的同位素组成受海水pH控制,海洋生物碳酸盐形成过程中海水的硼主要以B(OH)4-形式进入碳酸盐晶格,该过程不产生同位素分馏,因此海洋生物碳酸盐的硼同位素组成能够反映海水中B(OH)4-的硼同位素组成,进而指示当时海水的pH值,再根据海水与大气间CO2溶解平衡关系可以间接获得当时大气CO2分压。最近十多年来成功地运用生物碳酸盐硼同位素研究了过去20 Ma以来不同时间段古海水pH演化历史以及大气CO2分压的变化历史,使得硼同位素成为研究古气候的新方法。由于大气CO2分压对海水pH变化的响应非常灵敏,必须对各参数的取值进行严格的论证,而且模型本身的合理性及精确性也要进一步讨论。本文详细地介绍了硼同位素-pH方法的理论模型以及近年来运用该方法研究古气候取得的主要成果,同时对模型本身的研究进展也进行了阐述。     

浅议C02地质封存的潜在风险

随着气候的不断变暖,全球开始寻找减缓气候变暖的技术及措施,在所有减排技术中,CCS技术贡献达20％以上。CCS技术虽是有效减排CO2和提高石油、天然气等能源采收率的技术手段,但目前该技术尚处于发展阶段,还存在一些潜在的风险问题,捕集、运输、封存三个环节都存在CO2泄露的风险,泄露将污染地下水、影响动植物甚至人类,还有可能诱发地震等。主要研究了CCS技术的地质封存环节C02泄露存在的潜在风险,分析了地质封存的CO2泄漏的方式及危害,并提出了可采取的应对措施。     

深部煤层对CO2地质处置机制及应用前景

CO2是重要的温室气体之一,CO2的有效处置对减缓全球变暖具有重大意义。由于煤介质具有特殊的双重孔隙结构、吸附性强等物性特征,对CO2具有很强的吸附能力,且大于煤介质吸附CH4的能力,因此,可将CO2注入深部不可开采煤层储存,在长久处置CO2的同时亦可促进深部煤层气的开采。在我国,深部不可开采煤层处置CO2显示了巨大的潜力,可以处置26-46年的CO2排放量,尤其在华北煤炭能源基地具有良好的应用前景。     

渤海海底管线溢油污染预测模型

鉴于目前的溢油模型主要是针对海面溢油的情况,本文提出了预测海底管道出现裂纹和腐蚀形成的小孔时发生溢油的模型.预测在海底管线上某一位置处的蠕孔漏油后,油的浓度超过某一规定浓度的范围,海面上形成油膜的起始位置,估计油膜是否能到达海岸线,以及被风浪携带到海岸线上的原油量.本文还给出了一个基于渤海自然状况及原油性质的算例.结果表明,该模型可以为海底管线上蠕孔溢油的污染情况预测提供参考.     

油藏封存CO_2后扩散逃逸数学模型及实例应用

利用油藏封存CO_2是缓解温室效应的重要途径,CO_2扩散逃逸在整个封存体内广泛存在,因此有必要研究扩散逃逸对封存效果的破坏强度。通过理论分析,建立了能够描述油藏封存CO_2后扩散逃逸行为的物理模型和数学模型。结果表明:示范区在1万年累计逃逸量为0.178×104t,1万年累计逃逸量和封存量比值为0.067%,需要1470万年CO_2才能全部逃逸,扩散逃逸对封存破坏甚微。研究结果为CO_2封存效果评价提供了新指标,也为盆地级封存体扩散逃逸量计算提供了方法。     

典型湿地生态系统碳循环模拟与预测

以植物生理生态特性和有机碳周转动力学原理为基础,利用室内模拟培养试验结果率定了温度、积水强度、冻融交替对湿地有机碳分解矿化的影响参数,建立了典型湿地生态系统碳循环模拟模型.利用实地观测的数据对模型进行了检验,对模型的灵敏性进行了分析,同时利用该模型进行了情景预测.结果表明,所建模型能较好地模拟中温带（三江平原）和亚热带（洞庭湖）湿地生态系统的碳通量和碳累积特征,沉积物呼吸的模拟值与实测值呈极显著相关关系（p<0.01）;三江平原常年积水沼泽有机碳密度约为80×10⁹ g·km^-2,洞庭湖湿地碳密度约为20×10⁹ g·km^-2;三江平原常年积水沼泽和季节性积水沼泽每年碳的净固定速率分别为104　g·m^-2和76 g·m^-2;该模型对温度和大气CO₂浓度变化反应敏感.在既定的水文条件下,大气CO₂浓度升高和增温可能会使湿地生态系统的碳交换变得更为活跃;在CO₂浓度倍增和增温小于2.5℃的气候变化情景时,系统净初级生产力（NPP）和积累的有机碳密度增加,系统仍为大气的CO₂ 汇,但气候变暖的进一步加剧并不利于湿地有机碳的积累,由于CO₂施肥效应和温度升高增加的系统NPP补偿不了因温度升高导致的沉积物呼吸速率加快而损失的碳,季节性积水沼泽生态系统积累的有机碳甚至出现明显的下降趋势.     

地质封存中CO_2盐水溶液的表观摩尔体积模型

在现有CO2盐水溶液密度模型的基础上,根据CO2地下盐水溶液密度实验数据,考虑了温度、压力和CO2质量分数三个参数的影响,建立了CO2盐水溶液的表观摩尔体积模型。模型结果表明该模型能在30~50℃、10~20 MPa温压范围内准确预测CO2在盐水溶液中的表观摩尔体积,将预测结果与实验数据进行对比发现最大相对误差为0.25%,平均相对误差为0.1%,模型预测精度明显高于现有的CO2盐水溶液表观摩尔体积模型,为CO2地下盐水层封存提供了必要的基础。     

降雨条件下岩溶碳汇的动态变化特征——以桂林毛村地下河为例

2010年6月13日至6月17日期间,对桂林毛村岩溶地下河出口HCO3-与流量对降雨的响应进行了高分辨率的监测,实时监测降雨量和地下河出口河水水位、水温、pH值、电导率、重碳酸根,结合计算地下河水方解石饱和指数(SIc)与二氧化碳分压(pCO2)的基础上,分析了降雨条件下岩溶碳汇的动态变化特征.相关数据表明,(1)岩溶...     

燃煤电厂灰水pH值变化规律及其CO2调整理论分析

讨论了燃煤电厂水力除灰系统灰浆pH值变化规律.灰浆初始pH值受除尘器类型影响,干式除尘器远大于湿式除尘器；灰浆在输往灰场过程中,灰中游离氧化钙的溶出会使灰浆pH值不断上升；在灰场入口,灰浆pH值达到最高;水与灰在灰场中分离,并吸收空气中CO2,使水pH值下降,最后排出灰场.针对灰浆pH值变化规律和除灰系统的结构特点,从理论上论证了CO2投入点的选择依据及投加量的估算方法.     

强化煤层气采收率的深部煤层封存CO2技术(CO2-ECBM)进展研究

强化煤层气采收率的深部煤层封存CO2技术(carbon dioxide sequestration in deep coal seams with en-hanced coalbed methane recovery,CO2-ECBM),既能减少主要人为温室气体CO2的排放,又能获得宝贵的煤层气(CH4)资源.作为重要的CO2地质封存技术,CO2-ECBM技术成为目前的研究热点.因此,针对CO2-ECBM技术开展评述工作具有重要的现实意义.针对CO2-ECBM主要研究结论包括:(1)CO2-ECBM技术优势及可行性;(2)煤储层条件下,煤体对CH4和CO2的吸附机理;(3)用于实施CO2-ECBM的备选煤层的选择标准;(4)CO2-ECBM后续研究展望.     

CO2泄漏对稻田水基础水质指标的影响研究

碳捕集与封存（CCS）技术是当前抑制大气中CO₂过快增长的有效方法,但在CCS项目实施过程中仍存在CO₂泄漏而影响地表环境及生态的风险.本研究以龙粳31号和龙稻18号为实验对象,模拟研究地质封存CO₂以不同速率泄漏对稻田水环境基础水质指标D_CO2、pH、DO和ORP的影响,探讨稻田水对地质封存CO₂泄漏的响应规律.结果表明：CO₂泄漏对稻田水的D_CO2、pH、DO和ORP长期影响显著,不同CO₂泄漏速率对稻田水质指标的影响差异显著.在各指标平衡后,稻田水各水质指标均呈现明显的日变化规律,其中D_CO2呈早晚高、午间低的先减后增规律,而pH、DO和ORP均呈早晚低、午间高的先增后减规律.根据各指标差异性分析,建议将稻田水D_CO2作为稻田系统CO₂泄漏监测的主要指标,将pH、DO、ORP作为CO₂泄漏监测的辅助指标.     

中国气候变化影响研究概况

介绍了目前我国在未来气候变化影响研究方面的概况，气候影响研究采用的方法多为政府间气候变化专业委员会（ＩＰＣＣ） 第二工作组提出的气候变化影响评价方法。未来气候变化影响研究是在大气中ＣＯ２ 浓度加倍，或气温、降水变化的情景下，进行未来农业、林业、水资源、生态环境以及海平面上升等方面的潜在影响研究，其中有模型研究、实验室研究、宏观研究和适应对策研究等。这些研究采用的未来气候情景多为ＧＣＭ 模型预测的气候情景