1、封存碳和水污染姓名：付文麗 學號：U201110366 班級：應化1103班碳封存，指的是以捕獲碳并安全存儲的方式來取代直接向大氣中排放CO2的技術。碳封 存研究開始于1977年，2006年10月31日，美國能源部助理部長杰弗里D 杰瑞特在“亞 太清潔發展和氣候伙伴關系”會議上宣布，美國將提供4.5億美元用于支持美國碳封存技術 的研發。并就未來10年里在美國境內進行7項碳封存測試事宜，同與會者進行了討論。“亞 太清潔發展和氣候伙伴關系”會員國包括澳大利亞、中國、印度、日本、韓國和美國。這六 個國家的人口約占全球人口的50%，它們的經濟和能源消耗占全球經濟和能源消耗的50%以 上。合作方已經初步

2、確認了在美國實施碳封存的時機，預計有潛力存儲6000億砘二氧化碳， 這相當于美國能源部門200多年的二氧化碳排放量。目前正在實施一系列小規模實地測試。 布什政府的目標是：到2012年，將美國“溫室氣體”排放量減少18%，并確保碳封存技術 在不久的將來得到廣泛應用。設想包括：（1）將人類活動產生的碳排放物捕獲、收集并存儲到安全的碳庫中；（2） 直接從大氣中分離出CO2并安全存儲。由此，人們將不再是通過CO2減排，而是通過碳封存 的方法，同時結合提高能源生產和使用的效率以及增加低碳或非碳燃料的生產和利用等手段 來達到減緩大氣CO2濃度增長的目標。陸地生態系統對CO2的吸收是一種自然碳封存過程。陸地

3、植物在其生長過程中，需要利 用CO2合成有機物，它們能夠在一定的濃度范圍內吸收CO2,從而節省了將其分離、提純等 技術的花費。因此以森林再造、限制森林砍伐等方式來實現的碳封存被認為是最具經濟效益 的方式。而保護和優化陸地生態系統則有利于碳封存的維持和擴增。針對定點源的人類排放，如油井、化學工廠、火力發電廠等，碳封存技術的開發著重點 是捕獲和分離CO2，然后將其注入到海洋或是深地質結構層中。由于某種需要，工業生產中 也伴隨有一些碳封存過程。例如在石油開采時，CO2常會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，在同時開采石油及天然氣的過程中，CO2 常會被重新

4、注入到油井內，以便能保持所需壓力而抽取更多的石油，而這項所用的花費可以 由所增加的石油產量來補償。在美國，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海上鉆井平臺從1996年起就將油井生產中的CO2收集并注 入到1000m以下的富含鹽水的砂巖層。這個海上鉆井平臺之所以這樣做，是因為從1996年 以來挪威對工業排放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。通過對海洋的增肥也是利用生態系統來達到碳封存目標的方法。這方法思路是，向海洋 投放微量營養素（如鐵）和常量營養素（如氮和磷），由此加速海生物泵過程，增加海洋 對大氣CO2的吸收和存儲。這主要是通過增長浮游植物的光合作用增加其產量，然后借助生 物鏈擴增CO2向有機碳的轉化，再通過有機碳的重力沉降、礦化等機理來實現碳封存。大范 圍的海洋增肥能夠增加漁業產量，從而帶來商機，這也引起了一些商業團體的關注。另外，還可利用化學和生物技術對CO2進行回收和再利用。例如，利用CO2來生產碳酸 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的固態物中，這樣是有利于儲存或是 再利用的。同樣的情形也適用于CO2包合物。而在生物技術上，主要是利用非光合作用微生 物過程將CO2轉化成有用的原料，如甲烷和醋酸鹽。這一技術像陸地生態系統的情況一樣， 不需要提純CO2，從而可節省分離、捕獲、壓縮CO2氣體的成本。碳封存技術看起來有著光明的前景，它不僅對發起者美國有利，而且也對各主要化石燃 料消費國，特別是對煤炭消費國有利。同時它還具有平息有關減排分攤爭吵的潛在能力。美 國能源部的相關計劃的目標是將碳封存的所需費用從目前的100300美元/噸減少到2015 年的10美元/噸以下。據稱，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。但是要實現與現階段的CO2排放量相當的碳封存，勢必將改變全球碳循環的格局，這不 僅僅是需要低廉的技術手段，而且還需要進行正確、嚴謹的科學研究和評估。往深地質結構 層中注入CO2并封存，能否確保它們能夠在長時期內穩定存儲，且不會因為地殼活動而噴發 以至導致災難？而對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 的技術參數作為科學支持；同時，向深層海洋注入CO2或是通過海洋增肥的方式引發更多的 碳沉降也就會增加海洋中碳由上至下的傳輸，這勢必引起海洋碳循環的變動。利用海洋環流 模式、碳循環模式等并結合生物化學過程可模擬碳沉降、液態CO2濃

8、度在洋底的分布、隨洋 流的擴散等特征，進而分析海洋生態的反饋，分析整個氣候系統的反饋等。另外，氣候評估 模式也能夠評價海洋增肥的生態效應。必要的科學實驗結合相應的模式模擬和評估，也有利 于碳阱(Carbon Trap)的選擇以及確保正面的環境影響。從全球主要類型的二氧化碳埋存能力來看，地質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峰會發表的亞太經合組織領導人 關于氣候變化、能源安全和清潔發展的宣言強調了可持續的森林管理和土地利用的重要性， 并制定了到2020年在亞太地區各種森林面積至少增加2000萬公頃的意向性目標。然而， 我國為確保守住十一五期間

9、18億畝耕地的“紅線”，國務院最近剛剛發布了關于完善退耕 還林政策的通知，暫停了 1600萬畝的退耕還林計劃(新京報，2007年9月11日)， 這更加劇了擴大林地面積的難度。一些發達國家為實現東京議定書的承諾目標，已經考慮將 二氧化碳的地質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查、 試驗和試點研究工作，取得了不少成功的經驗。因此，借鑒國際經驗，在我國大力倡導二氧 化碳的地質埋存更具有重要性和緊迫性。據美國物理學家組織網近日報道，將二氧化碳注入地下深處封存有助于減緩氣候變化， 然而美國杜克大學科研人員最近一項研究表明，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。地表以下深處存儲二氧化碳稱 為地質隔離術，是一整套最新的碳捕獲與存儲(CCS)技術的一部分，由政府和全球工業界 開發。CCS技術通過捕獲大氣中的二氧化碳和其他污染排放，將之壓縮后運送到合適位置， 并注入地底長期存儲，以達到減排溫室氣體的目的。該技術目前仍在不斷完善，美國能源部 與工業界和學術界共同努力，已經在美國至少7個地區開始了 CCS計劃。杜克大學生物學教授羅伯特杰克遜說，“如果二氧化碳從深層緩慢泄露，可能