中國CO地質(zhì)封存與可持續(xù)發(fā)展3 2

崔振東 劉大安 曾榮樹 田 甜

(1.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所,中國科學(xué)院工程地質(zhì)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100029;2.中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院,北京100083)

中國CO地質(zhì)封存與可持續(xù)發(fā)展32

崔振東1劉大安1曾榮樹1田 甜2

(1.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所,中國科學(xué)院工程地質(zhì)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100029;2.中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院,北京100083)

在全球氣候變暖的自然趨勢下,推行CO2地質(zhì)封存項(xiàng)目對減緩氣候變暖進(jìn)程和我國實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義。本文概述了CO2在地質(zhì)儲(chǔ)層-蓋層系統(tǒng)中的兩種捕獲機(jī)制:一是通過地層構(gòu)造壓力、地下水動(dòng)力、流體密度差、蓋層巖石毛細(xì)管壓力及礦物(煤層)吸附等共同作用的物理捕獲機(jī)制,另一種是通過水巖化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行固碳的化學(xué)捕獲機(jī)制。歸納了有利于長期安全封存CO2的地質(zhì)條件和水文特征,結(jié)合文獻(xiàn)資料指出我國CO2有效地質(zhì)封存總?cè)萘靠晒┲袊鳦O2地質(zhì)埋存使用1 000年以上。并從科學(xué)技術(shù)能力、人才儲(chǔ)備、經(jīng)濟(jì)成本及效益預(yù)算、管理和運(yùn)營體制等方面進(jìn)行論證,認(rèn)為我國實(shí)施CO2地質(zhì)封存項(xiàng)目是切實(shí)可行的。結(jié)合我國不合理的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)及全球氣候變暖、環(huán)境惡化可能產(chǎn)生的后果,闡述了CO2地質(zhì)封存對我國實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)等可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深遠(yuǎn)意義。建議我國盡快組織開展CO2地質(zhì)封存相關(guān)科學(xué)理論、封存技術(shù)及基本框架和配套政策、法規(guī)研究,為我國應(yīng)對全球氣候變化提供足夠的技術(shù)和人才儲(chǔ)備。

二氧化碳;氣候變暖;環(huán)境惡化;地質(zhì)封存;可持續(xù)發(fā)展

由氣候變化引發(fā)的天氣異常和極端災(zāi)害事件已經(jīng)初見端倪,盡管各國都在積極開發(fā)太陽能、核能、風(fēng)能、水能、潮汐能、生物質(zhì)能等新能源,但這些新能源所占比例較有限,以煤、石油、天然氣為主的化石能源仍將在21世紀(jì)人類能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占主體地位。這就意味著本世紀(jì)直接消耗化石燃料所產(chǎn)生的溫室氣體排放量將持續(xù)增加,如不采取措施加以遏制,由此引發(fā)的全球氣候變暖、環(huán)境惡化狀況將繼續(xù)加劇。為避免全球氣候變暖給人類和整個(gè)地球環(huán)境系統(tǒng)帶來的災(zāi)難性后果,積極采取減緩全球氣候變暖和地球環(huán)境惡化的措施迫在眉睫。目前,減緩全球氣候變暖與環(huán)境惡化的關(guān)鍵問題就是要大量減少以CO2為主的溫室氣體排放,其中施行二氧化碳捕集與地質(zhì)封存(CCS)是大量減小溫室氣體排放最有效的途徑。本文主要論述我國CO2地質(zhì)封存潛力及可行性,分析CO2地質(zhì)封存與實(shí)現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。

1 CO2地質(zhì)封存原理和條件

CO2地質(zhì)封存實(shí)質(zhì)上就是把CO2這一主要的溫室氣體壓縮至超臨界狀態(tài)(溫度高于31.1℃,壓力高于7.38 MPa),并注入到地下深處具有適當(dāng)封閉條件的地層中進(jìn)行長期安全(千年至萬年尺度)的封存和隔離。其目的是在一段時(shí)間內(nèi)減少大氣中CO2排放量,減緩全球變暖與地球環(huán)境惡化,為開發(fā)新的可再生清潔能源利用技術(shù)提供充足的緩沖時(shí)間。

CO2地質(zhì)封存主要包括物理封存和化學(xué)封存兩種基本機(jī)制。其中,物理封存機(jī)制就是通過地層構(gòu)造壓力、地下水動(dòng)力、流體密度差、蓋層巖石孔隙毛細(xì)壓力及礦物(煤層)吸附等共同作用下,將超臨界CO2捕獲于儲(chǔ)層頂部孔隙中。被捕獲于儲(chǔ)層中的一部分CO2以溶解態(tài)分布于地下水中并隨地下水以極低的速度運(yùn)移,另一部分可能會(huì)被吸附于特殊巖層(煤層)表面?；瘜W(xué)封存機(jī)制就是指儲(chǔ)層中巖石礦物、地下水溶液與注入的超臨界CO2流體在一定的溫度和壓力條件下發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng),生成碳酸鹽礦物(碎屑巖儲(chǔ)層)或碳酸氫根離子(HCO3-)(碳酸鹽巖儲(chǔ)層),從而把二氧化碳轉(zhuǎn)化為新的物質(zhì)固定下來。其中,物理封存機(jī)制在很大程度上受地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力狀態(tài)、地下水動(dòng)力特征及工程活動(dòng)擾動(dòng)等制約,單純的物理捕獲CO2流體只是將CO2暫時(shí)封堵在地下巖層中,在地質(zhì)時(shí)期存在泄漏的風(fēng)險(xiǎn)?；瘜W(xué)捕獲方式是最有利于長期安全固碳的,但是,目前化學(xué)方式封存CO2要求儲(chǔ)層具備的條件較為苛刻,合適的儲(chǔ)層較為有限,因?yàn)檫@種方式可以將CO2通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成新的巖石礦物成分,基本不存在泄漏的問題,其固碳容量極為有限。一般來講,較為理想的CO2地質(zhì)封存箱(封存儲(chǔ)層)應(yīng)該是物理機(jī)制和化學(xué)機(jī)制共同作用的環(huán)境,這樣有利于最大限度發(fā)揮其封存和固碳容量。

為確保CO2流體長期安全封存于地層,就需要尋求適宜的儲(chǔ)層條件。理想的CO2地質(zhì)封存箱所需要的條件主要有[1-2]:

(1)有效的儲(chǔ)層空間:儲(chǔ)層埋藏深度一般應(yīng)大于800 m,此時(shí)地層壓才能確保CO2處于超臨界狀態(tài),便于大量CO2流體安全封存;儲(chǔ)層一般應(yīng)具備較大厚度、水平延展長度及較大孔隙度,以確保具備大規(guī)模封存CO2的空間和能力。此外,儲(chǔ)層的水文動(dòng)力環(huán)境應(yīng)較穩(wěn)定,區(qū)域滲透率一般要較低一些,以保證CO2在儲(chǔ)層中緩慢、平穩(wěn)的運(yùn)移,確保超臨界CO2流體在地層中有足夠長的滯留時(shí)間。若儲(chǔ)層中含有能與超臨界CO2流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的地下水溶液或巖石礦物,且具有高孔隙度、低滲透率的特征,則是較為理想的儲(chǔ)層。

(2)致密、完整的蓋層巖石:目標(biāo)封存箱必須具備致密、完整的區(qū)域性蓋層巖石圈閉,蓋層巖石應(yīng)具備較低的孔隙率和滲透率,節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面不發(fā)育且連通狀況差。另外,蓋層巖石應(yīng)具備較好的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度及抗斷裂性能(以巖石斷裂韌度為指標(biāo))。這樣才能降低CO2流體透過蓋層巖石泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

(3)穩(wěn)定的水文地質(zhì)環(huán)境:所選封存區(qū)域降水補(bǔ)給與徑流、排泄應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)均衡,具備穩(wěn)定的區(qū)域性含水層和隔水層(或弱透水層),含水層的孔隙水壓力較平衡(水頭差不明顯),地表水與深部含水層地下水之間的滲流體系較連續(xù),而且地下水的流速、流向與蓋層巖石一般應(yīng)有利于構(gòu)成完整的封閉系統(tǒng)。此外,深部目標(biāo)封存箱含水層與淺部淡水(人類飲用)含水層之間的水力聯(lián)系應(yīng)較少,以防止污染到淺部淡水含水層,最好封存于地下咸水含水層(礦化度較高)。

(4)穩(wěn)定的區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)背景和內(nèi)、外動(dòng)力環(huán)境:一般來講,目標(biāo)“封存箱”所處地層的區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)應(yīng)該較少,斷層、裂縫不發(fā)育或發(fā)育較少,所選封存儲(chǔ)層應(yīng)盡量遠(yuǎn)離大的穿透性斷裂構(gòu)造、活動(dòng)斷層、活火山及破壞性地震頻發(fā)區(qū);地表的地貌應(yīng)處于低勢能區(qū),降雨和人類工程活動(dòng)誘發(fā)的滑坡、泥石流等災(zāi)害不應(yīng)過多,因?yàn)檫@些外動(dòng)力因素可能導(dǎo)致地表井口密封設(shè)備的失效而使CO2泄漏。

綜上所述,目前比較適合實(shí)施CO2地質(zhì)封存的地下空間主要有:油藏儲(chǔ)層和廢棄的油氣層、無開采價(jià)值的深部煤層(包括煤層氣和未開采的煤層)中大的空洞、開采過的大洞穴、鹽丘、深部咸水含水層等[3-4]。

2 中國CO2地質(zhì)封存潛力和可行性

2.1 中國CO2地質(zhì)封存潛力

判別CO2地質(zhì)封存技術(shù)在我國是否可行,首要任務(wù)就是要進(jìn)行我國CO2地質(zhì)封存潛力評估,其主要指標(biāo)是地質(zhì)“封存箱”的有效存儲(chǔ)容量。只有存在足夠大存儲(chǔ)容量的地質(zhì)“封存箱”,才是進(jìn)一步討論地質(zhì)封存技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性的前提。

根據(jù)沉積盆地和層序地層學(xué)研究成果,中國主要大型盆地分布廣、容積大,沉積了多層組合的沉積體系和層序地層格架,層與層之間的相對隔水層或弱透水層構(gòu)成相對較好的密封CO2的條件[5]。這些沉積盆地蘊(yùn)藏著我國絕大多數(shù)已探明的煤、石油、天然氣等化石能源,表明這些盆地是地質(zhì)歷史時(shí)期自然形成的優(yōu)勢存儲(chǔ)空間,具備良好的儲(chǔ)層和蓋層體系,且存儲(chǔ)空間容量較為可觀,應(yīng)該成為CO2地質(zhì)封存箱的優(yōu)先選擇區(qū)域。

根據(jù)國外學(xué)者提供的CO2地質(zhì)儲(chǔ)存的容量計(jì)算方法[6-7],我國學(xué)者對我國主要的潛在地質(zhì)“封存箱”(油氣藏、煤層、深部咸水層等)的CO2存儲(chǔ)容量進(jìn)行了初步估算。估算結(jié)果表明[3-4,8-9]:我國CO2地質(zhì)封存總?cè)萘繛?4 548億t。其中,24個(gè)主要沉積盆地深部咸水層可埋存CO2約14 350億t,46個(gè)含油氣盆地可埋存CO2約78億t,68個(gè)主要煤層區(qū)可埋存CO2約120億t。按2002年中國CO2總排放量為33億t的1/3計(jì)算,地下空間容量可供中國CO2地質(zhì)埋存使用1 000年以上[4]。除此之外,我國還存在大量的鹽巖空腔、砂巖透鏡體構(gòu)造等地下空間都存在較大的存儲(chǔ)潛力。

當(dāng)然,由于目前CO2地質(zhì)封存容量評估方法研究剛剛起步,估算過程中簡化和忽略了某些因素,估算公式尚需要進(jìn)一步完善,再加上地質(zhì)勘查工作的局限,估算出的CO2封存容量難免有較大誤差。但估算結(jié)果大體表明我國現(xiàn)有的地質(zhì)狀況具備大規(guī)模封存CO2的潛力。

2.2 中國CO2地質(zhì)封存的可行性

CO2地質(zhì)封存的可行性評估是一個(gè)系統(tǒng)工程,涉及到一個(gè)國家的綜合國力和和社會(huì)發(fā)展水平。除了探明具備大存儲(chǔ)容量的儲(chǔ)層和良好的“封存箱”儲(chǔ)層-蓋層系統(tǒng)外,還應(yīng)主要從科學(xué)技術(shù)能力、人才儲(chǔ)備、經(jīng)濟(jì)成本及效益預(yù)算、相關(guān)管理和運(yùn)營體制、相關(guān)法律法規(guī)等方面進(jìn)行評估。

在CO2地質(zhì)封存技術(shù)方面,發(fā)達(dá)國家已有十幾年的研究歷史和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),很多國家如美國、歐洲、澳大利亞和日本等都開展了相關(guān)的可行性研究及現(xiàn)場封存試驗(yàn)、監(jiān)測工作[10-13]。國際上已有的相關(guān)研究成果使我國的CO2地質(zhì)封存理論和技術(shù)研究具備了很高的研究起點(diǎn)和很強(qiáng)的前沿性。近年來,在國家政策的大力支持下,我國在CO2地質(zhì)封存技術(shù)方面的研究工作已經(jīng)起步,已經(jīng)設(shè)立了“863”和“973”等相關(guān)課題進(jìn)行專門的CO2封存地質(zhì)學(xué)理論和技術(shù)可行性研究,并很快將進(jìn)行CO2地質(zhì)封存的現(xiàn)場注入試驗(yàn),這表明我國CO2地質(zhì)封存具備了政策和資金保障。相關(guān)科研院所(中國科學(xué)院、中國地質(zhì)科學(xué)院等)、高校(中國石油大學(xué)等)及煤炭類(神華集團(tuán)等)、石油類(中國石油、中國石化)等大型國企都已積極參與到這一前沿領(lǐng)域,為我國CO2地質(zhì)封存理論、技術(shù)研究和應(yīng)用提供了充足的資金、人才和科技保障。此外,我國各大油氣田在油氣工業(yè)的發(fā)展過程中,積累了很多技術(shù)(勘探、儲(chǔ)層描述、模擬、容量評估、鉆采與注水、地層監(jiān)測、管道設(shè)備等)、運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)以及關(guān)于儲(chǔ)層-蓋層系統(tǒng)的知識,這些都可以直接應(yīng)用于CO2封存工程的封存點(diǎn)鑒別和選址。從經(jīng)濟(jì)分析角度來講,我國具備人力資源優(yōu)勢,勞動(dòng)力成本較低,在我國油氣田和煤田實(shí)施CO2-EOR(CO2驅(qū)替采油)、CO2-EGR(CO2驅(qū)替采天然氣)及CO2-ECBM(CO2驅(qū)替采煤層氣)等項(xiàng)目有較大的利潤空間,配套的CO2捕集、運(yùn)輸設(shè)備也有很好的基礎(chǔ),并在逐漸完善,這些都能降低我國CCS(碳捕集與封存)計(jì)劃的成本。從政治體制來看,我國在國際上是一個(gè)負(fù)責(zé)任的大國,各項(xiàng)政策具有高度的集中性和導(dǎo)向性,有集中力量(人力、財(cái)力、物力)辦大事的體制優(yōu)勢,這有利于我國迅速組織較大規(guī)模的CO2地質(zhì)封存研究和技術(shù)攻關(guān)隊(duì)伍與相關(guān)項(xiàng)目,為我國CO2地質(zhì)封存事業(yè)提供強(qiáng)大的支撐。

綜上所述,我國CO2地質(zhì)封存是切實(shí)可行的,各方面的條件有利于有效減少我國CO2排放量,使我國早日實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展模式。

3 中國CO2地質(zhì)封存與可持續(xù)發(fā)展

3.1 CO2等溫室氣體可能引發(fā)的氣候和環(huán)境災(zāi)害

國內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)對以二氧化碳為主的溫室氣體排放和全球氣候變暖可能帶來的嚴(yán)重后果進(jìn)行了科學(xué)預(yù)測和論證?？赡芤鸬沫h(huán)境氣候?yàn)?zāi)害歸納起來主要有[1,14]:

(1)全球變暖將改變海陸水汽交換和循環(huán)過程,進(jìn)而導(dǎo)致全球降水量呈現(xiàn)出區(qū)域分布不均的規(guī)律,使我國局部地區(qū)水量過多而引發(fā)洪澇、滑坡、泥石流等災(zāi)害,而局部缺水地區(qū)干旱狀況會(huì)加劇。

(2)季節(jié)氣候變化和天氣出現(xiàn)異常,如氣溫變化、災(zāi)害天氣和季節(jié)更替等出現(xiàn)異常。

(3)冰川繼續(xù)消融,冰蓋面積和厚度逐步萎縮,影響極地及海-陸系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境,導(dǎo)致某些生物物種的滅絕。據(jù)科學(xué)網(wǎng)報(bào)道,全世界一些冰川正在消融,而全球變暖加劇了這一趨勢。例如,在美國蒙大拿州冰川國家公園,1850年時(shí)有150座冰川,而如今只有26座冰川。專家估計(jì),如果當(dāng)前的全球變暖趨勢延續(xù)下去,僅存的26座冰川將會(huì)在2030年時(shí)全部消失。

(4)全球海平面不均勻上升,沿海海拔較低區(qū)域、三角洲及島嶼將面臨沉降和被海水淹沒的風(fēng)險(xiǎn),沿海的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈及原有的經(jīng)濟(jì)和生活方式將隨之改變。美國科羅拉多大學(xué)一份最新研究報(bào)告表明,全球33個(gè)人口密集的大型三角洲地區(qū)中,有三分之二正面臨“地陷海升”(地面下陷、海平面上升)的雙重威脅,而中國的長江三角洲、珠江三角洲及黃河三角洲將面臨極為嚴(yán)重的洪水威脅(科學(xué)時(shí)報(bào),2009)。

(5)氣候變化導(dǎo)致的大規(guī)模人口遷移、災(zāi)害頻發(fā)、糧食短缺、生態(tài)惡化、疾疫流行等后果將嚴(yán)重影響世界和平與地區(qū)社會(huì)穩(wěn)定,引發(fā)一系列人道主義危機(jī)。

上述“全球變化”的潛在后果表明:人類活動(dòng)可以導(dǎo)致氣候變化,而氣候變化又牽制了人類活動(dòng),人類必須限制自己的行動(dòng),走可持續(xù)發(fā)展道路。我國作為能源消費(fèi)大國,更應(yīng)積極采取措施減少向大氣中排放CO2氣體。

3.2 中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與溫室氣體排放狀況

我國正處于快速發(fā)展時(shí)期,能源消費(fèi)強(qiáng)度很高,但能源消費(fèi)整體上屬于粗放型能源利用方式,能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不太合理。就我國近年來能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)(表1)來看,中國將長期主要依賴化石燃料(特別是煤)作為能源[15],這種能源消費(fèi)狀況易于造成能源浪費(fèi)和環(huán)境污染,使我國面臨嚴(yán)峻的環(huán)境壓力。為了保持我國能源、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,江澤民(2008)提出走“中國特色新型能源發(fā)展道路”。其主要涵義是:“堅(jiān)持節(jié)約高效、多元發(fā)展、清潔環(huán)保、科技先行、國際合作,努力建設(shè)一個(gè)利用效率高、技術(shù)水平先進(jìn)、污染排放低、生態(tài)環(huán)境影響小、供給穩(wěn)定安全的能源生產(chǎn)流通和消費(fèi)體系”[16]。

中國不合理的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)使我國向大氣排放的CO2總量迅速增加。2002年中國CO2總排放量達(dá)33億t,占世界總排放量的13.6%,已經(jīng)成為世界上僅次于美國的第二大溫室氣體排放國。根據(jù)我國應(yīng)用自行研制的中長期能源需求和CO2排放系統(tǒng)(CErCmA)預(yù)測,我國2010年CO2排放為 1.33-1.57Gt碳,將比2003年提高 57%-85%;2020年CO2排放為1.543-2.174Gt碳,比2003年提高82%-156%[17]。預(yù)計(jì)到2025年,中國將超過美國成為世界上溫室氣體排放第一大國[5]。上述能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和CO2排放狀況意味著我國未來將承擔(dān)更大的CO2減排壓力。

表1 中國一次能源占能源消費(fèi)總量的比重(%)[15]Tab.1 Percent of total energy consumption of the primary energy consumption in China[15]

3.3 CO2地質(zhì)封存對中國可持續(xù)發(fā)展的意義

我國不合理的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和持續(xù)增長的CO2排放量,使得開展CO2地質(zhì)封存的科研和試驗(yàn)工作、建立適合中國國情的碳隔離技術(shù)體系迫在眉睫,這對實(shí)現(xiàn)我國能源、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義:

(1)CO2地質(zhì)封存項(xiàng)目中的CO2-EOR(CO2驅(qū)替采油)、CO2-EGR(CO2驅(qū)替采天然氣)及CO2-ECBM(CO2驅(qū)替采煤層氣)等能有效促進(jìn)剩余油、氣資源的挖潛開采,提高油氣田和煤田的采收率。既增加了我國化石能源的有效開采量,延長現(xiàn)有非可再生能源的使用年限,為新能源的開發(fā)和利用提供時(shí)間和空間,促進(jìn)我國能源的可持續(xù)發(fā)展,同時(shí)又能封存一部分CO2。

(2)我國與世界其他國家共同實(shí)施CO2地質(zhì)封存,能短期內(nèi)有效地減少大氣中CO2排放量,減緩全球變暖進(jìn)程,降低海平面上升速度,這樣能大大降低我國三角洲、沿海低地及島嶼被海水淹沒的風(fēng)險(xiǎn),保證我國沿海地區(qū)人口、經(jīng)濟(jì)、資源、生態(tài)環(huán)境等可持續(xù)發(fā)展。

(3)實(shí)施CO2地質(zhì)封存,緩解氣候變暖,改善我國地理區(qū)域內(nèi)小氣候環(huán)境,有利于遏制我國極端天氣狀況,緩解降水量分布不均的問題,減少因降水問題引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害、物種滅絕與生態(tài)退化等現(xiàn)象,進(jìn)而有利于我國保持可持續(xù)的生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境。

(4)與世界其他國家一起推行CO2地質(zhì)封存和減緩全球變暖進(jìn)程的措施,有利于避免因氣候變化和環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害造成的人道主義危機(jī),有利于維護(hù)世界和平與地區(qū)穩(wěn)定,進(jìn)而為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步提供穩(wěn)定的國際環(huán)境,為我國實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供良好的國際政治保障。

4 結(jié) 語

大量的科學(xué)證據(jù)表明,來自化石燃料的二氧化碳排放導(dǎo)致了氣候變化,大量減少這些排放對于降低未來的破壞性效應(yīng)是必要的[18]。CO2地質(zhì)封存是目前國際公認(rèn)最有效的減緩全球氣候變暖進(jìn)程的技術(shù)手段。已有的地質(zhì)研究和勘查資料表明我國具備大規(guī)模封存CO2的儲(chǔ)層潛力,且對經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、人才、管理和運(yùn)營體制等方面初步評估表明我國實(shí)施CO2地質(zhì)封存項(xiàng)目是切實(shí)可行的。

但是,我國CO2地質(zhì)封存的相關(guān)理論和技術(shù)研究起步較晚,落后于發(fā)達(dá)國家20多年,關(guān)于CO2封存的基本框架和配套政策、法規(guī)尚未形成。我國CO2地質(zhì)封存工作任重道遠(yuǎn),我國應(yīng)該積極組織專項(xiàng)研究課題,運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)等理論,研究CO2地質(zhì)封存相關(guān)的科技問題,闡明CO2地質(zhì)封存機(jī)制,確定CO2封存與利用方案,并開展廣泛的國際交流與合作,在借鑒國外相關(guān)技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,逐步建立適合中國國情的碳隔離技術(shù)體系,為我國低碳經(jīng)濟(jì)等可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施做出積極貢獻(xiàn)。

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Geological Sequestration of CO2and China’s Sustainable Development

CUI Zhen2dong1LIU Da2an1ZENG Rong2shu1TIAN Tian2
(1.Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Engineering Geo2mechanics Laboratory,Beijing 100029,China;2.China University of Mining and Technology,School of Mechanics and Civil Engineering,Beijing 100083,China)

On the natural trend of global warming,the implementation of CO2geological sequestration projects is of great significance on mitigation of climate warmingprocess and China’s sustainable development strategy.This article outlines two kindsof capturing mechanismsfor CO2geological sequestration:one is physical capturing mechanism by the formation tectonic pressure,groundwater dynamic,fluid density difference,capillary pressure and the cap rock minerals(coal)adsorption,etc.,and the other is chemical capturing mechanism bywater2rock chemical reaction.Then it points out the favorable geological conditions and hydrological characteristics for long2term security of sealed CO2.According to literature data,we point out that China’s total effective capacity for CO2geological sequestration may be adequate for injecting 1 000 years of the emission CO2in China.By considering the scientific and technical capacity,human resources reserves,the economic costs and benefits of the budget,the relevant management and operational systems,the implementation of CO2geological sequestration project in China is proved to be feasible.Combined with China’s irrational energy consumption structure and the bad consequencesof global warming and environmental degradation,we interpret the far2reaching significance of CO2geological sequestration on China’s sustainable development including effective energy2saving,emission reduction,and low2carbon economy.It is suggested that China should develop related studies on scientific theories,storage technologies,the basic framework,supporting policies and regulations,which may supply adequate techniques and skilled talents for Chinese government to slow down global warming.

carbon dioxide;climate warming;environmental degradation;geological sequestration;sustainable development

P467:P5:X1

A

1002-2104(2010)03-0009-05

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.03.002

2009-11-18

崔振東,博士生,主要研究方向?yàn)閹r石斷裂力學(xué)理論及工程應(yīng)用、CO2地質(zhì)封存理論和技術(shù)等。

3國家973項(xiàng)目(編號:2006CB705802);國家863高技術(shù)項(xiàng)目(編號:2008AA062303)資助。

(編輯:李 琪)