封存碳和水污染

1、封存碳和水污染姓名：付文丽 学号：U201110366 班级：应化1103班碳封存，指的是以捕获碳并安全存储的方式来取代直接向大气中排放CO2的技术。碳封 存研究开始于1977年，2006年10月31日，美国能源部助理部长杰弗里D 杰瑞特在“亚 太清洁发展和气候伙伴关系”会议上宣布，美国将提供4.5亿美元用于支持美国碳封存技术 的研发。并就未来10年里在美国境内进行7项碳封存测试事宜，同与会者进行了讨论。“亚 太清洁发展和气候伙伴关系”会员国包括澳大利亚、中国、印度、日本、韩国和美国。这六 个国家的人口约占全球人口的50%，它们的经济和能源消耗占全球经济和能源消耗的50%以 上。合作方已经初步

2、确认了在美国实施碳封存的时机，预计有潜力存储6000亿砘二氧化碳， 这相当于美国能源部门200多年的二氧化碳排放量。目前正在实施一系列小规模实地测试。 布什政府的目标是：到2012年，将美国“温室气体”排放量减少18%，并确保碳封存技术 在不久的将来得到广泛应用。设想包括：（1）将人类活动产生的碳排放物捕获、收集并存储到安全的碳库中；（2） 直接从大气中分离出CO2并安全存储。由此，人们将不再是通过CO2减排，而是通过碳封存 的方法，同时结合提高能源生产和使用的效率以及增加低碳或非碳燃料的生产和利用等手段 来达到减缓大气CO2浓度增长的目标。陆地生态系统对CO2的吸收是一种自然碳封存过程。陆地

3、植物在其生长过程中，需要利 用CO2合成有机物，它们能够在一定的浓度范围内吸收CO2,从而节省了将其分离、提纯等 技术的花费。因此以森林再造、限制森林砍伐等方式来实现的碳封存被认为是最具经济效益 的方式。而保护和优化陆地生态系统则有利于碳封存的维持和扩增。针对定点源的人类排放，如油井、化学工厂、火力发电厂等，碳封存技术的开发着重点 是捕获和分离CO2，然后将其注入到海洋或是深地质结构层中。由于某种需要，工业生产中 也伴随有一些碳封存过程。例如在石油开采时，CO2常会跟天然气一起由地底下喷射出来， 通常CO2在从油井冲出来后便释放到空气中。但是，在同时开采石油及天然气的过程中，CO2 常会被重新

4、注入到油井内，以便能保持所需压力而抽取更多的石油，而这项所用的花费可以 由所增加的石油产量来补偿。在美国，每年能因此封存3200万吨CO2。而位于距挪威海岸 240 km的北海中部的Sleipner海上钻井平台从1996年起就将油井生产中的CO2收集并注 入到1000m以下的富含盐水的砂岩层。这个海上钻井平台之所以这样做，是因为从1996年 以来挪威对工业排放CO2征收50美元/吨的排放税，而将CO2注回到岩石层中与之相比则 要便宜得多。在存储方面，则采用了以下一些方法，如向尚未开采的煤层中注ACO2，从而 回收甲烷；将CO2制成干冰，投掷到海洋中；利用固定的管道或是轮船拖曳管道将CO2泵入

5、深海等。通过对海洋的增肥也是利用生态系统来达到碳封存目标的方法。这方法思路是，向海洋 投放微量营养素（如铁）和常量营养素（如氮和磷），由此加速海生物泵过程，增加海洋 对大气CO2的吸收和存储。这主要是通过增长浮游植物的光合作用增加其产量，然后借助生 物链扩增CO2向有机碳的转化，再通过有机碳的重力沉降、矿化等机理来实现碳封存。大范 围的海洋增肥能够增加渔业产量，从而带来商机，这也引起了一些商业团体的关注。另外，还可利用化学和生物技术对CO2进行回收和再利用。例如，利用CO2来生产碳酸 镁或是CO2包合物(CO2 clathrate)的前景很被看好。若是将1990年全球排放的CO2制作 成碳酸镁

6、，它可包含于空间尺度为10kmX10kmX150m的固态物中，这样是有利于储存或是 再利用的。同样的情形也适用于CO2包合物。而在生物技术上，主要是利用非光合作用微生 物过程将CO2转化成有用的原料，如甲烷和醋酸盐。这一技术像陆地生态系统的情况一样， 不需要提纯CO2，从而可节省分离、捕获、压缩CO2气体的成本。碳封存技术看起来有着光明的前景，它不仅对发起者美国有利，而且也对各主要化石燃 料消费国，特别是对煤炭消费国有利。同时它还具有平息有关减排分摊争吵的潜在能力。美 国能源部的相关计划的目标是将碳封存的所需费用从目前的100300美元/吨减少到2015 年的10美元/吨以下。据称，这种碳封存

7、方法将成为解决气候变化问题的最佳选择之一。但是要实现与现阶段的CO2排放量相当的碳封存，势必将改变全球碳循环的格局，这不 仅仅是需要低廉的技术手段，而且还需要进行正确、严谨的科学研究和评估。往深地质结构 层中注入CO2并封存，能否确保它们能够在长时期内稳定存储，且不会因为地壳活动而喷发 以至导致灾难？而对海洋的增肥以及向深海注入CO2,更需要有模式模拟和研究以提供相关 的技术参数作为科学支持；同时，向深层海洋注入CO2或是通过海洋增肥的方式引发更多的 碳沉降也就会增加海洋中碳由上至下的传输，这势必引起海洋碳循环的变动。利用海洋环流 模式、碳循环模式等并结合生物化学过程可模拟碳沉降、液态CO2浓

8、度在洋底的分布、随洋 流的扩散等特征，进而分析海洋生态的反馈，分析整个气候系统的反馈等。另外，气候评估 模式也能够评价海洋增肥的生态效应。必要的科学实验结合相应的模式模拟和评估，也有利 于碳阱(Carbon Trap)的选择以及确保正面的环境影响。从全球主要类型的二氧化碳埋存能力来看，地质埋存要比森林和土地捕获二氧化碳的 潜力大，而且后者需要紧缺资源的支撑。2007年APEC峰会发表的亚太经合组织领导人 关于气候变化、能源安全和清洁发展的宣言强调了可持续的森林管理和土地利用的重要性， 并制定了到2020年在亚太地区各种森林面积至少增加2000万公顷的意向性目标。然而， 我国为确保守住十一五期间

9、18亿亩耕地的“红线”，国务院最近刚刚发布了关于完善退耕 还林政策的通知，暂停了 1600万亩的退耕还林计划(新京报，2007年9月11日)， 这更加剧了扩大林地面积的难度。一些发达国家为实现东京议定书的承诺目标，已经考虑将 二氧化碳的地质埋存作为减少二氧化碳排放的主要手段之一，并就此开展了一系列的调查、 试验和试点研究工作，取得了不少成功的经验。因此，借鉴国际经验，在我国大力倡导二氧 化碳的地质埋存更具有重要性和紧迫性。据美国物理学家组织网近日报道，将二氧化碳注入地下深处封存有助于减缓气候变化， 然而美国杜克大学科研人员最近一项研究表明，这些二氧化碳有可能泄露到地下含水层的饮 用水中，使得某些地方地下水污染水平上升10倍甚至更多。地表以下深处存储二氧化碳称 为地质隔离术，是一整套最新的碳捕获与存储(CCS)技术的一部分，由政府和全球工业界 开发。CCS技术通过捕获大气中的二氧化碳和其他污染排放，将之压缩后运送到合适位置， 并注入地底长期存储，以达到减排温室气体的目的。该技术目前仍在不断完善，美国能源部 与工业界和学术界共同努力，已经在美国至少7个地区开始了 CCS计划。杜克大学生物学教授罗伯特杰克逊说，“如果二氧化碳从深层缓慢泄露，可能