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      1. 探礦工程在線 > 正文

        地質工作與碳中和|碳匯

        發布時間:2021年03月19日
        來源:中國礦業報網(2021-03-19)作者:賈凌霄

        提要:

        中國科學院院士袁道先認為,在地球圈層中巖石圈是最大的碳庫,地質碳匯的潛力巨大。通過巖溶作用可快速完成水對巖石的溶蝕,吸收大氣中的CO2。沉積盆地深部存在體積巨大的咸水層,可用來埋存CO2。

        碳中和目標事關高質量發展能否實現,與人民福祉息息相關?!爸泻汀背鲎浴墩撜Z》,意指相對的事物互相抵消。碳匯可以直接從大氣中清除CO2,實現相對“碳凈零排放”。2020年中央經濟工作會議將“做好碳達峰、碳中和工作”列為2021年的重點任務之一。

        一、什么是“碳匯”

        碳匯是從大氣中清除CO2的過程、活動或機制。根據儲存CO2場地的不同,碳匯主要包括地質碳匯、生物碳匯和海洋碳匯等。地質碳匯是指在儲層、咸水層、煤層等地下巖層中儲存CO2,或通過巖溶作用、礦物碳化、土壤等吸收CO2。生物碳匯是指植物通過光合作用吸收大氣中的CO2,又被稱為“綠碳”。海洋碳匯是指一定時間周期內海洋儲碳的能力或容量,又被稱為“藍碳”。

        二、碳匯在實現碳中和中的重要作用

        CO2減排面臨巨大挑戰。煤炭是與能源相關的最大的碳排放來源,全球現有燃煤發電廠約1/3是在過去10年新建的。因此未來一段時間,大氣中CO2濃度將繼續增長。

        要實現氣候目標,就必須實現負排放,碳匯即屬于“負排放”手段。研究表明,若全球化石燃料發電廠在自然壽命內繼續運行,實現氣候目標需要每年使用碳匯手段清除數十億噸CO2。

        三、碳匯的潛力

        中國科學院院士袁道先認為,在地球圈層中巖石圈是最大的碳庫,地質碳匯的潛力巨大。通過巖溶作用可快速完成水對巖石的溶蝕,吸收大氣中的CO2。沉積盆地深部存在體積巨大的咸水層,可用來埋存CO2。據估計,美國深部咸水層CO2儲存潛力在5億噸左右。全球砂巖分布廣泛,砂巖碳匯前景廣闊。專家預計,德國科爾欽地區的一口試驗井在兩年內CO2注入量能達到6萬噸。頁巖地層也可以提供額外的CO2存儲空間。美國馬塞勒斯裂縫性頁巖巖層碳匯潛力約為2018~2030年美國固定源CO2排放量的一半,還可實現頁巖氣開采與CO2儲存一體化。

        礦物碳匯是一種相對穩定的碳匯方式,玄武巖和橄欖巖為礦物碳匯提供了巨大潛力。測試表明,每立方米年輕和未風化玄武巖的CO2自然封存能力超過100千克;阿曼構造上出露的地幔橄欖巖在自然條件下每年可消耗1萬~10萬噸CO2。

        土壤碳庫在地球碳循環過程中的作用也不容忽視。美國地質調查局發現,美國本土48個州土壤碳庫和森林碳庫中共儲存了約900億噸碳,比美國50年來燃燒化石燃料產生的CO2排放量總和還要多。土壤碳庫趨于一種動態平衡的過程中,采取有效的土地利用方式可以增加土壤碳匯值。

        生物碳匯主要包括森林等陸生植物碳匯、濕地碳匯、水生生物碳匯等?!毒┒甲h定書》中將造林等活動作為抵消CO2排放的主要措施。預測到2030年,全球森林碳匯能力將達到27.5億噸CO2/年。很多國家都開展了濕地碳匯評價調查。如20世紀90年代末期,歐美通過大型陸地碳匯監測網絡EUROFLUX和AMERIFLUX對濕地進行了長期的碳通量觀測和研究。水生動物通過生物鏈作用實現碳匯的潛力也十分巨大,地球上90%的光合作用是由藻類植物完成的。

        海洋是地球上最大的活躍碳庫。全球大洋每年從大氣吸收CO2約20億噸,占全球每年CO2排放量的1/3左右。國際社會日益認識到海洋碳匯的價值和潛力。2009年,聯合國環境規劃署、糧農組織等聯合發布了《藍碳倡議》,確認了海草床、紅樹林和鹽沼等藍碳生態系統在減緩全球氣候變化和碳循環過程中至關重要的作用。2010年,保護國際基金會和政府間海洋學委員會等聯合啟動了“藍碳倡議”。2015年,“海洋碳匯”寫入中共中央、國務院印發的《生態文明體制改革總體方案》。

        四、地質工作在碳匯領域前景廣闊

        地質工作在地質碳匯中的關鍵作用毋庸置疑。上世紀90年代,美國地質調查局耗資10億美元啟動了密西西比河流域的碳計劃,以小流域分期分批推進的方式持續進行監測研究,旨在了解地質系統中的碳匯作用。歐盟委員會支持的“CO2地質封存卓越網絡”是歐洲CO2地質封存方面的科學權威,提供封存場地選擇及表征、風險分析、運營可靠性管理等方面的CO2地質封存安全標準。

        經過多年地質工作積累,專家認為我國在巖溶碳匯方面具有地域優勢。中國地質調查局巖溶地質研究所自上世紀90年代以來主持完成了多項國際地學計劃項目,2008年與聯合國教科文組織合作建立國際巖溶研究中心,2016年開始實施“全球巖溶動力系統資源環境效應”重大科學計劃,在巖溶碳循環及其碳匯效應對應對現今氣候變化的可能貢獻領域開展了大量研究。

        同時,生態地質調查也可在碳匯研究中發揮重要作用。例如,土壤地球化學調查可計算土壤儲碳量、土壤平均碳密度等參數,圈定土壤碳匯源區;森林蓄積量、草原綜合植被蓋度與生物量調查可為生物碳匯研究提供評價依據。

        (作者單位:中國地質調查局地學文獻中心)

        [責任編輯:kyb]

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