把二氧化碳关进海底

我们的每一口呼吸、植物的光合作用，都与二氧化碳有关。它可以运用于制冷剂制造、食品保存、灭火及烟雾效果制造等，但它也是温室气体的主要成员，

能导致地面升温，这已是大家的共识。

为什么要封存二氧化碳？

随着人类活动加剧，工业化程度不断提高，化石燃料消耗日益增多，人为原因的二氧化碳排放量越来越大。工业革命前，大气中二氧化碳浓度约为280ppm；2022年5月，美国国家海洋和大气管理局及斯克里普斯海洋学研究所测得大气中二氧化碳浓度超过420ppm，比工业化前水平高50%以上。

空气中不断增加的二氧化碳，一方面改变了现代大气的组成，由于其温室效应造成海冰融化、海洋变暖和海平面上升，造成全球大气环流调整和气候带向极地扩展，引起气候变化和一些极端天气的出现。另一方面，海水溶解大气二氧化碳，二氧化碳与水反应形成碳酸，导致海洋pH值降低，海水不断酸化，破坏海洋生态系统中的碳酸盐平衡，导致珊瑚生长缓慢或者珊瑚礁溶解。

科学家的研究证明二氧化碳是导致全球气温升高和气候变化的主要因素之一，控制二氧化碳排放、降低大气中二氧化碳含量成了人类维护城市生命线系统运行、保证人居环境质量、保障居民生命财产安全和生态安全的至关重要的措施。

海上二氧化碳地质封存是二氧化碳捕集、利用封存的一种，是一项应对气候变化的重要举措。把通过各种途径捕集的二氧化碳，加压并运输至海上二氧化碳封存平台，进而注入海底合适的地层中，从而实现二氧化碳与大气、海水永久隔离，同时在此过程中尽可能产生一些附加值。

什么是海上二氧化碳地质封存？

海洋是地球上最大的活跃碳库，海洋负排放（即海洋对大气二氧化碳的吸收和封存）潜力巨大。

作为一个拥有300万平方千米海洋国土的大国，我国学者对海洋碳达峰、碳中和进行了大量研究，包括海上风电、蓝碳生态系统（如红树林、盐沼、海草等）、“蛎礁藻林”为代表的海洋牧场、“岸碳入海”为代表的海上二氧化碳回注封存等。

二氧化碳地质封存是全球碳负排放的重要选项之一，海上二氧化碳地质封存是其重要组成部分，主要是利用海底各种天然地质结构储存二氧化碳，包括海底咸水层封存、油气储层封存、海底玄武层封存等。

海上二氧化碳地质封存是二氧化碳捕集、利用封存的一种，是一项应对气候变化的重要举措。把通过各种途径捕集的二氧化碳，加压并运输至海上二氧化碳封存平台，进而注入海底合适的地层中，从而实现二氧化碳与大气、海水永久隔离，同时在此过程中尽可能产生一些附加值。

海底咸水层封存和油气储层封存都是将二氧化碳通过海上注入平台充注到海底的深层地质结构体中，其中海底咸水层中主要是咸水，油气储层则是枯竭油气藏或者在开采的油气藏（即地球上存储着石油和天然气的地层结构）。

注入地质结构中的二氧化碳由于周围岩石具有二氧化碳的低渗透性，导致二氧化碳通过深海地层封闭、溶解、束缚、吸附、矿化等过程而被永久捕获，从而达到封存目的。

海底玄武岩封存主要依托海底玄武层富含的二价金属离子与二氧化碳的高反应性，一部分注入的二氧化碳会生成次生碳酸盐矿物而留存下来，一部分二氧化碳填充玄武岩上部的多孔带中孔隙并被低渗透地层封闭而储存下来。

在这几种封存方式中，海洋水体封存的二氧化碳会由于洋流和海域局部二氧化碳过饱和形成的浓度差，导致二氧化碳通过海水缓慢释放到大气中，而通过海上地质封存的二氧化碳则基本不会。

海上封存的优势

选择海上进行地质封存，主要考虑经济效益及对封存地周边的环境影响。

我国沿海地区分布了大量距海岸线在50千米范围内的工业园区。这些区域工业和农业占地广阔，人口众多且分布密集，陆上地质封存空间十分有限，尤其是广东和福建等东南沿海省份，其陆上潜在封存空间预估不超过1×108吨。

不论是通过汽车运输还是管道运输，超长的运输距离都将大幅增加CO2的运输成本、土地使用成本和潜在的陆上安全风险，因此只能就近寻找封存区域。

2010年，中国地质调查局组织实施“全国二氧化碳地质封存潜力评价与示范性工程”，显示我国海域主要沉积盆地级（评价到一级构造单元）二氧化碳总封存潜力可达1.5万亿吨，有着十分丰富的海底地质咸水层和油气储层空间，完全可以满足我国沿海地区的碳封存需求。

此外，相较于陆地封存，海上二氧化碳封存具有不占用土地、不影响地下水资源、远离居民区等优点，且除岩石盖层外，表层还有海水的压力和阻隔，因此封存的风险性大幅降低。

海上封存的弊端

不过，海上二氧化碳地质封存也有一些潜在的弊端和负面影响。首先，原本海底地层没有过多的二氧化碳，存在一种天然平衡，不断注入二氧化碳可能会导致地层内部结构发生变化，打破这种平衡。

其次，海上二氧化碳地质封存存在二氧化碳泄漏的风险，这些风险伴随整个地质封存工程和封存地质体的生命周期，涵括了汽车运输、管道运输、海底地质活动等风险，最恶劣的情况就是整个地质体中封存的二氧化碳又重新完全释放出来，释放的二氧化碳会与周围的沉积物、海水发生反应，引起海洋酸化和碳酸盐体系急剧波动，危害海洋生态系统。

再次，海洋中本来没有二氧化碳地质封存的设备和建筑物，突然增加的建筑物和人类生活活动，肯定会对海洋生态环境造成一定影响。

◎来源|广东科普微信公众号