中國二氧化碳地質封存的環境優化選址

Abstract

CCS項目環境影響和環境風險直接影響其工程選址。考慮中國政府對于CCS項目環境影響和環境風險的監管需求，首次提出了基于中國生態保護紅線方法的CCS環境優化選址方法，構建CCS環境優化選址的GIS空間分析模型。基于CCS可能產生顯著影響的環境要素，地下水和地表水，地表植被，人群健康等，構建評估的大數據集。在1km空間分辨率的基礎上，開展評估分析。結果顯示，結果顯示，環境適宜性較高的Ⅳ和Ⅲ區域面積分別為620,828平方千米和156,616平方千米，主要分布在中國的新疆、青海和內蒙古三個省，而在這三個省內巴音郭楞自治州、和田地區、阿克蘇地區、呼倫貝爾、錫林郭勒盟等地級行政單位的環境適宜性Ⅳ的面積不僅大，而且連片分布，有利于CCS項目的部署和開展。中國當前的CCS項目主要考慮CO₂源及(ji)經(jing)濟成(cheng)本，對(dui)于環境問題的關注程度明顯不夠(gou)。隨著中國(guo)CCS試(shi)點(dian)工作(zuo)的經(jing)驗(yan)積累和技術進(jin)步(bu)，中國(guo)正在(zai)逐步(bu)考慮全國(guo)CCS的宏觀戰略(lve)部署和規劃，本研究的結果，可以(yi)有效支撐(cheng)決策者在(zai)宏觀和區域層面對(dui)CCS的空間布局和環境管(guan)理。

1 Introduction

CCS（Carbon Capture and Storage）技(ji)(ji)術不(bu)(bu)僅在減少化石燃(ran)料燃(ran)燒二(er)氧(yang)化碳(tan)排放上起(qi)著(zhu)(zhu)關鍵作用，而且也是大幅降低很多工業生產過程(cheng)(cheng)中直接排放的(de)(de)(de)重要(yao)選擇，其對中國(guo)低碳(tan)發(fa)展和(he)(he)新型城鎮化過程(cheng)(cheng)中具有(you)重要(yao)的(de)(de)(de)意義。近10年來(lai)，CCS技(ji)(ji)術發(fa)展迅猛(meng)，已被證明可行并在世界各(ge)地(di)得到了利用。CCS作為一(yi)(yi)項新興(xing)的(de)(de)(de)應(ying)對氣候變化技(ji)(ji)術，它在實(shi)施過程(cheng)(cheng)中面臨著(zhu)(zhu)高能耗、高投入和(he)(he)環境風險不(bu)(bu)確定(ding)性(xing)等(deng)嚴峻的(de)(de)(de)挑戰。特別是CCS的(de)(de)(de)地(di)質復雜性(xing)帶來(lai)的(de)(de)(de)環境影響(xiang)和(he)(he)環境風險的(de)(de)(de)不(bu)(bu)確定(ding)性(xing)嚴重地(di)制約著(zhu)(zhu)政府和(he)(he)公(gong)眾(zhong)對這一(yi)(yi)最有(you)效的(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化碳(tan)減排技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)認知和(he)(he)接受程(cheng)(cheng)度。

CCS的環境風險主要是指由于地質封存CO₂可能導致的環境損害，幾乎所有的環境風險都和CO₂泄漏相關。CO₂地質封存的泄漏主要是指封存于地下CO₂向上移動至近地表，從而產生環境影響。當CO₂注入到地下儲層中時，其可能會通過如下途徑發生泄漏：通過低滲透率的蓋層(caprock)（例如頁巖(shale)）的巖石空隙泄漏；CO₂通(tong)過(guo)不整合(he)面(mian)(unconformity)（位(wei)于不同地質(zhi)年代的(de)巖(yan)(yan)石層之間顯示沉積作用(yong)(deposition)非連續性的(de)侵蝕面(mian)）或(huo)者巖(yan)(yan)石空(kong)隙(rock pores)橫向(xiang)移動；通(tong)過(guo)蓋(gai)層的(de)裂隙(fracture)、斷裂(rupture)或(huo)者地質(zhi)斷層(fault)；通(tong)過(guo)人為因(yin)素導致的(de)途徑，例(li)如未進行完整密封的(de)鉆井或(huo)者廢棄油井等(deng)(IPCC, 2005)。這些潛(qian)在(zai)的(de)泄漏通(tong)道和環境風險在(zai)CCS項(xiang)目的(de)預可研階(jie)段就應該給(gei)與充分(fen)的(de)分(fen)析與評價。

CCS項目(mu)封存場(chang)(chang)地(di)的(de)(de)合(he)理選(xuan)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)可以(yi)有(you)效規避(bi)潛在(zai)的(de)(de)環境風險和(he)(he)(he)提高(gao)政(zheng)府和(he)(he)(he)公眾(zhong)的(de)(de)接(jie)受度。這(zhe)也是一項非常(chang)耗時和(he)(he)(he)相(xiang)當艱巨的(de)(de)任(ren)務(wu)。一般而言，CCS場(chang)(chang)地(di)選(xuan)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)通常(chang)包括(kuo)2～3個(ge)階段，即初(chu)步(bu)篩選(xuan)、場(chang)(chang)地(di)選(xuan)擇和(he)(he)(he)場(chang)(chang)地(di)初(chu)步(bu)描(miao)述(shu)。各國的(de)(de)研究在(zai)選(xuan)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)階段劃分上雖略有(you)不同(tong)，但(dan)實(shi)質內容(rong)極其相(xiang)似。本文的(de)(de)CCS選(xuan)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)屬(shu)于在(zai)國家層面或者盆地(di)層面上的(de)(de)初(chu)步(bu)篩選(xuan)階段的(de)(de)研究，且(qie)重點在(zai)基于環境要素的(de)(de)篩選(xuan)框架構(gou)建(jian)和(he)(he)(he)區域(yu)環境選(xuan)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)分析上，現階段不考慮(lv)源(yuan)匯匹配。

需要指出的是，上(shang)面這些CCS場地(di)篩選(xuan)(xuan)方(fang)(fang)面的研(yan)究，都沒有充(chong)分(fen)(fen)考(kao)慮環(huan)(huan)(huan)境(jing)方(fang)(fang)面的約束，而是更多地(di)側重(zhong)于地(di)下封(feng)存潛力和(he)經濟因素等。中國政府(fu)(fu)非常重(zhong)視CCS的環(huan)(huan)(huan)境(jing)影響和(he)環(huan)(huan)(huan)境(jing)風(feng)險，中國環(huan)(huan)(huan)境(jing)保(bao)(bao)護部在2016年6月20日(ri)發布了《二氧化(hua)(hua)(hua)碳捕集、利(li)用與封(feng)存環(huan)(huan)(huan)境(jing)風(feng)險評估技術指南(nan)（試(shi)行(xing)）》（環(huan)(huan)(huan)境(jing)保(bao)(bao)護部，2016）。本文作(zuo)者作(zuo)為指南(nan)編(bian)制的主(zhu)要參與人(ren)，考(kao)慮中國政府(fu)(fu)對于CCS項目(mu)環(huan)(huan)(huan)境(jing)影響和(he)環(huan)(huan)(huan)境(jing)風(feng)險的監管需求，首(shou)次提出了基于中國生態保(bao)(bao)護紅線方(fang)(fang)法的CCS環(huan)(huan)(huan)境(jing)優化(hua)(hua)(hua)選(xuan)(xuan)址(zhi)方(fang)(fang)法，構建CCS環(huan)(huan)(huan)境(jing)優化(hua)(hua)(hua)選(xuan)(xuan)址(zhi)的GIS空間分(fen)(fen)析模型，初步(bu)分(fen)(fen)析了中國二氧化(hua)(hua)(hua)碳地(di)質封(feng)存的環(huan)(huan)(huan)境(jing)優化(hua)(hua)(hua)選(xuan)(xuan)址(zhi)結果。

2015年，環(huan)境(jing)(jing)保(bao)(bao)護部(bu)(bu)發(fa)布《生(sheng)(sheng)態保(bao)(bao)護紅(hong)線劃定(ding)技術(shu)指南》（環(huan)發(fa)〔2015〕56號）》（環(huan)境(jing)(jing)保(bao)(bao)護部(bu)(bu)，2015），完(wan)善了(le)生(sheng)(sheng)態保(bao)(bao)護紅(hong)線研究(jiu)和(he)劃定(ding)方法，ERLS已經在(zai)中(zhong)(zhong)國生(sheng)(sheng)態系統服務(wu)功能(neng)保(bao)(bao)護、生(sheng)(sheng)態脆弱區保(bao)(bao)護和(he)生(sheng)(sheng)物(wu)多(duo)樣性保(bao)(bao)護等領域(yu)發(fa)揮了(le)非常重(zhong)要的作用(yong)。ERLS的實(shi)質是(shi)在(zai)空間(jian)上劃分不同區域(yu)管理(li)人類(lei)活動從而實(shi)現保(bao)(bao)護生(sheng)(sheng)態的目(mu)的，其較好地(di)綜合了(le)中(zhong)(zhong)國自(zi)下而上和(he)自(zi)上而下的管理(li)特征，在(zai)中(zhong)(zhong)國環(huan)境(jing)(jing)空間(jian)管理(li)中(zhong)(zhong)發(fa)揮越(yue)來越(yue)重(zhong)要的作用(yong)。

The purpose of this paper 是借鑒ERLS思(si)想(xiang)和(he)(he)方(fang)法，構(gou)建(jian)(jian)空(kong)(kong)間模型從空(kong)(kong)間上識別(bie)和(he)(he)評價中國不(bu)同區域(yu)開展CCS的適(shi)宜程(cheng)度，為政(zheng)府宏觀決策和(he)(he)區域(yu)CCS布局提供參(can)考(kao)。Sections 3展示評估(gu)結果和(he)(he)分析；Sections 4提出政(zheng)策建(jian)(jian)議(yi)和(he)(he)討論(lun)。

武漢漢口翻譯公司

2023年8月14日