中國二氧化碳地質(zhì)封存的環(huán)境優(yōu)化選址

Abstract

CCS項(xiàng)目環(huán)境影響和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)直接影響其工程選址�？紤]中國政府對(duì)于CCS項(xiàng)目環(huán)境影響和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)管需求，首次提出了基于中國生態(tài)保護(hù)紅線方法的CCS環(huán)境優(yōu)化選址方法，構(gòu)建CCS環(huán)境優(yōu)化選址的GIS空間分析模型�；�于CCS可能產(chǎn)生顯著影響的環(huán)境要素，地下水和地表水，地表植被，人群健康等，構(gòu)建評(píng)估的大數(shù)據(jù)集。在1km空間分辨率的基礎(chǔ)上，開展評(píng)估分析。結(jié)果顯示，結(jié)果顯示，環(huán)境適宜性較高的Ⅳ和Ⅲ區(qū)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(nèi)蒙古三個(gè)省，而在這三個(gè)省內(nèi)巴音郭楞自治州、和田地區(qū)、阿克蘇地區(qū)、呼倫貝爾、錫林郭勒盟等地級(jí)行政單位的環(huán)境適宜性Ⅳ的面積不僅大，而且連片分布，有利于CCS項(xiàng)目的部署和開展。中國當(dāng)前的CCS項(xiàng)目主要考慮CO₂源及經(jīng)濟(jì)成本，對(duì)于環(huán)境問題的關(guān)注程度明顯不夠。隨著中國CCS試點(diǎn)工作的經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)進(jìn)步，中國正在逐步考慮全國CCS的宏觀戰(zhàn)略部署和規(guī)劃，本研究的結(jié)果，可以有效支撐決策者在宏觀和區(qū)域?qū)用鎸?duì)CCS的空間布局和環(huán)境管理。

1 Introduction

CCS（Carbon Capture and Storage）技術(shù)不僅在減少化石燃料燃燒二氧化碳排放上起著關(guān)鍵作用，而且也是大幅降低很多工業(yè)生產(chǎn)過程中直接排放的重要選擇，其對(duì)中國低碳發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化過程中具有重要的意義。近10年來，CCS技術(shù)發(fā)展迅猛，已被證明可行并在世界各地得到了利用。CCS作為一項(xiàng)新興的應(yīng)對(duì)氣候變化技術(shù)，它在實(shí)施過程中面臨著高能耗、高投入和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)不確定性等嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。特別是CCS的地質(zhì)復(fù)雜性帶來的環(huán)境影響和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的不確定性嚴(yán)重地制約著政府和公眾對(duì)這一最有效的二氧化碳減排技術(shù)的認(rèn)知和接受程度。

CCS的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要是指由于地質(zhì)封存CO₂可能導(dǎo)致的環(huán)境損害，幾乎所有的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)都和CO₂泄漏相關(guān)。CO₂地質(zhì)封存的泄漏主要是指封存于地下CO₂向上移動(dòng)至近地表，從而產(chǎn)生環(huán)境影響。當(dāng)CO₂注入到地下儲(chǔ)層中時(shí)，其可能會(huì)通過如下途徑發(fā)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通過不整合面(unconformity)（位于不同地質(zhì)年代的巖石層之間顯示沉積作用(deposition)非連續(xù)性的侵蝕面）或者巖石空隙(rock pores)橫向移動(dòng)；通過蓋層的裂隙(fracture)、斷裂(rupture)或者地質(zhì)斷層(fault)；通過人為因素導(dǎo)致的途徑，例如未進(jìn)行完整密封的鉆井或者廢棄油井等(IPCC, 2005)。這些潛在的泄漏通道和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)在CCS項(xiàng)目的預(yù)可研階段就應(yīng)該給與充分的分析與評(píng)價(jià)。

CCS項(xiàng)目封存場地的合理選址可以有效規(guī)避潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和提高政府和公眾的接受度。這也是一項(xiàng)非常耗時(shí)和相當(dāng)艱巨的任務(wù)。一般而言，CCS場地選址通常包括2～3個(gè)階段，即初步篩選、場地選擇和場地初步描述。各國的研究在選址階段劃分上雖略有不同，但實(shí)質(zhì)內(nèi)容極其相似。本文的CCS選址屬于在國家層面或者盆地層面上的初步篩選階段的研究，且重點(diǎn)在基于環(huán)境要素的篩選框架構(gòu)建和區(qū)域環(huán)境選址分析上，現(xiàn)階段不考慮源匯匹配。

需要指出的是，上面這些CCS場地篩選方面的研究，都沒有充分考慮環(huán)境方面的約束，而是更多地側(cè)重于地下封存潛力和經(jīng)濟(jì)因素等。中國政府非常重視CCS的環(huán)境影響和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，中國環(huán)境保護(hù)部在2016年6月20日發(fā)布了《二氧化碳捕集、利用與封存環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)指南（試行）》（環(huán)境保護(hù)部，2016）。本文作者作為指南編制的主要參與人，考慮中國政府對(duì)于CCS項(xiàng)目環(huán)境影響和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)管需求，首次提出了基于中國生態(tài)保護(hù)紅線方法的CCS環(huán)境優(yōu)化選址方法，構(gòu)建CCS環(huán)境優(yōu)化選址的GIS空間分析模型，初步分析了中國二氧化碳地質(zhì)封存的環(huán)境優(yōu)化選址結(jié)果。

2015年，環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《生態(tài)保護(hù)紅線劃定技術(shù)指南》（環(huán)發(fā)〔2015〕56號(hào)）》（環(huán)境保護(hù)部，2015），完善了生態(tài)保護(hù)紅線研究和劃定方法，ERLS已經(jīng)在中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能保護(hù)、生態(tài)脆弱區(qū)保護(hù)和生物多樣性保護(hù)等領(lǐng)域發(fā)揮了非常重要的作用。ERLS的實(shí)質(zhì)是在空間上劃分不同區(qū)域管理人類活動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)生態(tài)的目的，其較好地綜合了中國自下而上和自上而下的管理特征，在中國環(huán)境空間管理中發(fā)揮越來越重要的作用。

The purpose of this paper 是借鑒ERLS思想和方法，構(gòu)建空間模型從空間上識(shí)別和評(píng)價(jià)中國不同區(qū)域開展CCS的適宜程度，為政府宏觀決策和區(qū)域CCS布局提供參考。Sections 3展示評(píng)估結(jié)果和分析；Sections 4提出政策建議和討論。

武漢漢口翻譯公司

2023年8月14日