中國二氧化碳地質封存的環(huán)境優(yōu)化選址

Abstract

CCS項目環(huán)境影響和環(huán)境風險直接影響其工程選址�？紤]中國政府對于CCS項目環(huán)境影響和環(huán)境風險的監(jiān)管需求，首次提出了基于中國生態(tài)保護紅線方法的CCS環(huán)境優(yōu)化選址方法，構建CCS環(huán)境優(yōu)化選址的GIS空間分析模型�；�于CCS可能產生顯著影響的環(huán)境要素，地下水和地表水，地表植被，人群健康等，構建評估的大數(shù)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(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、青海和內蒙古三個省，而在這三個省內巴音郭楞自治州、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項目的部署和開展。中國當前的CCS項目主要考慮CO₂源及經濟成本，對于環(huán)境問題的關注程度明顯不夠。隨著中國CCS試點工作的經驗積累和技術進步，中國正在逐步考慮全國CCS的宏觀戰(zhàn)略部署和規(guī)劃，本研究的結果，可以有效支撐決策者在宏觀和區(qū)域層面對CCS的空間布局和環(huán)境管理。

1 Introduction

CCS（Carbon Capture and Storage）技術不僅在減少化石燃料燃燒二氧化碳排放上起著關鍵作用，而且也是大幅降低很多工業(yè)生產過程中直接排放的重要選擇，其對中國低碳發(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作為一項新興的應對氣候變化技術，它在實施過程中面臨著高能耗、高投入和環(huán)境風險不確定性等嚴峻的挑戰(zhàn)。特別是CCS的地質復雜性帶來的環(huán)境影響和環(huán)境風險的不確定性嚴重地制約著政府和公眾對這一最有效的二氧化碳減排技術的認知和接受程度。

CCS的環(huán)境風險主要是指由于地質封存CO₂可能導致的環(huán)境損害，幾乎所有的環(huán)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(huán)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(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；通過蓋層的裂隙(fracture)、斷裂(rupture)或者地質斷層(fault)；通過人為因素導致的途徑，例如未進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)境風險在CCS項目的預可研階段就應該給與充分的分析與評價。

CCS項目封存場地的合理選址可以有效規(guī)避潛在的環(huán)境風險和提高政府和公眾的接受度。這也是一項非常耗時和相當艱巨的任務。一般而言，CCS場地選址通常包括2～3個階段，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，但實質內容極其相似。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，且重點在基于環(huán)境要素的篩選框架構建和區(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，而是更多地側重于地下封存潛力和經濟因素等。中國政府非常重視CCS的環(huán)境影響和環(huán)境風險，中國環(huán)境保護部在2016年6月20日發(fā)布了《二氧化碳捕集、利用與封存環(huán)境風險評估技術指南（試行）》（環(huán)境保護部，2016）。本文作者作為指南編制的主要參與人，考慮中國政府對于CCS項目環(huán)境影響和環(huán)境風險的監(jiān)管需求，首次提出了基于中國生態(tài)保護紅線方法的CCS環(huán)境優(yōu)化選址方法，構建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封存的環(huán)境優(yōu)化選址結果。

2015年，環(huán)境保護部發(fā)布《生態(tài)保護紅線劃定技術指南》（環(huán)發(fā)〔2015〕56號）》（環(huán)境保護部，2015），完善了生態(tài)保護紅線研究和劃定方法，ERLS已經在中國生態(tài)系統(tǒng)服務功能保護、生態(tài)脆弱區(qū)保護和生物多樣性保護等領域發(fā)揮了非常重要的作用。ERLS的實質是在空間上劃分不同區(qū)域管理人類活動從而實現(xiàn)保護生態(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，構建空間模型從空間上識別和評價中國不同區(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展示評估結果和分析；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