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碳封存

发布时间:2023-04-10人气:12680

碳封存是从大气中捕获、保护和储存二氧化碳的过程。这个想法是为了稳定固态和溶解形式的碳,这样它就不会导致大气变暖。该过程显示出减少人类“碳足迹”的巨大希望。碳封存主要有两种类型:生物类型的碳封存和地质类型的碳封存。


什么是碳?

在许多方面,碳就是生命。一种化学元素,如氢或氮,碳是生物分子的基本组成部分。它以固体、溶解和气体形式存在于地球上。例如,碳存在于石墨和金刚石中,但也可以与氧分子结合形成气态二氧化碳 (CO2)。


二氧化碳是自然界和人类活动产生的一种吸热气体。人为的二氧化碳来源包括燃烧化石燃料,例如用于发电和运输的而燃烧煤炭、天然气和石油产生的二氧化碳。土地的变化、海洋生物、有机物分解和森林火灾也会释放二氧化碳。


大气中二氧化碳和其他温室气体的积聚会捕获热量并导致气候变化。


学习如何捕获和储存二氧化碳是科学家希望推迟大气变暖影响的一种方式。这种做法现在被科学界视为解决气候变化的重要组成部分。


碳封存的类型


(一)生物碳封存


生物碳封存是将二氧化碳储存在草原或森林等植被以及土壤和海洋中。


1. 海洋


海洋每年吸收大约 25% 的人类活动排放的二氧化碳。


碳在海洋中双向流动。当二氧化碳从海洋释放到大气中时,它会产生所谓的正大气通量。负通量是指海洋吸收二氧化碳。将这些通量视为吸气和呼气,这些相反方向的净效应决定了整体效应。


海洋中较冷和营养丰富的部分能够比温暖的部分吸收更多的二氧化碳。因此,极地地区通常用作碳汇。到 2100 年,预计全球大部分海洋将由二氧化碳组成,这可能会改变海洋化学成分并降低水的 pH 值,使其酸性更强。


2. 土壤


植物通过光合作用将碳隔离在土壤中,并可作为土壤有机碳 (SOC) 储存。农业生态系统可以降低和消耗 SOC 水平,但这种碳赤字为通过新的土地管理实践储存碳提供了机会。土壤也可以以碳酸盐的形式储存碳。当二氧化碳溶解在水中并渗透到土壤中,与钙和镁矿物质结合,在沙漠和干旱的土壤中形成“钙盐”时,这种碳酸盐会在数千年的时间里形成。


碳酸盐是无机物,能够储存碳超过 70,000 年,而土壤有机质通常储存碳数十年。科学家们正在研究通过向土壤中添加细碎的硅酸盐来加速碳酸盐形成过程的方法,以便更长时间地储存碳。


3. 森林


全球约 25% 的碳排放被森林、草原和牧场等植物丰富的景观所捕获。当树叶和树枝从植物上脱落或植物死亡时,储存的碳要么释放到大气中,要么转移到土壤中。野火和森林砍伐等人类活动可能导致森林作为碳汇的减少。


4. 草原


虽然森林通常被认为是重要的碳汇,但由于近年来气温上升以及干旱和野火的影响,加州雄伟的绿色巨人更多地充当了碳源。根据加州大学戴维斯分校的研究,草原和牧场比现代加利福尼亚的森林更可靠,主要是因为它们不会像森林那样受到干旱和野火的严重打击。与树木不同,草原将大部分碳吸收到地下。当它们燃烧时,碳会固定在根部和土壤中,而不是留在叶子和木质生物质中。森林有能力储存更多的碳,但在气候变化导致的不稳定条件下,草原更具弹性。


(二)地质碳封存


地质碳封存是将二氧化碳储存在地下地质构造或岩石中的过程。通常,二氧化碳从工业来源(例如钢铁或水泥生产)或能源相关来源(例如发电厂或天然气加工设施)中捕获,然后注入多孔岩石中进行长期储存。

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