给二氧化碳找到地下的“家”

　　开栏的话

　　近日，中国地质调查局按照“成果评价要以解决资源环境问题、推动科技进步、促进人才成长方面的效果为标准”的要求，评选出2014年地质调查成果奖26项，其中一等奖7项、二等奖19项，涵盖了能源、重要矿产、海洋、地质环境、信息服务等不同领域。

　　本次评出的项目成果在支撑国家解决能源、资源、环境、灾害问题，创新理论、技术和方法，提升信息集成服务能力等方面成效显著，体现了地质调查成果在应用、转化方面的效益，为新类型找矿突破、区域土地资源开发利用、解决地下水污染、地质环境问题防治示范等方面提出技术支撑和意见建议，具备显著的示范和应用效益。一等奖7项成果包括地质调查项目5项，国家863计划及国家科技支撑课题各1项。其中，能源和重要矿产勘查重大进展成果2项、基础理论研究重大进展成果1项、找矿技术方法新突破成果2项、地质环境问题取得重大效益的成果2项。

　　本版特开设《地质调查之光》栏目，对荣获2014年地质调查成果奖一等奖项目取得的成果、实施的经验及意义进行全面报道，以飨读者。

　　我国近日向联合国提交的应对气候变化国家自主贡献文件《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》中，明确了我国到2030年的减排目标：二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰；单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%至65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。

　　要实现这一目标确非易事。除了不断地采取终端治理措施减少二氧化碳的排放，二氧化碳地质储存这一直接减排大型发电厂、钢铁厂、化工厂等所排放的二氧化碳的有效技术，引起了越来越多的科学家、政治家和企业家的关注。

　　中国地质调查局开展的《全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程》项目，目前不仅全面评价了主要沉积盆地的二氧化碳地质储存潜力与适宜性，圈定出一批二氧化碳地质储存目标靶区，而且与神华集团合作，成功实施了我国首个煤基全流程深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程，初步形成了我国二氧化碳地质储存基本理论和技术方法体系，为我国二氧化碳地质储存提供了科学、技术和工程依据，也为我国实现二氧化碳减排目标提供了有力支撑。

　　应对气候变化的中国地质响应

　　二氧化碳地质储存，就是将二氧化碳从工业或相关能源的源分离出来，注入到地下深处具有适当封闭条件的地质构造中储存起来，使之长期与大气隔离。该技术的雏形，源于20世纪70年代美国用二氧化碳驱油来提高石油采收率技术，经过近40年的研究和实践，逐步发展成为减少温室气体排放、减缓全球气候变暖的重要技术手段之一。

　　中国把积极应对气候变化作为经济社会发展的一项重大战略，党中央、国务院多次下发有关文件，推动二氧化碳捕集、利用和封存试验示范，并对相关人才建设、资金保障和政策支持等作出安排。中国地质调查局对二氧化碳地质储存的研究，始于2005年。时任中国地质调查局副局长的张洪涛在《中国地质》上发表了《中国二氧化碳地质埋存条件分析及有关建议》一文，正式提出了加强中国二氧化碳储存地质条件调查和相关重大科技问题研究的建议。在此之后，中国地质调查局水文地质环境地质部密切跟踪国外二氧化碳地质储存研究进展，并组织中国地质调查局水文地质环境地质调查中心着手开始地质调查项目立项可行性研究工作。

　　历经3年多的准备，中国地质调查局首个二氧化碳地质储存地质调查工作项目《我国二氧化碳地质储存潜力评估与关键技术研究》于2009年正式立项。随后，二氧化碳地质储存地质调查工作得以全面推进，地调局水环部指导水环地调中心立项并组织开展了《全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程》计划项目，旨在全面评估我国二氧化碳地质储存潜力，储备二氧化碳地质储存技术，从而为我国利用碳储技术应对气候变化提供地学技术支撑。

　　二氧化碳地质储存囊括地质学、水文地质学、储层地质学等学科，是一门综合性极强的地质工作。《全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程》计划项目实施3年间，中国地质调查局根据工作需要下设了7个工作项目和42个专题，调集了水环地调中心、吉林大学、青岛海洋地质研究所等20余家专业调查队伍与科研院所近300名专业技术人员联合攻关，实现了我国二氧化碳地质储存技术研究的重大突破，同时也为二氧化碳地质储存全流程技术环节培养了一批专业技术人才。

　　我国二氧化碳地质储存潜力已摸清

　　把二氧化碳“埋”在地下，必须选择适宜的场地，并保证其地质安全性和环境安全性。

　　针对深部咸水层、油田、气田和煤层四种储存二氧化碳的主要介质，《全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程》项目组分别进行了储存潜力计算关键参数和计算方法，构建了包括地质安全性、储存规模、社会环境风险和经济适宜性四大约束指标在内的选址指标体系，并提出了多尺度目标逼近选址方法，首次制定出符合我国地质条件的潜力与适宜性评价方法。在鄂尔多斯盆地、河套盆地和重庆合川地区等典型地区开展的二氧化碳地质储存选址实践，不仅为二氧化碳地质储存示范工程场地筛选、调查勘查与评价提供了技术支撑，也为今后同类工程场地选址积累了技术和经验。

　　通过对全国区域级和盆地级二氧化碳地质储存的基础地质条件、研究程度和资源潜力、社会经济条件、地壳稳定性、地热地质条件、预测潜力、储存适应性等的评价，编制了11张1∶500万专题性图件，基本摸清了我国二氧化碳可储存区域、储存潜力及储存目标靶区分布情况。

　　为提升项目成果社会化服务水平，项目组挑选出碳源分布密集、地质资料研究程度较高的松辽、渤海湾、四川、鄂尔多斯、准噶尔、珠江口等38个盆地，编辑出版了《中国主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价图集》，为制定中国二氧化碳地质储存规划和宏观决策提供依据，为相关科研机构、企业开展二氧化碳地质储存提供科学基础数据，向社会普及二氧化碳地质储存地学知识。

　　为保障二氧化碳地质储存工程的安全性，项目组搭建了二氧化碳地质储存实验室和原位试验场科研平台，构建了二氧化碳地质储存“大气—地表—地下”立体监测技术方法体系,探索性地提出了二氧化碳地质储存盖层力学稳定性、环境影响与安全风险评价技术方法。项目实施期间，自主研发的深层pH值原位监测系统，突破了制约深层原位监测的低功耗、耐压、耐腐蚀等技术难题，填补了国内pH值深层原位监测技术空白，满足了1500米以深的二氧化碳储盖层监测的要求；研制出的深部井下狭窄空间原位流体U形管取样器，为二氧化碳地质储存监测和科学研究提供了重要装备保障，具有广阔的推广应用前景。

　　首个深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程成功实施

　　在我国盆地级二氧化碳地质储存潜力构成中，深部咸水层的储存潜力占到95%。

　　2010年，在内蒙古伊金霍洛旗，中国地质调查局与神华集团合作实施我国首个深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程，实践了二氧化碳地质储存全流程工程技术，标志着我国完成了深部咸水层二氧化碳地质储存后续工程的技术储备。截至2015年5月中旬，示范工程已成功注入30万吨二氧化碳，未发现二氧化碳泄漏及对周边环境的影响。目前，示范工程及相应的科学研究与技术开发仍在进行中。

　　通过示范工程的实施，项目组基本明确了深部咸水层二氧化碳地质储存的机理，并成功研发出具有国际先进水平的二氧化碳地质储存模拟系统，为二氧化碳地质储存技术方案优化设计与效果评估提供了基础平台。

　　在上述成果的基础上，项目组还搭建起功能齐全的全国二氧化碳地质储存地理信息系统管理平台，首次建立了二氧化碳动态监测数据库和pH值深层监测控制管理平台，并建立了全国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价与示范工程数据库。

　　这些成果的取得，标志着我国在二氧化碳地质储存研究领域与发达国家的差距正在一步一步缩小。

　　目前，该项目部分成果已被中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、天大资源（中国）有限公司、中电投远达环保工程有限公司、青海省水文地质工程地质环境地质调查院等企业和科研院所，用于浙江、内蒙古、青海、重庆、安徽、广西等地的电厂二氧化碳地质储存选址和当地应对气候变化规划的实际工作中。

　　专家点评

　　由中国科学院院士袁道先、国务院原参事王秉忱教授等专家组成项目成果评审专家组认为，该项目成果资料扎实，依据充分，结论可靠；建立的二氧化碳地质储存技术方法体系，可为我国今后二氧化碳地质储存提供科学、技术和工程依据；项目成果总体上达到国际先进水平，部分成果达到国际领先水平，成果质量评定等级为优秀级。

　　袁道先院士认为，项目组研发的pH值深层原位自动监测系统、CO2-GSM数值模拟软件等成果已达到国际领先水平。