寻找温室气体新的归宿

寻找温室气体新的归宿

科学的发展，给世界带来了日新月异的变化，但同时也不可避免地造成了一些严重的负面影响，温室效应就是其中较为突出的一例。

自工业时代开始，在一个半世纪里，大气层里的二氧化碳含量几乎增加了1/3：由2.8×10^－4升到了3.7×10^－4。由于二氧化碳气体有利于留住地球表面辐射的热量，从而导致全球气候变暖，因此，人类就把这种现象叫做温室效应，而二氧化碳气体则被称之为温室气体。随着人们对全球气候变化可能造成危害的不断深入的认识，全世界在防止大气中二氧化碳含量不断急剧增长的重要性方面达成了共识，并计划要将二氧化碳气体浓度稳定在前工业社会的两倍水平。为此，有的国家政府设定了二氧化碳税，环境组织和某些行业也在尝试各种方法降低大气中温室气体的水平。

通常，减少温室气体排放的方法是提高能源的使用效率及转向非矿物燃料替代能源：如太阳能、风能、生物能、核能等。然而，就目前科学发展的状况和客观条件而言，我们离大范围使用非矿物燃料能源还尚有一段距离。一方面，所有可以获得的非矿物燃料能源都非常昂贵，而且可再生能源的能量密度又很低，生产相对很少的能量需要大量的土地；另一方面，石油勘探和生产技术在不断改进，并将在21世纪及可能更长的时期内为我们提供量丰价廉的矿物燃料。因此，尽管提高能源效率和能源多样化的政策对缓和气候变化是极为重要的，但它们仅仅是解决方法的一部分而已。科学家们在探索提高能源效率和增加使用无碳燃料的同时，尝试了一种减少二氧化碳排放的全新方法，即寻找到可储藏二氧化碳的储存层，使其无法再排放到大气层中。

通常储藏碳是和植物联系在一起的。随着树和普通蔬菜的生长，这些植物会从空气中不断吸收二氧化碳，并在整个生命期间都固定着这些碳。科学家估计，全球森林目前共储藏着将近一万亿吨碳。在20世纪90年代，一项有组织的碳捕集项目已在危地马拉的森林破坏区和农场进行，不需要任何管道和泵站，仅仅需要树。目前，十几个类似的项目正在大约400万公顷的林地上实施，包括美国、挪威、巴西、马来西亚、俄罗斯和澳大利亚的有关地区。然而，树木作为储碳库的潜力是有限的，要平衡目前的二氧化碳排放，人们必须每年种植相当于整个印度面积的森林。而且，植树会破坏原有的植物多样性，干扰当地社区，迫使人们重新安居。就像以前提出的许多气候变化解决方案一样，植树只有作为“减少温室气体排放全球约定”的一个组成部分才是有效的。

正因为如此，科学家们在植物储碳的同时又尝试了一种新的可能的途径：即捕获固定源（例如各种化工厂）二氧化碳，并将其注入地下或海洋。到20世纪末，将二氧化碳注入地下的技术已相当成熟，它基本上是将油气抽出地面技术的反向操作。在这方面，挪威的斯雷普勒海岸油气田开了将二氧化碳储藏于地质结构中的先河。他们的方法是先对二氧化碳进行浓缩，然后将其由井注入200米厚的砂岩层中（这类岩层原先充满了盐水）。通过这种方法，去年斯雷普勒公司捕集了将近100万吨二氧化碳，占挪威整个国家二氧化碳排放总量的3%左右。

为了确保储藏二氧化碳的过程对环境造成的危害小于不断释放温室气体所造成的危害，就地下储藏而言，储藏地的结构必须具备完整性和长期的稳定性。因为这样能够保证温室气体不会逐渐返回大气，避免在人口稠密区因二氧化碳的突然释放而造成的灾难。事实上，自然界已在美国科罗拉多大峡谷西南的一个地方把二氧化碳在地下束缚了数百万年之久，这说明地下储碳是完全可行的。

除了地下可储藏二氧化碳外，深海其实是一个更大的二拿化碳储藏库。就算人类向海洋加人两倍于前工业时代的二氧化碳气体，深海中碳含量的变化也不会超过2%。为了使海洋捕集有效果，二氧化碳必须注入100～1000米之间的海洋层，这里的海水温度极低而且黏稠，因此，海洋底层的水可能要过数/1世纪才会与表面的水混合，在这个界面的二氧化碳将被有效束缚。总之，我们将二氧化碳注入得越深，它进入大气层所需的时间就越长。

如何将二氧化碳转移到海水之中呢？通常的方法是将其溶解并稀释，这样做可使二氧化碳对当地环境的影响降到最小限度。还有一种方法是将二氧化碳注入3000米深海之下，形成所谓的二氧化碳湖。这种方法可把二氧化碳在海洋中的停留时间提到最大。在海洋捕集的过程中，可能会涉及一系列的安全问题。例如，释放二氧化碳会使海水的pH值减小，酸度自勺剧烈变动会对诸如浮游动物、细菌和海底栖息生物等不能游到酸性较低处的生物造成危害。2001年夏天，一组来自美国、日本、瑞典、挪威、加拿大和澳大利亚的研究人员将在夏威夷科纳海岸外开始一项研究，考察海洋储藏碳的技术可行性和对环境的影响。

所有这些有关碳捕获与储藏的技术都统称为“碳管理”。“碳管理”可有效地改善燃烧矿物燃料同排放温室气体之间的矛盾，从而使世界范围内的温室效应得以缓解。