专题 | 中国二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估
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生态环境部于2016年发布了《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南（试行）》（简称《指南》），生态环境部环境规划院面向全社会征集针对《指南》的理论探讨和实践应用，旨在进一步完善和推进《指南》。征集文章以专题的形式发表于中文核心期刊《环境工程》（2019年第二期），供决策者、研究者、实践者和社会公众参考！
《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南（试行）》实施2年（2016—2018年）评估
蔡博峰，庞凌云，曹丽斌，李琦，刘桂臻，仲平，张贤，杨扬，陈帆，李清，杨晓亮，孙彦，李杨，张徽
《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南（试行）》（简称《指南》）发布2年（2016～2018年）以来，在国际国内CO2捕集、利用与封存（CCUS）领域产生了重要影响。通过企业调研、专家研判、培训宣教、访谈测试等方法评估了其产生的效果和影响。结果表明，《指南》实施2年来，在国际标准、科学文献和国际研讨会等领域产生了重要影响，激发了中国CCUS环境风险研究热情，推动了和规范了中国CCUS示范项目建设，提高了企业和环境管理者对CCUS环境影响和环境风险的认知，提高了中国对于CCUS技术和环境的重视。并提出进一步完善《指南》、加强其内容与应用成果宣传和提高其国际影响力的建议。
图《指南》对中国CCUS项目的影响
基于U型管原理的浅层地下流体环境监测与取样技术
李琦，刘学浩，李霞颖，卢绪涛，宋然然，李小春
在能源与废弃物地下储存及地下水环境评估与污染治理等领域，为了对地下水环境进行三维高精度连续监测，中国科学院武汉岩土力学研究所开发了一种基于U型管原理的地下流体多层取样和监测装置。介绍了这种基于U型管原理的气体推动式取样装置，并与国内外多种同类型的取样技术进行对比。共开发出3种不同型号的流体取样装置，经过多次场地试验和工程检验，验证了该浅层U型管监测装备是一种性能可靠、运行稳定的浅部地层(0～200 m)取样监测设备。作为地下水环境监测平台，浅层U型管监测系统可以进行技术集成化改进并进一步增加其应用深度，后期开发前景和应用前景广阔。
图 神华CCS示范工程监测区内Cl-、Mg2+、Ca2+浓度分布
二氧化碳地质封存的环境风险评价方法研究综述
李琦，蔡博峰， 陈帆，刘桂臻， 刘兰翠
二氧化碳捕集、利用与封存是一种可以实现大规模温室气体减排的新兴技术。围绕二氧化碳地质封存过程中的环境风险, 系统地梳理了二氧化碳泄漏风险的类别与特点, 总结了二氧化碳地质封存的环境风险识别方法, 定性与定量风险评价方法等, 以期对我国开展二氧化碳地质封存项目的环境风险评价提供借鉴。
图 VEF 概念模型
澳大利亚Gorgon 二氧化碳咸水层封存项目环境风险评价方法
李琦，赵楠，刘兰翠，徐丽风
二氧化碳咸水层封存是一种可以实现大规模温室气体减排的地质工程技术。作为澳大利亚最大的二氧化碳咸水层封存工程, Gorgon 项目的环境风险评价具有非常重要的借鉴意义。围绕澳大利亚Gorgon 项目的环境风险评估方法, 系统地介绍了其评估程序和风险特点, 同时指出, 中国二氧化碳咸水层封存项目风险水平的确定要进一步依据我国封存地的敏感受体, 如人口分布、植被等具体情况考虑, 以期为我国开展类似项目提供借鉴。
图 基于风险的环境评估程序的概况
国内地质封存CO2泄露的生态影响研究
陈新新，马俊杰，李琦，薛璐，张彤，李鹏飞，史谊飞，刘丹，刘浩东
本文以回顾CCUS技术在应对全球变化中的作用为基础，梳理了国内地质封存CO2泄露的生态影响研究方法，总结了CO2泄露对土壤及其微生物、植物与作物、水质及鱼类、陆生动物影响的研究进展，分析了CO2泄漏对土壤、地表水和地下水等环境介质的影响，对植物及作物、土壤微生物、动物及鱼类等不同类型生命体的影响，以及 CO2泄漏生态监测指标筛选等不同领域研究的现状和问题; 提出了地质封存CO2泄漏对环境介质影响中的多因素、跨介质及流体流态影响机制，生态影响中的适应－抑制机制及指示性生态监测指标筛选，以及由室内外模拟到实施项目野外调查的研究方法转变三个方面的研究趋势。分析了不同领域研究的现状和问题，提出了地质封存CO2泄露的生态影响研究的方向和趋势。
超高浓度CO2对主要环境介质的影响
张徽，胡丽莎，郑长远
规模化实施CO2捕获、利用与封存( CO2 capture, utilization and storage, CCUS) 技术能够直接、有效地实现碳减排。但是由于地下地质条件的复杂多变以及技术手段的局限性, 封存于地下的超临界CO2仍会有逃逸的风险进而影响周边生态环境。回顾了国内外人工控制二氧化碳泄漏平台现状及研究内容, 重点依托青海平安天然CO2泄漏试验场地,通过模拟实验、取样测试和原位监测等技术手段,研究了超高浓度CO2对研究基地内的土壤、水及大气环境影响程度。结论认为,受高含CO2水体浸泡后,土壤理化性质发生了明显改变, 土壤中的有机质、营养元素等大幅减少; 高含CO2气体的地下水具有较低的pH值,呈酸性水,并且含有游离CO2; 对水中的CO2－3 、HCO－3 、Fe2+、Fe3+等离子影响作用较大。在开阔处,高浓度CO2泄漏经过空气混合后不会对人体产生致命影响。不同高度大气CO2日变化曲线趋势大致相同,随高度不同,大气中CO2浓度也各有变化。
图 青海省平安县野外科研基地区域位置及基地影像
塔河油田酸气回注与LO-CAT硫磺回收经济性对比
姚丽蓉，徐亮，李琦，叶帆，李霞颖
塔河油田二号联轻烃处理站原料气中酸气含量过高，需要对原料气进行脱硫处理，以满足国家排放要求。计算塔河油田酸气回注的工艺固定投资及年运行费用的上下限区间，对酸气回注工艺与LO-CAT硫磺回收工艺进行经济性对比。结果显示：塔河油田酸气回注的固定投资成本仅为硫磺回收工艺固定投资成本的80%～90%，酸气回注的运行费用仅为硫磺回收工艺运行费用的11%～24%，在不考虑酸气回注的减排补贴和硫回收工艺硫磺收益的情况下，酸气回注的经济效益优于硫磺回收工艺。
图 自循环LO-CAT脱硫工艺流程
《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南（试行）》环境风险评价流程
庞凌云，蔡博峰, 陈潇君，杨晔，刘桂臻，曹丽斌，伍鹏程
中国首个针对CCUS( 二氧化碳捕集、利用与封存) 环境风险评价的指导文件《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南( 试行) 》( 简称《指南》) , 在中国在建和已建成的CCUS 项目中发挥了重要指导作用, 但其环境风险评价流程仍然存在实用性不强、科学性不足等问题。通过系统梳理、对比分析国内外CCUS 环境风险评价流程及中国《建设项目环境风险评价技术导则》( 征求意见稿) 建设项目风险评价流程, 从流程结构优化、增加定量化评价方法、加强风险潜势预判、设定风险事故情形、采用风险预测手段等方面对《指南》提出完善建议。同时也指出CCUS 本身的不确定性加大了环境风险定量评价的难度、中国CCUS 环境风险评价流程对经济利益的关注有待加强等问题。
图 推荐的《指南》风险评价流程
基于油藏CO2驱油潜力的CCUS源汇匹配方法
汪芳，秦积舜，周体尧，杨永智
CO2捕集、利用与埋存(CCUS)商业化的关键因素是通过工业CO2排放源与油田间的源汇匹配，筛选出最具经济性的匹配方案。基于油藏驱油潜力和油田CO2驱注气的阶段开发特点，以油田可承受CO2极限成本为约束条件，CCUS商业化项目的总成本现值最小为优化目标，建立了工业CO2排放源与具有效益开发潜力油藏的CCUS源汇匹配评价流程和相关指标计算方法。并以我国东部地区某油田及附近碳源为例，筛选出可承受CO2极限成本大于150元/t的油田区块，将CCUS全生命周期划分为6个阶段，完成燃煤电厂(碳源地)与油田区块间管道布局和CO2注入井的接替(分阶段)注采规划，并发现当油价高于70美元/桶时，油田区块的平均可承受CO2极限成本接近该源汇匹配下的全生命周期CO2平均供给成本。
图 各阶段源汇匹配结果及管道布局
相关介绍
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