中国二氧化碳地质封存的环境优化选址

Abstract

CCS项目环境影响和环境风险直接影响其工程选址。考虑中国政府对于CCS项目环境影响和环境风险的监管需求，首次提出了基于中国生态保护红线方法的CCS环境优化选址方法，构建CCS环境优化选址的GIS空间分析模型。基于CCS可能产生显著影响的环境要素，地下水和地表水，地表植被，人群健康等，构建评估的大数据集。在1km空间分辨率的基础上，开展评估分析。结果显示，结果显示，环境适宜性较高的Ⅳ和Ⅲ区域面积分别为620,828平方千米和156,616平方千米，主要分布在中国的新疆、青海和内蒙古三个省，而在这三个省内巴音郭楞自治州、和田地区、阿克苏地区、呼伦贝尔、锡林郭勒盟等地级行政单位的环境适宜性Ⅳ的面积不仅大，而且连片分布，有利于CCS项目的部署和开展。中国当前的CCS项目主要考虑CO₂源及经济成本，对于环境问题的关注程度明显不够。随着中国CCS试点工作的经验积累和技术进步，中国正在逐步考虑全国CCS的宏观战略部署和规划，本研究的结果，可以有效支撑决策者在宏观和区域层面对CCS的空间布局和环境管理。

1 Introduction

CCS（Carbon Capture and Storage）技术不仅在减少化石燃料燃烧二氧化碳排放上起着关键作用，而且也是大幅降低很多工业生产过程中直接排放的重要选择，其对中国低碳发展和新型城镇化过程中具有重要的意义。近10年来，CCS技术发展迅猛，已被证明可行并在世界各地得到了利用。CCS作为一项新兴的应对气候变化技术，它在实施过程中面临着高能耗、高投入和环境风险不确定性等严峻的挑战。特别是CCS的地质复杂性带来的环境影响和环境风险的不确定性严重地制约着政府和公众对这一最有效的二氧化碳减排技术的认知和接受程度。

CCS的环境风险主要是指由于地质封存CO₂可能导致的环境损害，几乎所有的环境风险都和CO₂泄漏相关。CO₂地质封存的泄漏主要是指封存于地下CO₂向上移动至近地表，从而产生环境影响。当CO₂注入到地下储层中时，其可能会通过如下途径发生泄漏：通过低渗透率的盖层(caprock)（例如页岩(shale)）的岩石空隙泄漏；CO₂通过不整合面(unconformity)（位于不同地质年代的岩石层之间显示沉积作用(deposition)非连续性的侵蚀面）或者岩石空隙(rock pores)横向移动；通过盖层的裂隙(fracture)、断裂(rupture)或者地质断层(fault)；通过人为因素导致的途径，例如未进行完整密封的钻井或者废弃油井等(IPCC, 2005)。这些潜在的泄漏通道和环境风险在CCS项目的预可研阶段就应该给与充分的分析与评价。

CCS项目封存场地的合理选址可以有效规避潜在的环境风险和提高政府和公众的接受度。这也是一项非常耗时和相当艰巨的任务。一般而言，CCS场地选址通常包括2～3个阶段，即初步筛选、场地选择和场地初步描述。各国的研究在选址阶段划分上虽略有不同，但实质内容极其相似。本文的CCS选址属于在国家层面或者盆地层面上的初步筛选阶段的研究，且重点在基于环境要素的筛选框架构建和区域环境选址分析上，现阶段不考虑源汇匹配。

需要指出的是，上面这些CCS场地筛选方面的研究，都没有充分考虑环境方面的约束，而是更多地侧重于地下封存潜力和经济因素等。中国政府非常重视CCS的环境影响和环境风险，中国环境保护部在2016年6月20日发布了《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南（试行）》（环境保护部，2016）。本文作者作为指南编制的主要参与人，考虑中国政府对于CCS项目环境影响和环境风险的监管需求，首次提出了基于中国生态保护红线方法的CCS环境优化选址方法，构建CCS环境优化选址的GIS空间分析模型，初步分析了中国二氧化碳地质封存的环境优化选址结果。

2015年，环境保护部发布《生态保护红线划定技术指南》（环发〔2015〕56号）》（环境保护部，2015），完善了生态保护红线研究和划定方法，ERLS已经在中国生态系统服务功能保护、生态脆弱区保护和生物多样性保护等领域发挥了非常重要的作用。ERLS的实质是在空间上划分不同区域管理人类活动从而实现保护生态的目的，其较好地综合了中国自下而上和自上而下的管理特征，在中国环境空间管理中发挥越来越重要的作用。

The purpose of this paper 是借鉴ERLS思想和方法，构建空间模型从空间上识别和评价中国不同区域开展CCS的适宜程度，为政府宏观决策和区域CCS布局提供参考。Sections 3展示评估结果和分析；Sections 4提出政策建议和讨论。

武汉汉口翻译公司

2023年8月14日