方星;孙健;魏永霞
【摘 要】气候变化是当今全球面临的重大挑战,它不仅是重大的科学问题,也是重大的政治问题.遏制气候变暖,拯救地球家园,是全人类共同的使命.我省处于工业化加速期,高能耗行业比重高,未来面临巨大的二氧化碳减排压力.加大产业结构调整、利用低碳技术改造和提升高碳产业固然是非常重要的技术措施,但地质碳汇也是二氧化碳减排的一条重要渠道.岩溶碳汇效应显著,土壤固碳潜力巨大,在二氧化碳减排和缓解温室气体效应的研究计划中,加强地质研究已是不容回避的重大科学问题. 【期刊名称】《安徽地质》
【年(卷),期】2010(020)002
【总页数】5页(P81-84,89)
【关键词】地质碳汇;潜力;CO2地质储存;安徽省
【作 者】方星;孙健;魏永霞
【作者单位】安徽省地质矿产勘查局,安徽,合肥,230001;安徽省地质环境监测总站,安徽,蚌埠,233000;安徽省地质环境监测总站,安徽,蚌埠,233000
【正文语种】中 文
【中图分类】P66
组织芯片拯救地球家园，是全人类共同的使命。我省处于工业化加速期，高能耗行业比重高，未来面临巨大的二氧化碳减排压力。加大产业结构调整、利用低碳技术改造和提升高碳产业固然是非常重要的技术措施，但地质碳汇也是二氧化碳减排的一条重要渠道。岩溶碳汇效应显著，土壤固碳潜力巨大，在二氧化碳减排和缓解温室气体效应的研究计划中，加强地质研究已是不容回避的重大科学问题。
在碳循环研究中，我们把释放二氧化碳的库称为源（source），吸收二氧化碳的库称为汇（sink）。地质碳汇主要指地壳表层的岩、土、水吸收、固定二氧化碳的活动、过程和机制。
在既有的科学研究中，生物圈系统的碳汇已为人们所熟知。借助于光合作用，发生在生态系统的碳转化，昼夜不息，在各类碳元素转化形式中其速率最快。然而，所有生态系统碳汇的产物将化身为有机质进入岩石圈碳循环，相对而言，这一过程显得漫长且人们知之甚少。电子签章生成
地球是一个巨大的碳库，地球上的碳元素分别以不同的形态分布于地球表层的大气圈、生物圈、水圈和岩石圈系统中，在四个圈层中，岩石圈是最大的碳库。岩石圈中的无机碳主要以碳酸盐岩形式存在，地质历史时期碳酸盐岩的碳储存量高达61×1015t，占全球碳总量的99.5%。在地球早期的演化历史中，岩浆岩风化过程中从大气中回收高浓度的二氧化碳[1]，与金属离子结合形成了各类碳酸盐岩，地球表层2000多万平方公里的广泛区域都分布着这类岩石。
坐便轮椅>电机风罩岩石圈中的有机碳是参与大气圈二氧化碳交换、影响全球气候变化的主要碳形态。这些碳主要赋存在土壤中，土壤有机碳储量巨大。研究者估算，陆地土壤碳储量约为1200～2500Pg，是大气碳库的2倍，陆地生物量的2～3倍。
目前，国际地质碳汇研究集中在两个方面：一是研究地壳表层的岩、土、水吸收存储二氧
化碳的机理和潜力；二是研究二氧化碳地下封存关键技术。
我省处于工业化中期，产业以资源型为特征；生产以劳动密集型为主体；工业以高能源消耗、地质环境严重破坏、高二氧化碳排放为代价。我省煤炭、有金属选冶、火电等传统能源开发利用承载着安徽几十年的发展，但也在很大程度上影响了人民的生存环境。据统计，我省2008年能源消费量达8341.6×104t标准煤，温室气体排放量约为29761.75×104t，占全省二氧化碳排放总量的75%左右。此外占较大比例的是水泥孰料制造过程中的排放。我省减缓温室气体排放的目标与任务是：到2010年，努力实现万元生产总值能耗比2005年降低20%；力争到2015年，万元生产总值能耗至少降低15%。因此我省二氧化碳减排任务非常艰巨。
面对巨大的减排压力，摸清我省地质系统中碳储量家底，查明地质碳汇潜力和二氧化碳地下储存潜力对我省二氧化碳减排将具有举足轻重的作用，伴随国内外研究的升温，在我省开展此项研究工作已刻不容缓。
按照国土资源部的部署要求，地矿部门必须有所作为，要在地质碳汇和二氧化碳地下封存方面做出贡献，为低碳经济提供技术支撑。
2.1 地质系统中的碳储量
地质系统中碳储量研究应该是地质碳汇研究的基础问题，家底不清将成为困扰许多研究工作的障碍。
为了解地质系统中的碳汇作用，美国地质调查局上世纪90年代启动了密西西比河流域的碳计划[2]，耗资10×108USD，在这个占据美国领土40%的大流域中，以小流域分期分批推进的方式持续进行监测研究。
储存在岩石和地下水中的碳主要是无机碳，分布稳定，仅部分参与碳交换，易于查清，但专门研究却开展的极少。地下水碳汇的研究刚刚起步，关注度较低。土体中的碳储量研究主要局限于表层土壤层，尤其是土壤有机碳的研究，国内外科学家已开展多年，取得了许多积极的进展。现有研究成果表明，土壤是地球表层系统参与全球碳循环及影响全球气候变化的主要碳储库，土壤有机碳问题在全球变化研究中具有重要的战略意义。土壤碳库活跃度大。有学者研究认为土壤有机碳库变化0.1%将导致大气圈二氧化碳浓度1mg/L的变化，全球土壤有机碳10%转化为二氧化碳，其数量将超过30年来人类二氧化碳总量排放。中国国土面积占世界的1/15，土壤有机碳库储量仅为500×108～1000×108t，远低于世界
平均水平。a7075
中国地质调查局近年来对四川、湖南、吉林、江苏、陕西、河北六大区域160×104km2国土面积开展了土壤地球化学调查，资料表明：0～1.8m深度土壤碳储量估算最高的四川省是24813 t/km2，最低的河北省为10525t/km2。据此粗略估算，中国大陆在深度范围0～1.8m平均土壤碳储量为1533 t/km2；土壤平均碳密度为48.8 t/hm2，低于美国的50.3 t/hm2、欧盟的70.8 t/hm2。
南京农业大学许兴旺等利用全国第二次土壤普查资料[3]，研究了安徽省不同土地类型表层土壤的有机碳密度。研究结果表明，安徽省土壤平均有机碳密度为31.64± 16.39 tC/hm2，其中林地为36.36±18.75 tC/hm2，旱地为17.58±6.07 tC/hm2，水稻土耕层有机碳密度为27.7±6.72 tC/hm2，犁底层有机碳密度为14.11±6.44 tC/hm2。林地表层土壤有机碳密度高于全省表层土壤平均有机碳密度，旱作表层土壤有机碳密度则低于全省平均值。有机碳密度的大小顺序为：林地＞水稻土耕层＞旱地。安徽省表层土壤有机碳储量分布也表现为：林地＞水稻土＞旱地。表层土壤有机碳总量达 0.28Pg，其中林地占50 % ，水稻地占23 % ，而旱地只占 18 %。
土壤是在气候、母质、生物、地形、时间和人为作用等众多因素影响下形成的，其中有机碳总体分布呈不均匀状态。土壤有机碳含量与土壤类型、生态系统、土地利用方式等有关，还取决于净生物输入量、耕作方式和有机碳稳定性等众多因素[2]。因此，目前土壤碳储量计算结果误差较大，所有成果还局限于粗略估算。因此，我省地质系统中碳家底的调查还有许多工作待做。
2.2 地质系统中的碳循环
地质系统在昼夜不停地参与全球碳循环。二氧化碳从岩石圈进入大气圈叫地质碳源，二氧化碳从大气圈进入岩石圈叫地质碳汇，地质系统即是全球最大碳源，也是全球最大的碳汇。
地壳岩石中平均含有0.27%的碳，约有6.55×1020 t，其中73%是以碳酸盐岩（海相碳酸盐岩、沉积碎屑岩中碳酸盐胶结物以及泥质岩中碳酸盐矿物）和幔源碳的形式存在[4]，其余部分以石油、天然气、煤等各种有机碳形式存在。在各种内外营力作用过程中（如脱碳气、氧化、热裂解、微生物降解等），碳以水溶气相、油溶气相、连续气相、连续液相等各种形式迁移或转化，最终以二氧化碳等气体形式通过地下水、油（气）田、地热区、活
动断裂带和火山活动不断地释放到大气圈，构成地质系统中的碳源。
消声室制作地壳表层的岩石在风化、溶蚀过程中不断吸收大气圈中的二氧化碳，以及土壤在形成过程中，不断地积存来源于生命的物质，构成了地质系统中的碳汇。地质碳汇研究目前主要集中在岩溶碳汇和土壤碳汇两个方面。中国地质科学院桂林岩溶研究所袁道先院士就先后领衔4项联合国教科文组织资助的国际地质对比计划，其中，1994年～1999年主持的“岩溶作用与碳循环”项目，对岩溶碳汇效应作了深入研究。国内外岩溶地质观测资料显示，现代的岩溶作用对大气二氧化碳具有显著的捕获回收效应，全球碳酸盐岩溶解回收大气二氧化碳的速率每年超过6×108t碳。袁先生给了一个形象的数据：1t的石灰岩溶蚀，能够从大气中回收120kg的碳[5]。土壤碳循环相当复杂，土壤中的有机碳与大气圈二氧化碳频繁地进行着交换，土壤表层生物残体源源不断地进入土壤层构成碳汇，而土壤中植物根系的呼吸、微生物对土壤有机质的分解又源源不断地向大气释放二氧化碳，这种交换量非常巨大，大约占陆地表层生态系统碳储量的2/3。可以说，土壤碳库是地球系统处于活跃状态的最大碳汇，同时也是温室气体的主要碳源。
