科技之春 | 科普公益活动
二氧化碳是大气中的主要温室气体，温室气体会截留从地面上反射的太阳光，因此大气中高浓度的二氧化碳含量会迫使全球气候变暖，导致洪水、严重的热带风暴、沙漠化和热带地区扩大等问题。二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)是国际公认的能够实现大规模快速碳排减的技术解决方案，也是我国应对气候变化、迈向“碳中和”的必然选择。本期科普活动，我刊特邀西北大学地质学系张小莉教授，解读二氧化碳如何“安家”咸水层。敬请阅读——
二氧化碳地质封存概念图
二氧化碳地层构造封存示意图
二氧化碳残余/束缚封存示意图
（王万福，2013；Global Institute Publication，2019）
CO2运移过程中遇到细小孔隙，受毛细管力作用CO2浮力不足以克服孔隙喉道毛细管突破压力，从连续相中分离出来并被长久吸附滞留在岩石孔隙喉道内而被封存。
随着CO2在孔隙中扩散，CO2部分以分子形式溶于地下水，部分以化学溶解形式溶解在地下水中，溶解于地下水的二氧化碳生成碳酸。碳酸电离产生HCO3-和H+，使水溶液呈酸性。溶解量大小决定于封存体的温度、压力和盐度等。
注入咸水层的CO2从溶解直到与岩石发生反应过程链如下所示
对于存在完整圈闭的咸水层，从储层低处注入二氧化碳有助于羽流上升，有效充注充满咸水层。该场所封存二氧化碳过程中，以结构封存为主，同时也伴有残余封存和溶解封存，后期可能存在矿化封存。
CO2咸水层结构封存、残余封存及溶解、矿化封存示意图
（据丁仲礼，2022，修编）
经过前期的精心挑选与后期的细心施工，CO2定能在咸水层中安全安家，从而实现减碳、去碳目标，还人类一个清洁的居住环境。
张小莉, 李亚军, 冯淳, 等. 榆林—神木地区CO2咸水层封存甜点优选[J]. 西北大学学报（自然科学版）, 2023,53(6):900-912.
张小莉
教授
西北大学地质学系教授，工学博士，博士生导师。教育部地质类教学指导委员会委员，陕西省教学指导委员会委员，陕西省石油学会第八届理事会理事，陕西省石油学会非常规油气勘探与开发专业委员会委员，陕西省石油学会测井技术专业委员会委员，中国石油学会、地球物理学会会员；国家重点学科“矿产普查与勘探”、教育部创新团队“能源盆地油气地质”骨干成员，陕西省重点学科“地球探测与信息技术”的学科带头人；主持国家“863”课题及专题、国家科技重大专项课题及专题、国家科技支撑计划重大项目专题、企业重点科技攻关项目等多项；发表论文80篇，授权国家发明专利５项，出版学术专著2部；“ 鄂尔多斯盆地中部延长组下组合找油突破的勘探关键技术”获国家科学技术进步奖二等奖，2015年获陕西省科学技术奖１项，2018年获“科学中国人年度人物”荣誉称号。
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