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2021年 8卷 4期
刊出日期：2021-08-20
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综述
 
       综述
1 地质调查助力碳达峰碳中和目标实现的路径浅析
李采, 郭朝斌, 李霞, 杨利超, 任舫, 何庆成
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.01
2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和是2020年我国提出的国家重大战略目标。以当前我国的二氧化碳排放及能源结构现状,要实现这一伟大目标形势十分严峻。介绍了全球碳循环过程,阐述了碳源与碳汇对于大气CO2浓度的贡献,从减源与增汇2个方面,初步分析了地质调查在推动碳达峰与碳中和目标实现中的作用与可能的贡献,并提出了地质解决路径。生态碳汇固然非常重要,但仍不能完全消除人为CO2排放,且其具有不确定性,因此,需要充分发挥地质调查作用、挖掘地质碳汇潜力,使其成为实现碳中和目标过程中不可或缺的有力支撑。
2021 Vol. 8 (4): 1-12 [摘要] ( 174 ) RICH HTML PDF (5544 KB)  ( 870 )
13 陆地生态系统碳汇在实现“双碳”目标中的作用和建议
王国胜, 孙涛, 昝国盛, 王棒, 孔祥吉
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.02
2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和(简称“双碳”)是我国对国际社会的庄严承诺,已被纳入生态文明建设的总体布局。生态系统碳汇是实现“双碳”目标的重要手段,也是林业和草原实现高质量发展的必然要求。国际有关机构对全球森林、草地和湿地生态系统的碳储量和碳循环进行了评估。自1990年以来,附件一国家(指《联合国气候变化框架公约》附件一列出的经济合作发展组织中所有发达国家和经济转型国家)对本国的碳排放和碳汇进行估算,编制了年度温室气体清单; 我国也编制了5次国家温室气体清单。这些工作对我国开展应对气候变化的研究提供了基础。提出了如下建议: 在编制“双碳” 路线图和时间表时,既要考虑我国生态系统碳汇与能源和工业领域碳排放在区域空间分布和时间维度上的差异性,也要考虑生态系统同时所具有的碳汇和碳排放的特殊性; 生态系统碳汇是碳达峰的非选项,是碳中和的必选项; 生态系统碳汇要遵循国家实现“双碳”目标的基本原则,要将生态系统碳汇作为国家生态建设和保护工程的主要目标,提高碳汇计量和监测能力,完善市场和融资机制。
2021 Vol. 8 (4): 13-19 [摘要] ( 222 ) RICH HTML PDF (1671 KB)  ( 1217 )
20 基性-超基性岩碳酸盐化固碳效应研究进展
邱添, 曾令森, 申婷婷
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.03
人为排放CO2导致全球气候变暖已经对人类生存和发展造成威胁,碳捕获与封存是世界公认的实现碳减排的主要途径之一。基性-超基性岩碳酸盐化固碳作为地质碳汇之一,是一种经济、安全且长久的碳捕获与封存方式,引起了国际社会越来越多的重视。本文阐述了自然条件下基性-超基性岩碳酸盐化反应过程,分析其固碳机理和影响基性-超基性岩碳酸盐化速率的主要因素。在此基础上,梳理并总结了目前国际上基性-超基性岩固碳技术的研究进展和典型应用实例,认为全球广泛分布的基性-超基性岩具有巨大的固碳潜力。该技术的推广和应用将对未来大气CO2减排具有重要意义。
2021 Vol. 8 (4): 20-32 [摘要] ( 170 ) RICH HTML PDF (8946 KB)  ( 119 )
       热点跟踪
33 国内外氢能发展战略及其重要意义
王朋飞, 姜重昕, 马冰
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.04
为应对世界气候变化并丰富能源供给手段,实现碳中和目标,世界主要发达国家和地区均在2020年制定了本国的氢能战略,将发展氢能产业提升到国家能源战略的高度,旨在于2030—2050年间完成CO2减排目标。详细介绍了世界各国的氢能发展战略、发展氢能在解决能源安全和生态安全中起到的作用、氢能制取的技术路线以及发展氢能带来的经济效益和社会效益,并着重介绍了地质工作在国家氢能战略部署和实施中的作用,主要包括: ①要保证充足的制氢原材料供给,需要大力勘探开发天然气、页岩气等化石能源; ②为封存制氢过程中产生的CO2,地质工作者需要对储层和盖层开展详细的地质勘查; ③在发展大规模地质储氢中发挥作用,如地下盐穴储氢、废弃油藏储氢等。结合国情,我国应大力发展从煤气化制氢到CO2管道运输,再到CO2驱油及地质封存的一体化产业链,实现经济和社会的双收益。可为我国加速推进氢能战略部署提供借鉴。
2021 Vol. 8 (4): 33-39 [摘要] ( 145 ) RICH HTML PDF (2150 KB)  ( 698 )
40 中国岩溶碳汇通量估算与人工干预增汇途径
张春来, 黄芬, 蒲俊兵, 曹建华
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.05
中国是岩溶大国,岩溶作用吸收土壤或大气CO2形成溶解无机碳,并随河流排向海洋,这是陆地碳循环的重要组成部分。中国地质调查局从2009年开始对岩溶碳汇进行探索性调查,基本查明了岩溶碳汇的作用机理、影响因素和计量方法。研究表明: 碳酸盐岩溶蚀试片、径流-水化学和回归模型等方法均揭示了中国岩溶碳汇潜力巨大; 植被恢复、土壤改良、外源水灌溉和水生植物培育等是人工干预增加岩溶碳汇的重要途径; 流域尺度岩溶碳循环及碳汇效应调查技术的应用,助力取得了岩溶碳循环地质调查和碳汇效应评价方面的理论、技术和平台建设等系列成果。值得注意的是,岩溶碳汇计量、核查和人工干预固碳增汇试验示范等方面还面临巨大挑战,这需要在“十四五”期间及以后的研究中不断攻关、完善,从而满足地质碳汇服务碳中和目标的需求。
2021 Vol. 8 (4): 40-52 [摘要] ( 224 ) RICH HTML PDF (3919 KB)  ( 241 )
53 我国海洋无碳能源调查与开发利用主要进展
薛碧颖, 陈斌, 邹亮
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.06
海洋可再生能源属于无碳能源,包括潮汐能、潮流能、波浪能、温差能、盐差能和风能等多种形式。文章介绍了国内外海洋无碳能源的开发利用现状,重点阐述了我国海洋无碳能源储量、分布及其开发利用条件,以及我国海洋无碳能源发展存在的问题和开发利用前景。开发利用海洋无碳能源符合碳中和发展需求,在能源转换中占有重要地位,对沿海和海岛经济发展、生态环境保护和海洋国防建设具有十分重要的战略意义。
2021 Vol. 8 (4): 53-65 [摘要] ( 206 ) RICH HTML PDF (5232 KB)  ( 315 )
66 高压下深海碳循环的过程及其对生命活动的影响
刘亮霆, 肖湘
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.07
目前约25%化石燃料来源的CO2被海洋吸收,缓解了人类活动对气候变化的影响。海洋通过多个概念的碳泵将大气中的CO2输送到深海。深海高压和低温的特点有利于CO2溶解,目前已经储存了相当于大气含量50倍的无机碳,另外,深海沉积物中还储存有大量甲烷水合物。认识深海中的碳循环过程,对于保护海洋固碳能力、开发固碳潜力有重要意义。总结了国内外在海洋碳库、碳输送研究方面的进展,重点讨论了深海C元素转化循环的过程以及高压对生命活动的影响。微生物驱动了深海碳循环,大部分浮游植物所包含的有机碳在沉降过程中被微生物矿化成CO2以及转化为难降解的有机碳,使深海成为巨大的、长周转时间的有机碳库; 高压能提高古菌甲烷厌氧氧化的活性,提升屏蔽海底甲烷释放的能力,同时,高压下氧化甲烷的过程中不仅产生碳酸氢盐,还产生可支持异养生物的乙酸,因此,全球甲烷厌氧氧化的通量可能被低估; 高压下细胞代谢额外产生的氨,可作为氨氧化古菌固定无机碳的潜在能量来源。总之,研究现在以及未来的人类活动对深海碳循环过程的影响以及环境效应,评估应用深海作为地球工程技术平台封存CO2的可能性,都迫切需要加深对碳循环在内的深海元素循环的认识。
2021 Vol. 8 (4): 66-78 [摘要] ( 136 ) RICH HTML PDF (2506 KB)  ( 84 )
       技术方法
79 碳中和愿景下森林碳汇评估方法和固碳潜力预估研究进展
李海奎
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.08
碳中和愿景下,加强森林的固碳增汇功能是抵消和吸纳碳排放最经济和最有效的途径。精准评估森林碳汇和预估森林固碳潜力,有助于量化森林在应对气候变化和实现碳中和愿景中的贡献。然而,森林分布的广泛性、森林生态系统结构的复杂性以及评估数据的代表性不够和方法学的差异性,造成森林碳汇评估的结果普遍存在精度低、不确定性高的问题。在界定森林碳储量、碳汇和固碳潜力等基本概念后,从森林定义、评估时空尺度、碳库选择及其基本方法等方面阐述了森林碳汇评估的方法,分析各类方法的主要特征、主要问题、优势和不足; 基于面积和生长假设情景,回顾了森林固碳潜力预估方法,重点分析了近10 a中国森林固碳潜力研究成果,预估到2030年和2060年,中国森林植被的年固碳潜力分别可达1.69亿t/a和1.48亿t/a左右的水平。最后,探讨了森林碳汇评估方法和固碳潜力预估的未来发展趋势,为不同时空尺度下森林碳汇评估和固碳潜力预估提供参考。
2021 Vol. 8 (4): 79-86 [摘要] ( 480 ) RICH HTML PDF (1196 KB)  ( 2214 )
87 咸水层CO2地质封存地下利用空间评估方法研究
刁玉杰, 马鑫, 李旭峰, 张成龙, 刘廷
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.09
咸水层CO2地质封存技术是我国实现碳中和目标的重要支撑技术,也是一项深部地下空间开发利用技术。咸水层CO2地质封存工程利用的深部地下空间,需要在确定CO2羽流、扰动边界和经济因素“三级边界”的基础上进行综合评估。以我国唯一的深部咸水层CO2地质封存项目——国家能源集团鄂尔多斯碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage, CCS)示范工程为实例,基于封存场地储层CO2羽流监测以及扰动边界的推断预测结果综合评估,认为示范工程平面上4个1'×1'经纬度范围可作为地下利用空间平面边界,垂向上以纸坊组顶界(深度约958 m)为地下封存体顶部边界,以深度2 800 m为底板封隔层底界。提出的咸水层CO2地质封存地下利用空间评估方法,能够为未来封存工程地下利用空间审批与监管提供一定参考,但也需要进一步结合已有法律法规及规模化封存工程实践完善提升。
2021 Vol. 8 (4): 87-91 [摘要] ( 121 ) RICH HTML PDF (1633 KB)  ( 397 )
92 泄漏情景下碳封存项目的环境影响监测技术方法
张成龙, 郝文杰, 胡丽莎, 刘廷, 张徽, 刁玉杰
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.10
CO2环境影响监测技术作为碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)体系的重要组成部分,贯穿整个储存过程,决定着CCUS工程的成败,对CCUS工程的有效性、持续性、安全性及碳减排效果的评估发挥着举足轻重的作用。为确保碳封存项目安全可靠运行,需要对环境影响、地层响应和CO2地下运移等多个监测指标开展全流程测量和监控。不同监测阶段、不同监测指标下CO2环境影响监测的重点会有所不同,相应的监测技术组合也略有差别。围绕地质封存中CO2泄漏监测及泄漏源监测识别问题,系统剖析了CO2环境影响监测技术的特点和应用场景,阐述了不同监测阶段、不同监测指标下CO2环境影响监测技术方法的研究进展,总结了不同泄漏情景下CO2环境影响监测技术方法的选择及其在实际应用中面临的问题,认为实时连续的监测设备研发、“大气-地表-地下”立体化快速监测技术体系以及长期有效的CO2监测管理系统构建将是CO2环境影响监测技术的发展方向。可为未来开展百万吨级碳封存工程的环境影响监测提供参考和借鉴。
2021 Vol. 8 (4): 92-100 [摘要] ( 162 ) RICH HTML PDF (3118 KB)  ( 564 )
101 国内外CO2地质封存潜力评价方法研究现状
刘廷, 马鑫, 刁玉杰, 金晓琳, 付杰, 张成龙
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.11
碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,CCS)技术作为缓解全球气候变暖、减少CO2排放的有效路径之一,其潜力评估至关重要。目前CCS技术主要包括CO2强化石油(天然气)开采封存技术、CO2驱替煤层气封存技术以及咸水层CO2封存技术3类。各类封存技术利用了不同的封存机制,其潜力评估方法也略有差别。油气藏封存和咸水层封存主要利用了构造圈闭储存、束缚空间储存、溶解储存、矿化储存等封存机制,煤层气封存主要利用了吸附封存机制。国内外学者和机构针对各类封存技术提出了相应的计算方法,依据其计算原理可归纳为4类: 物质平衡封存量计算法、有效容积封存量计算法、溶解机制封存量计算法以及考虑多种捕获机制的综合封存量计算法。通过对各类经典方法及其计算原理进行综述,剖析潜力封存量计算方法的内涵原理和应用场景,分析了CO2地质封存潜力评价方法在实际应用中面临的问题,有助于提升我国的CCS潜力评价质量。
2021 Vol. 8 (4): 101-108 [摘要] ( 277 ) RICH HTML PDF (2332 KB)  ( 839 )
109 压缩空气地质储能研究现状及工程案例分析
郭朝斌, 李采, 杨利超, 刘凯, 阮岳军, 何阳
DOI: 10.19388/j.zgdzdc.2021.04.12
压缩空气地质储能可为大规模部署风能、太阳能等间歇性清洁能源提供灵活、高效的储能方案,从而促进能源结构转型,加快碳达峰、碳中和战略目标的实现。在介绍压缩空气地质储能概念与分类的基础上,从理论分析、技术方法、经济成本等方面总结了该领域的研究现状与发展趋势,详细叙述了利用盐腔、含水层、枯竭油气田作为储气库的典型储能工程案例及关键参数与经验,分析了压缩空气地质储能在我国的应用前景和不同储气库的特性及其关键影响因素,指出不同类型储气库地质储能的适宜条件,为促进清洁能源可持续开发利用提供科学参考。
2021 Vol. 8 (4): 109-119 [摘要] ( 152 ) RICH HTML PDF (3543 KB)  ( 457 )
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22 新一轮找矿突破战略行动专刊征稿启事
22 喜讯：中国地质图书馆（中国地质调查局地学文献中心）主办的《中国地质调查》连续第3年入选“中国科技核心期刊”
22 《中国地质调查》获得来自Scopus数据库的首个CiteScore
22 《中国地质调查》2024年第2期已在我刊网站发布
22 中国地质调查局地学文献中心关于成立《中国地质调查》第一届青年编委会的通知
22 《中国地质调查》2024年第2期电子版已在中国知网发布
22 《中国地质调查》被美国化学文摘社（CAS）数据库收录
22 《中国地质调查》被中国科学评价研究中心评价为准核心学术期刊
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