二氧化碳地下封存及其泄露监测

在大力控制碳排放源头、降低碳排放量的基础上，CO2捕集、利用与封存技术（CCUS）已成为广泛关注的YZ大气中CO2浓度上升的有效方法之一。但是由于二氧化碳在封存过程中不可避免会存在气体泄漏、溢出等现象，或者在封存之后的若干年间由于地表活动或地质运动而导致封存区域岩层或土壤层出现裂痕，进而引起二氧化碳逃逸到地表大气环境中。

虽然二氧化碳在自然界中普遍存在，但如果二氧化碳浓度超过其正常浓度范围，将对生态系统产生一定的风险。我国青海省西宁市三合镇的天然二氧化碳泄漏导致了一定范围内的土壤退化，动植物死亡等，主要影响体现在：

 a. 对人体健康的影响

二氧化碳是一种生物活性气体，对人体健康的影响如下：二氧化碳浓度小于等于 1%，几乎没有影响；长期暴露于 1.5-3%的二氧化碳中，会导致生理性适应，但没有不良后果；暴露于 5%以上的二氧化碳，会发生不可逆转的影响，并可能丧失意识；二氧化碳浓度达到30%，会导致立即死亡。

b. 对动物的影响

地面动物：二氧化碳对人类的暴露临界值基本适用于地面动物。一般来说，二氧化碳浓度超过 5%会导致动物呼吸道中毒。

土壤动物：当二氧化碳浓度达到 2%时，开始出现负面的生理效应，当二氧化碳浓度大约为 15%时，影响可能会是致命的。

c. 对植物的影响

土壤或空气中的二氧化碳浓度显著增加会对植被产生有害的生理影响，二氧化碳暴露影响的临界值约为 20~30%5。根据实验结果和二氧化碳暴露程度，二氧化碳浓度变化对植物的影响范围非常宽，从植被多样性或组成的细微变化，直至植物灭绝。

d. 对微生物的影响

二氧化碳浓度高于 10%时，有些微生物会死亡，二氧化碳浓度达到 50%时通常会有显著的YZ或致命影响。二氧化碳暴露还可能会影响微生物活动和微生物总数。由于二氧化碳暴露，微生物种群可能会受到生物地球化学变化的影响，可能会改变营养物质可用性并会影响整个生态系统。

e.对地下水的影响

二氧化碳会溶于水，当浓度为 2%左右时，呈现低酸性；当超过 2%，酸性增加，具有一定的腐蚀性；当超过 6%，酸性增加具有腐蚀性，并失去灌溉作用。酸性增加将溶解一些矿物质，并析出一些金属元素，进而改变水质。

泄漏源、通道及可能受体

上述是一个可以预见到的未来二氧化碳场地泄漏导致环境影响的典型案例。因此，二氧化碳利用与封存的环境风险评估是当前 CCUS 领域研究的热点，要建立CO2地质封存过程以及封存之后的安全性和环境影响评价系统，分析评估CO2地下封存条件的可靠性和稳定性，重要的前提是在CCUS 技术实施事前、事中和事后全流程做好对封存CO2泄露和逃逸的及时准确监测和预报，这直接关系到这项技术对减缓气候变化的贡献。通过地表土壤气体通量的长期连续性监测则是对封存CO2泄露情况评估的一种直观、经济、有效方法。

部分节选自中华人民共和国生态环境部《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南（试行）》