喀斯特地区水库回水区夏季水体二氧化碳分压变化特征及交换通量研究

为了解万峰湖水库回水区夏季水体溶解CO_2变化规律及水体"源/汇"特征,于2016年夏季对万峰湖回水区水体溶解CO_2分压进行走航监测,现场利用水质参数仪测定水体物化参数,其余水质参数于实验室进一步测定分析。结果表明:回水区表层水体pCO_2值变化范围在150.58~220.05Pa之间;水体剖面上,表层水体pCO_2值最低,随水体深度增加pCO_2值逐渐增大,在80 m处到达最大值;回水区不同于大部分云贵高原湖泊和水库,水体pCO_2表现为过饱和状态,经研究分析认为回水区周围环境、水体自身富氧条件与水体中大量物质分解是引起这一现象的主要原因;利用相关公式计算,回水区CO_2释放通量为27.4~44.2mmol·(m~2·d)~(-1),均值为37.1 mmol·(m~2·d)~(-1),水体表现为大气CO_2的"源"。     

水库地区的水岩作用及其地质环境影响

本文综述了水库地区水环境系统的变化及水岩作用类型和机制, 在此基础上讨论了水库区地质环境的变化和环境灾害的发生, 提出以水环境变化和水岩作用为中心的水库地质环境评价和灾害预测的研究方向。     

CO2-ECBM技术的环境效益评价模型研究

为解决能源需求与温室气体减排之间的矛盾,采取CO2地质储存方案。地质储存CO2的方法有：非开采煤层储存;含盐贮水层储存;海底储存;地面储存。建立环境效益评价模型,对CO2注入非开采煤层提高煤层气采收率的储存方法进行环境效益评价。结果证明,模型可行,非开采煤层储存CO2的环境效益显著。     

中国CO2地质埋存条件分析及有关建议

化石燃料燃烧产生的温室气体导致全球气候变暖是人类共同面临的重大环境问题.本文提出减排大气CO2含量最为现实和有效的对策是采取CO2地质埋存技术.在总结国际CO2地质埋存研究成果的基础上,全面分析了中国适宜CO2埋存的地质条件和潜在的埋存区域.初步估算,中国CO2地下贮存总容量约为14548×108t.建议近期加强中国CO2埋存地质条件调查和相关重大科技问题的研究.     

CO2气体测量方法在低山丘陵区隐伏矿勘查的试验研究

为了研究CO2气体测量方法在低山丘陵区隐伏矿勘查的应用效果,采用改进的CO2快速分析仪分别对湖南黄金洞金矿区金枚矿段和梨树坪矿段进行了CO2气体测量试验性研究和面积性测量研究.结果 表明,CO2气体测量方法在低山丘陵区能够发现深部隐伏矿和构造信息,并为梨树坪矿段圈定了3个找矿靶区,具有重要的实际意义,为我国覆盖区隐伏矿勘查突破积累了数据和经验.     

中国CO2地质埋存关联技术的现状

CO2地质埋存是减少CO2净排放量的有效措施之一。CO2地质埋存技术在发达国家已有十几年的研究历史。目前,我国这方面的研究工作刚刚起步,因此,很有必要对我国CO2地质埋存的技术现状进行调查。CO2地质埋存过程主要包括3个要素：从发电厂或者工业生产过程中回收CO2;将CO2运送到埋存场地;CO2注入与埋存。其中的很多技术在现有工业以及石油、天然气开采等行业中已经存在。对我国现有工业以及石油、天然气开采等行业中涉及到的CO2回收、运输以及注入与埋存等技术的现状进行了初步调查,并与国外进行对比。结果表明,我国CO2地质埋存技术现状与国外存在一定的差距,但还是有一定的技术基础,尤其是在CO2回收与注入方面有一定的实践经验。     

太湖梅梁湾温室气体(CO2,CH4和N2O)浓度的昼夜变化及其控制因素

营养盐载荷增加、富营养化以及全球增温等对湖泊温室气体的影响目前认识还很有限,原因之一在于对湖泊温室气体产生的动力过程了解不够深入,缺少高时间分辨率的现场观测数据。为了解决这一问题,在富营养的太湖梅梁湾水体,每一小时收集一个样品,直接分析N2 O和CH4饱和度、CO2分压(pCO2)以及其他地球化学参数。在7月份的观测中,N2 O和CH4显示出显著的昼夜变化规律。相关性分析表明,有机质降解是调节湖泊N2 O和CH4变化的重要因素之一。虽然人为活动是控制湖泊温室气体大规模变化的主要因素,但沉积物-水界面的生物地球化学过程对温室气体浓度在短时间尺度上的变化有着重要的影响。研究结果揭示了湖泊温室气体除了受人为活动影响外,湖泊自身的生物地球化学过程也是重要的调控因素之一。     

黄骅坳陷新生代构造活动对无机成因CO2气藏控制作用的研究

通过研究黄骅坳陷新生代的构造活动,对黄骅坳陷无机成因二氧化碳气藏的形成与分布特征进行分析,发现黄骅坳陷无机成因CO2成藏与断裂和岩浆活动密切相关。新生代的NE—NEE向的伸展断裂为幔源型二氧化碳提供了良好的通道,尤其是在这些NE—NEE向伸展断裂与NW向断裂的交汇处,有利于二氧化碳的运移和聚集;同时这些伸展断裂往往是地热较高的区域,有利于热变质成因二氧化碳的生成;岩浆作用不仅可以直接释放来自幔源的二氧化碳气体,而且岩浆作用带来的地热也可以促进碳酸盐岩的热变质作用,释放二氧化碳。同时,黄骅坳陷新生代断裂和岩浆活动的迁移性特点形成了无机成因二氧化碳气藏地域分布特征。     

中国东部橄榄岩包体和榴辉岩中CO2流体包裹体的碳同位素组成

应用阶段段加热技术,对中国东部新生代玄武岩中的橄榄岩包体和大别造山带超高压榴辉岩进行了裹体ＣＯ２的碳同位素组成测定,结果表明,榄岩的δ＾１３Ｃ值变化较大,从－２２．８％到＋０．７‰到＋４．６‰,同样明显不同于前人报道的低δ＾１３Ｃ值（－３０‰２０～－２０‰）特征,大别造山带榴辉岩的δ＾１３Ｃ变化从－１８．５‰到＋４．６‰,同样明显不同于前人报道的低δ＾１３Ｃ值（－３０‰～－２０‰）特征。榴辉;岩的     

中国岩溶作用产生的大气CO2碳汇的分区计算

根据中国岩溶碳汇计算的需要,将我国岩溶地区划分为南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区4种类型区,各区的岩溶面积分别为56.48万km2、32.58万km2、55.60万km2和200.1万km2。各区岩溶水的径流模数和岩溶作用强度存在差异,南方岩溶区比其他区的岩溶作用强度明显大得多。以取得的调查监测和统计资料为依据,对4种类型区和中国的岩溶碳汇量进行了重新计算,南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区岩溶碳汇量分别为1909.9万tCO2/a、600.5万tCO2/a、580.1万tCO2/a、608.6万tCO2/a,由此获得中国岩溶碳汇总量为3699.1万tCO2/a。该结果比前人的研究更全面地反映了当前我国岩溶地区碳水钙无机循环产生的大气CO2汇量。      

典型喀斯特河流二氧化碳分压及交换通量季节变化

河流水-气界面二氧化碳(CO2)交换是全球及区域碳收支平衡的重要组成部分。然而, 当前对喀斯特水体CO2吸收及排放特征的研究仍然有限。为探究喀斯特河流CO2分压(pCO2)及水-气界面CO2交换特征, 本研究以我国典型喀斯特河流綦江为对象, 调查了气象水文条件、碳酸盐平衡参数(pH、T、Alk、DIC、HCO3-、CO32-、CO2)、水-气界面CO2交换通量(F)和环境变量(EC、DOC、TDN和TDP)的季节变化特征, 分析了pCO2的调控因素及其与环境变量的耦合关系, 比较了不同河流的水-气CO2交换现状。结果显示, 綦江原位水体pCO2在1.3~7205.2 μatm范围内变化, 其中有47%样品高于大气CO2平衡浓度值。受雨季降水稀释作用和旱季呼吸矿化作用及人为输入复合影响, 旱季水体pCO2(1549.5±1786.8 μatm)显著高于雨季初期(448.9±184.0 μatm)和雨季后期(83.8±166.0 μatm)(P < 0.001)。河流F值在-213.6~5526.6 mmol/(m2· d)范围内, 其平均值为202.4±907.8 mmol/(m2·d)。其中, 旱季碳源(F>0)样点比例较多为85%, 次之为雨季初期(48%), 雨季后期样点碳源比例较少(6%)。水体pCO2与环境变量EC和TDN具有显著相关关系(P < 0.05)。喀斯特河流水-气界面可同时作为大气CO2的源和汇, 掌握其变化规律对我国生态系统"碳达峰、碳中和"目标的实现具有重要理论和现实意义。     

热力耦合条件下超临界CO2驱替煤层CH4实验

为提高煤层CH₄抽采效率,利用自主研发的实验系统,模拟超临界CO₂在深部煤层中驱替CH₄的过程,开展了不同温度和注入压力条件下原煤试样中超临界CO₂渗流、吸附及驱替CH₄实验。结果表明：在恒定温度条件下,随着超临界CO₂注入压力逐渐增大,煤体渗透率提高,CO₂吸附量增加。超临界CO₂注入压力和温度对驱替效果影响显著。不同温度条件下,当超临界CO₂注入压力从8 MPa增至12 MPa,CH₄驱替量平均增长了0.076 cm³/g,CH₄驱替效率增加了17%~23%,超临界CO₂置换体积比呈线性递减趋势;相同注入压力条件下,温度每升高10℃,驱替效率平均增加8%,置换体积比平均下降0.5。研究结果为高效抽采煤层CH₄和实现CO₂封存提供理论依据。     

磷石膏碳酸化固定二氧化碳的实验研究

基于"以废治废"的理念,通过湿式碳酸化法对磷石膏固定CO₂的反应温度、时间、液固比和氮硫比对固碳率的影响进行了研究。采用XRD和SEM-EDS对磷石膏原料和碳酸化产物的物相组成、显微形貌等进行了分析与表征。结果表明: 磷石膏中的石膏在碳酸化过程中全部转化为方解石,而硬石膏由于溶解度小仅有部分转化为方解石,石英对于碳酸化反应是惰性的。优化的碳酸化工艺条件为: 反应温度为65℃,碳酸化时间为60 min,液固比为3.0,氮硫比为2.25,固碳率达到95.24%。实验结果对固碳减排和磷石膏的进一步资源化利用具有一定的实际意义。     

晋城无烟煤储存游离态CO2理论容量及其影响因素

深部煤层游离态CO₂理论存储容量随深度增加而变化。基于山西沁水盆地南部煤样测试基本数据,对游离态CO₂煤层存储容量进行计算,并分析其随深度变化规律。基于建立的煤层游离态CO₂存储容量计算模型显示,煤储层游离态CO₂存储容量受孔隙度、含气饱和度、地层温度、地层压力等共同作用的影响。CO₂注入后改变煤储层物性会导致理论存储量有不同程度增加,但存储量增值与实验煤样颗粒大小有关;应力作用下煤储层孔隙度随埋深呈负指数降低规律会显著降低CO₂存储容量,含气饱和度增大会显著增大存储量。     

Genetic identification of natural gases from shallow reservoirs in some oil- and gas-bearing basins of China

Natural gases of shallow reservoirs with the carbon isotopic compositions of methane ranging from -50‰ to -60‰ (PDB) were considered as mixed gases of biogenic and thermogenic origins previously and some of them were considered as low-mature (or low temperature thermogenic) gases lately. In this paper natural gases with the carbon isotopic compositions of methane in the above range were identified using the molecular and stable carbon isotopic compositions of methane, ethane and propane. The mixed gases of biogenic and mature thermogenic origins display the characteristics of δ 13 C1 ranging from -50‰to -60‰,δ13C2 ＞ -35‰,Δvalues (δ13C3 -δ13C2) ＜ 5‰ and C1/∑C2 ratios ＜ 40. Immature to low-mature gases display the characteristics of δ 13 C1 ranging from - 50‰ to - 60‰, δ13 C2 ＜- 40‰,Δ values (δ13C3 -δ13C2) ＞7‰, and C1/∑C 2 ratios ＞60.     

Binary gas adsorption/desorption isotherms: effect of moisture and coal composition upon carbon dioxide selectivity over methane

The effect of coal moisture content and composition upon methane/carbon dioxide mixed gas adsorption characteristics is investigated. Separation factors are used to quantify the relative adsorption of carbon dioxide and methane. Experimental data indicate that carbon dioxide separation factors vary slightly between coal lithotypes, but the effects of variable coal composition and moisture upon selective adsorption are difficult to isolate. Model predictions based upon single-component isotherms show that although some variability in carbon dioxide selectivity exists for different coal types, there is no clear relationship between coal composition and carbon dioxide selectivity. Model predictions also indicate that coal moisture decreases carbon dioxide selectivity. The ideal adsorbed solution (IAS) theory and the extended Langmuir model differ substantially in their ability to predict binary gas adsorption behaviour. Comparison of model predictions to experimental data demonstrates that IAS theory, in conjunction with the Dubinin–Astakhov single-component isotherm equations are more accurate for the prediction of mixed gas desorption isotherms collected in this study than the extended Langmuir. IAS predictions, however, are strongly dependent upon the choice of pure gas isotherm equation.     

CO2地质处置研究进展

减少CO2向大气排放的一个主要的方法是将其隔离在地下深部,即CO2地质处置.CO2地质处置的方法主要包括:含水层处置,海洋处置,利用CO2开采油气以及煤层甲烷气体等.含水层处置有三种机制:(1)水力学方法;(2)溶解的方法;(3)矿物处置.CO2地质处置是可行的技术方法,在实际中已有了应用.在难以获得复杂的深部含水层环境的情况下,地球化学数值模拟方法在评价地质处置CO2可行性上具有重要的作用.     

水库水气界面温室气体通量监测方法综述

水库水体中的有机碳,经过水中微生物代谢分解,生成甲烷、二氧化碳等温室气体,通过扩散、气泡等方式,经由水气界面排向大气.目前国外对水库水气界面的温室气体通量监测已经发展了静态箱法、梯度法、倒置漏斗法、TDLAS法以及涡度相关法等.综述了以上监测方法的原理、应用、优缺点及适用范围,从水体、陆地和气候环境方面分析了影响水气界...     

碳酸盐岩水热协同混合溶蚀作用机理的数值试验研究

在封闭岩溶水系统中,当水化学组分或温度不同的饱和地下水发生混合时,将增加地下水的碳酸盐矿物溶解度,产生新的溶蚀能力。为了揭示常见地下水混合情况下的饱和溶液混合溶蚀和温度混合溶蚀协同作用机理,文章采用水文地球化学软件PHREEQC模拟了土壤入渗水与浅层地下水、深循环热水与浅层地下水、深部流体与浅层地下水混合条件下的碳酸钙溶蚀反应,讨论了地下水温度、二氧化碳分压（$ {P}_{{\text{CO}}_{\text{2}}} $）以及端元溶液混合比例对水热协同混合溶蚀作用强度的影响。研究结果表明：天然地下水混合条件下的水热协同混合溶蚀作用能够增加已经饱和地下水的溶蚀能力,混合溶液补充溶蚀能力由强到弱依次为：深部流体与浅层地下水混合,深循环热水与浅层地下水混合,土壤入渗水与浅层地下水混合;在土壤入渗水与浅层地下水混合、深循环热水与浅层地下水混合情况下,水热协同混合溶蚀作用以饱和溶液混合溶蚀作用为主,温度混合溶蚀作用为辅,在深部流体与浅层地下水混合条件下,虽然温度变化会使得饱和溶液析出碳酸钙沉淀,但混合溶液整体上仍表现为较强的侵蚀性。岩溶水系统中的水热协同混合溶蚀作用强度受温度和$ {P}_{{\text{CO}}_{\text{2}}} $变化同步控制,端元溶液温度和$ {P}_{{\text{CO}}_{\text{2}}} $差异越大,其水热协同混合溶蚀能力越强,端元溶液混合比例接近时,最有利于碳酸钙溶解。研究成果揭示饱和溶液溶蚀和温度混合溶蚀的协同作用机理,能够为碳酸盐岩地区水、地热、油气资源储存空间勘探提供理论依据。     

构造煤特征及其二氧化碳突出的地质分析

根据窑待三矿皮带斜井矿井地质工作实践，研究了该斜井构造煤结构特征，并阐述了其与二氧化碳突出机理的关系，地质构造，煤体结构及煤厚变化是二氧化碳突出的三项重要因素和必要条件，根据构造煤的分布规律和厚度变化可以对三矿二氧化碳突出危险区进行预测。