应对气候变化的地质介质中二氧化碳储存——深部咸水含水层储存溶解的二氧化碳的能力

地质储存是一种能够减少大气中人为二氧化碳（CO2）排放、技术上可行且可直接投入使用的方法。在众多二氧化碳储存方案中，都是使二氧化碳溶解于地层水并将其储存于深部含水层中。含水层储存溶解的二氧化碳的最大能力，就是含水层中饱和二氧化碳总量与当前总无机碳之差，并取决于压力、温度和地层水的盐度。假设在非活性含水层环境下，基于碳酸盐和重碳酸盐离子的浓度，通过能源工业收集的地层水的标准化学分析计算当前碳总量。在实验室环境中开展原位地层水分析时，利用地球化学形态模型计算从水样中释放的溶解气体。为了阐明氧化碳溶解度随水盐度增加而降低，利用纯水中饱和二氧化碳含量的经验关系式计算地层水中的最大二氧化碳含量。通过考虑溶解的二氧化碳对地层水密度、含水层厚度和孔隙度的影响，评估地层水中储存二氧化碳的最大能力，以计算含水层孔隙空间的水容量及水中溶解的二氧化碳容量。这种用于评估含水层中溶解的二氧化碳的最大储存能力的方法，已经被应用于加拿大西部阿尔伯塔盆地的Viking含水层。仅考虑注入高粘度二氧化碳液体的区域，经评估，Viking含水层地层水中储存二氧化碳的能力约为100Gt。随后的简单评估表明，在阿尔伯塔盆地深度超过1，000m的地层水储存二氧化碳的能力约为4，000Gt。该结果同样表明：当含水层地层水中总无机碳（TIC）与饱和二氧化碳溶解度相比非常低时，利用地球化学模型对原位地层水进行分析是不合理的。而且，在这种情况下，甚全可能会忽略当前的总无机碳。