二氧化碳注入深海以防溫室效應

二氧化碳注入深海以防溫室效應

二氧化碳注入深海以防溫室效應

  為尋找抵消溫室氣體效應的途徑,一些科學家提出針對“肇事者”二氧化碳的“俘獲”戰(zhàn)略――將發(fā)電廠排放出的二氧化碳收集液化,然后排入海洋。然而這一方法仍然存在很多缺陷?,F(xiàn)在美國密歇根大學的地質(zhì)學教授張有學在這一思路的基礎上提出了一種新的理論模式,指出液體二氧化碳可能必須注入到海面下3000米的深處,才能保證“安全無逃逸”。
 
  雖然科學家們提出的“俘獲”法獨辟蹊徑且富有創(chuàng)意,但因為排入海洋中的二氧化碳可能會上升到海表,然后重新變成氣泡進入大氣,這一美好愿望很可能隨之徹底化為泡影,甚至造成更加嚴重的后果――因為根據(jù)物理學原理,當二氧化碳附在卷流中從海底不斷上升,最后突然從液態(tài)變成氣態(tài),就會在轉(zhuǎn)化的瞬間突然爆炸,因而對各種生物帶來潛在的危險。

  此前,科學家特別針對這一方法進行了一場小規(guī)模的海洋實驗,利用潛水艇觀察海洋中二氧化碳小液滴最終如何變化,但這一實驗成本實在太高,需要的時間也實在太長。這次華人科學家張有學發(fā)明的新的理論模式,卻可以用來探測不同溫度、壓強情況下,排入海洋中的二氧化碳最后要面臨怎樣的命運。新模式表明,液體二氧化碳至少要注入海面下800米――這一數(shù)值也有可能需要達到3000米左右――的深度,才能保證二氧化碳真的無法逃逸出來。

  張有學主要研究方向是實驗地球化學,用理論和實驗手段研究地球化學動力學、火山和湖泊噴發(fā)動力學以及地球演化。

  張有學研究指出,海洋中的二氧化碳氣體噴發(fā)確實是個嚴重的問題,“因為這勢必引起致命的氣―水爆發(fā)事件”。據(jù)了解,1986年非洲喀麥隆Nyos湖發(fā)生的二氧化碳爆發(fā)事件,導致周圍1700多人和大量動物死亡。此前兩年,該國Monoun湖一次規(guī)模更小的二氧化碳爆發(fā)也曾導致37人死亡。這些人和動物的死亡,并不是由氣體爆炸直接引起的,而是死于二氧化碳導致的窒息。張有學說:“因為二氧化碳的密度比大氣重,因此它在空氣中下沉,然后沿著河谷不斷流動,使沿途的人和動物窒息而死?!?

  現(xiàn)在液態(tài)二氧化碳“海洋注入攻略”面臨最大的挑戰(zhàn)在于,怎樣才能找到阻止二氧化碳小液滴上升至水下300米處――具體深度取決于海洋溫度和壓強――重新變成氣體。其中一個解決方法就是盡可能將二氧化碳液滴變得更小。

  “水下800米深處的二氧化碳小液滴仍有可能上升,但如果小液滴足夠小,它們會在到達液―氣轉(zhuǎn)變深度之前就完全溶解,這樣我們就萬事大吉了?!睆堄袑W說。但是,如果一直不停地向海洋中排入液態(tài)二氧化碳,充滿二氧化碳小液滴的海水平均密度將小于周圍海域,從而導致迅速上升的卷流。

  “更安全的注入計劃是將液態(tài)二氧化碳注入3000米以下的深海中。那里二氧化碳液體的密度超過海水,將在不斷下沉中全部溶解?!备鶕?jù)張有學的新理論模式的計算,得到與之前的實驗非常接近的結(jié)果。在當時的實驗中,科學家遙控潛水器,對單個二氧化碳液滴進行追蹤拍攝。他說:“當然,你不可能在不同深度、不同溫度下對每種環(huán)境條件都進行這樣的實驗。這正是我們?yōu)槭裁葱枰环N理論,用來計算不同條件下將出現(xiàn)的情況?!?

  張有學最后強調(diào),將液態(tài)二氧化碳注入海洋,有可能對環(huán)境造成影響,因此人類在決定利用這一方法降低大氣中的二氧化碳排放量之前,必須首先解決這一問題。

  張有學的這一新理論模式發(fā)表在10月份出版的《環(huán)境科學與技術》雜志上。