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最近,一家独立的地球化学咨询公司报告得出结论,二氧化碳正从世界最大的二氧化碳地质储存项目之一——位于萨斯喀彻温省韦伯恩-米代尔油田——泄漏,这不仅对经营该站点的石油公司Cenovus Energy造成了公共关系危机,也对碳捕获和储存(CCS)的二氧化碳减排战略造成了危机。但科学家们正在反驳,认为证据不足以证明该报告的结论是合理的。
Cenovus公司使用来自北达科他州管道输送的二氧化碳进行提高石油采收率——这项技术将温室气体(GHG)注入油藏,以提取更多石油。大部分二氧化碳(截至2010年7月约1800万公吨)随后被储存在地下1.5公里的枯竭油藏中,本应被困在那里。国际能源署(IEA)温室气体韦伯恩-米代尔二氧化碳监测和储存项目是一个隶属于巴黎机构的研究小组,在过去十年中一直在研究韦伯恩的二氧化碳注入和储存,其目标是“提供必要的框架,以鼓励在全球范围内实施二氧化碳地质储存”,根据该小组的网站。
许多科学家和工程师认为,地质二氧化碳储存是应对全球变暖排放的必要武器,尽管目前全球只有少数几个地点正在进行。但CCS在公众认知方面面临着一场艰难的战斗。化学捕获二氧化碳非常昂贵,建造输送二氧化碳的管道网络也将耗资巨大,并且关于将数百万公吨气体埋藏在地下的安全性仍然存在疑问。它肯定会留在那里吗?韦伯恩是公认的二氧化碳储存试验案例,如果在那里证实发生泄漏,将壮大批评者的胆量——而最初关于所谓泄漏的新闻已经引发了令人震惊的头条新闻。
该报告由萨斯喀彻温省一家名为Petro-Find Geochem的公司发布,受一对当地夫妇委托,他们对位于韦伯恩油田上方的房产上发生的奇怪现象(从池塘中冒出气体气泡到不明原因的动物死亡)感到震惊。今年7月,该公司分析了从该房产采集的土壤样本。
然而,在1月19日,隶属于IEA项目的科学家们——该项目由15个政府和行业赞助商(包括美国能源部)资助,但不接受Cenovus公司的现金支持——发布了一份声明,称Petro-Find报告中“没有确凿的证据支持[作者]的说法,即‘Kerr房产土壤中高浓度二氧化碳的来源显然是注入韦伯恩油藏的人为二氧化碳’。”
数据疑点
为了证明他们的主张,Petro-Find咨询师引用了两个数值——土壤中二氧化碳的化学特征与注入二氧化碳的特征相似,以及在房产上的单点测得的异常高的二氧化碳土壤浓度。但IEA项目的高级项目经理史蒂夫·惠特克告诉《大众科学》,咨询师们过度解读了他们的结果。
惠特克说,虽然对稳定碳同位素的分析表明,在土壤表面附近收集的二氧化碳与注入的二氧化碳具有相似的化学特征,但这不足以声称它就是注入的二氧化碳,而不是土壤中微生物、植物和其他有机物自然产生的气体。“我们对土壤气体进行了类似的测量,他们得到的数据都在我们的采样范围内,”他指出,“在该地区收集的多条证据表明,具有该同位素组成的二氧化碳是天然来源的。”
Petro-Find还声称,其同位素分析结果代表了该地区基线土壤碳同位素值的重大转变。但惠特克说,这种说法是没有根据的,因为咨询师们未能测量适当的基线值。根据周三的声明:“Petro-Find报告错误地使用了1.5公里深处油藏中天然存在的二氧化碳的碳同位素值来代表地表土壤中二氧化碳的初始值”,这意味着,“关于同位素组成发生巨大转变的论点在技术上是有缺陷的。”
关于报告中发现的测试土壤二氧化碳浓度的“重大异常”——110,607ppm,而报告中另外25个样本的平均值为23,000ppm——项目声明认为,“Petro-Find采集的土壤气体中二氧化碳的浓度与在韦伯恩附近草原土壤中发现的浓度相似。”此外,惠特克指出,一个数据点不足以作为科学结论的基础,尤其考虑到土壤气体成分的高度可变性。他指出,土壤二氧化碳浓度在很大程度上取决于土壤特征,而类似于Petro-Find采集样本的较低洼、水分更多的区域将有更多的植被(尤其是在夏季),从而通过呼吸作用产生更多的二氧化碳。
还有一个问题是,注入的二氧化碳是如何到达研究房产的,因为最近的活动注入点也在近两公里之外。Petro-Find报告将此归咎于“深部断层/裂缝”,称其可能充当温室气体迁移的管道。但根据IEA科学家周三的声明,“没有可靠的证据表明Petro-Find提出的地表线状构造指示了1.5公里深的开放断层。”惠特克指出,该油藏“已经容纳石油数千万年甚至数千万年了”。“这些都是天然容器。”
最后,该声明回应了Petro-Find暗示高二氧化碳土壤含量可能导致空气中不健康水平的说法,指出“在地下1米深度的土壤气体中,二氧化碳浓度达到令人担忧的水平是很正常的”,而咨询师们正是从这个深度采集的样本,并且,“Petro-Find报告中没有数据表明大气中二氧化碳浓度达到危险水平。”
需要更多分析 苏珊·霍沃卡是德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局的高级研究科学家,也是地质封存二氧化碳监测方面的专家,她根据对报告的阅读表示同意,“这些结论远远超出了数据所能支持的范围。”她说,在立即将土壤中的二氧化碳与注入的二氧化碳联系起来之前,应该努力排除温室气体的其他来源。
霍沃卡说,咨询师们忽略进行一项相对简单的测试,该测试本可以初步确定高二氧化碳浓度是否是自然过程造成的。“我们需要看到二氧化碳浓度与氧气和氮气的浓度,”她解释说。由于土壤微生物从大气中吸收氧气并释放二氧化碳,“我们可以推断,这个过程正在发生,因为氧气的消耗量是二氧化碳增加量的两倍摩尔比。”另一方面,“如果二氧化碳来自其他地方,氧气和氮气[的浓度]都会因稀释而降低,”她说。
霍沃卡说,虽然这项测试不一定能明确证实任何事情,“但它有助于你开始用大量简单的测量来剖析系统,并给你一个关于主要过程的假设”,以便科学家们可以知道哪些更昂贵的测试是必要的。“缺乏这种分析,”她补充道,“表明目前的研究是初步的,并且讨论韦伯恩泄漏的证据还为时过早。”