田 野， 萬 翔， 高婕妤， 居字龍， 吳姝涵

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430034)

大氣中溫室氣體濃度增加造成的全球變暖可能導(dǎo)致一系列自然災(zāi)害威脅[1]。國際社會(huì)近30年來作出巨大努力，相繼制定了一系列積極政策來抑制以CO2為主的溫室氣體的排放速率，但全球氣候變化問題依然存在惡化的趨勢，例如2010—2019年全球CO2排放量仍以年均1.2%的速度增長[2]。2020年中國作出承諾：中國CO2排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。然而，總量大、時(shí)間短、轉(zhuǎn)型難是中國實(shí)現(xiàn)碳中和愿景所面臨的最直觀的挑戰(zhàn)。目前全球CO2排放量超過400億t/a，中國CO2排放量約100億t/a，是世界上碳排放量最大的國家[3]，而且由于發(fā)展慣性的制約，以煤炭為主的化石能源消費(fèi)仍將持續(xù)增長一段時(shí)間[4]。目前中國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的窗口期不足10 a，然后再用30 a左右的時(shí)間實(shí)現(xiàn)百億噸級(jí)的CO2排放量快速清零，意味著中國需要采取更廣范圍和更大力度的清碳行動(dòng)。

IPCC發(fā)布的特別報(bào)告《全球升溫1.5℃》[5]將碳中和定義為CO2凈零排放情景。碳中和技術(shù)路徑包括通過提高能效和零碳能源替代等方法減少溫室氣體排放，以及通過負(fù)碳技術(shù)(CO2移除技術(shù))來中和不得不排放的CO2[6]。由于化石能源占能源總量的絕大部分，而零碳能源的大規(guī)模替代使用尚須解決技術(shù)不成熟、成本高、穩(wěn)定性差、安全可靠性不足等一系列問題，因此在兼顧能源安全和經(jīng)濟(jì)增長的情況下，以煤炭為主的化石能源還會(huì)存在較長一段時(shí)期[7]。據(jù)估計(jì)，到2050年中國通過提高能效和零碳能源轉(zhuǎn)型后，化石能源消費(fèi)排放的CO2仍可能達(dá)到14億t/a以上[8]，這些不得不排放的CO2就要通過負(fù)碳技術(shù)去除[9]。負(fù)碳技術(shù)可以為工業(yè)等轉(zhuǎn)型困難領(lǐng)域的CO2排放留下余地，緩解因化石能源快速退出而引發(fā)的轉(zhuǎn)型風(fēng)險(xiǎn)和負(fù)面影響，在碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)中扮演著重要角色。

現(xiàn)有的負(fù)碳技術(shù)包括碳增匯、碳捕集利用與封存兩大類。目前絕大部分碳捕集利用與封存技術(shù)處于發(fā)展初期，需要考慮這些技術(shù)的可行性與經(jīng)濟(jì)性、碳儲(chǔ)存的規(guī)模潛力和生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)等問題，其大規(guī)模部署的可能性尚未得到證實(shí)。碳增匯技術(shù)是指利用自然界各種碳庫吸收CO2，人為修復(fù)或增強(qiáng)碳匯的技術(shù)，在具備較大減排潛力的同時(shí)，還能帶來生態(tài)環(huán)境保護(hù)等協(xié)同效益[10]。而在碳增匯技術(shù)中，地質(zhì)碳匯的作用不容忽視，受到越來越多的重視[10-11]。

鑒于負(fù)碳技術(shù)，特別是地質(zhì)碳匯在實(shí)現(xiàn)碳中和過程中的關(guān)鍵作用，本文在對負(fù)碳技術(shù)的重要性和地質(zhì)碳匯可能的貢獻(xiàn)進(jìn)行梳理后，以湖北省為例，提出該省地質(zhì)碳匯工作路徑建議，以期為湖北省更好地發(fā)揮地質(zhì)碳匯作用，助力碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供參考。

1 負(fù)碳技術(shù)中地質(zhì)碳匯的作用

地球上的碳以不同的形態(tài)分布于大氣圈、生物圈、水圈和巖石圈系統(tǒng)中并相互轉(zhuǎn)換、運(yùn)移，從而形成碳循環(huán)。依據(jù)碳循環(huán)在各系統(tǒng)中的收支狀況，可以分為碳源和碳匯：前者表示系統(tǒng)的排放量大于吸收量，整體處于凈排放狀態(tài)；后者則代表系統(tǒng)的吸收量大于排放量，整體處于凈吸收狀態(tài)。碳源與碳匯是兩個(gè)相對的概念，與碳庫為儲(chǔ)量概念不同，其主要強(qiáng)調(diào)變化的量，環(huán)境條件的改變可使碳庫發(fā)生由匯到源或由源到匯的重大變化。

根據(jù)儲(chǔ)存CO2場地的不同，可以將碳匯分為海洋碳匯、陸地植被碳匯和地質(zhì)碳匯等形式[11]。模型計(jì)算[12]表明，到2021年全球每年人為排放的CO2約23%被海洋碳匯吸收，31%被陸地植被碳匯和地質(zhì)碳匯吸收，剩下46%留存在空氣中，造成大氣CO2濃度持續(xù)上升(圖1)。海洋是地球上最大的碳庫，但是海洋碳匯應(yīng)用性較差，尚待開發(fā)。陸地植被碳庫主要包括森林、草地、灌叢、農(nóng)田等植被碳庫，和土壤碳庫時(shí)空關(guān)系密切，一般一起作為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫被研究和討論[13]。目前陸地植被碳匯估算等研究在各類碳匯中最為深入[14-15]。地質(zhì)碳匯是指通過巖溶作用、礦物碳化、土壤等吸收CO2，或在儲(chǔ)層、咸水層、煤層等地下巖層中儲(chǔ)存CO2的過程、活動(dòng)或機(jī)制。地質(zhì)碳庫總量遠(yuǎn)大于陸地植被碳庫，因此地質(zhì)碳匯擁有巨大的增匯潛力和開發(fā)前景。

表1列舉了目前全球主要的負(fù)碳技術(shù)路徑及其效益情況，可以看出碳捕集利用與封存技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本顯著高于基于碳增匯的負(fù)碳技術(shù)成本，這主要是因?yàn)檗r(nóng)林業(yè)等碳增匯技術(shù)還能帶來農(nóng)林業(yè)產(chǎn)量增加、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提升等協(xié)同效益。從表1和圖2還可以看出土壤固碳等地質(zhì)碳匯手段擁有和植樹造林相當(dāng)?shù)奶家瞥芰徒?jīng)濟(jì)效益。Hepburn et al.[16]將土壤固碳、增強(qiáng)風(fēng)化等地質(zhì)碳匯手段列入到重要的負(fù)碳技術(shù)考量之中，主要原因在于其具有巨大的天然儲(chǔ)量、較低

圖1 全球CO2收支平衡變化圖[12]Fig.1 The diagram of global carbon budget

表1 負(fù)碳技術(shù)路徑及其效益統(tǒng)計(jì)表[5]Table 1 Statistical table of working path and benefit of negative carbon technologies

圖2 2050年全球負(fù)碳技術(shù)固碳潛力與成本估算[16]Fig.2 Global carbon sequestration potential and estimated costs of negative carbon technologies in 2050

的經(jīng)濟(jì)運(yùn)作成本以及可能的生態(tài)保護(hù)效益。這些都表明地質(zhì)碳匯具有巨大的開發(fā)潛力和應(yīng)用前景，可以在中國碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程中發(fā)揮重要作用。

2 地質(zhì)碳匯類型及潛力

2.1 土壤碳匯

土壤碳匯通常被列為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的組成部分，本文將其作為地質(zhì)碳匯的重要類型之一進(jìn)行討論。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球0～3 m土壤碳庫約為85 884億～102 592億t CO2，是陸地植被碳庫(～16 488億t CO2)的5倍以上[15]。土壤碳庫分為土壤有機(jī)碳庫和土壤無機(jī)碳庫，土壤有機(jī)碳庫占土壤碳庫總量的90%以上，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的活躍性碳庫。植物與微生物殘?bào)w是土壤有機(jī)碳的主要來源，土壤有機(jī)碳含量是衡量土壤肥力和碳庫儲(chǔ)量的重要指標(biāo)之一[17]。土壤無機(jī)碳是指土壤中含碳無機(jī)物的總稱，在干旱、半干旱地區(qū)含量較高。

土壤碳匯大小受人為因素和自然因素的影響，自然因素較為復(fù)雜，主要包括地理、氣候、成土母質(zhì)、土壤性質(zhì)(如pH、黏粒含量)等；人為因素包括土地利用變化、土壤耕作措施等。大氣CO2濃度上升和氮沉降促進(jìn)植物生長，可以加大土壤碳庫的輸入量。成土母質(zhì)在一定程度上反映了土壤風(fēng)化程度，與土壤質(zhì)地具有很好的相關(guān)性，而土壤質(zhì)地可以通過控制土壤有機(jī)碳的分解速率直接影響土壤有機(jī)碳的固定和儲(chǔ)存，土壤質(zhì)地越粗糙其有機(jī)碳損失越嚴(yán)重。土地利用類型的變化會(huì)改變土地原有的覆蓋格局，能夠高強(qiáng)度、大范圍地影響土壤中碳的含量，是最主要的土壤碳匯影響因素。

中國從20世紀(jì)90年代中期開始關(guān)注和研究土壤碳庫及其變化問題，但由于估算方法和樣地資料的局限性，碳庫估算結(jié)果存在較大的不確定性。根據(jù)Xu et al.[18]的研究成果，中國1980—2010年土壤有機(jī)碳庫由3 059.4億t CO2增加到3 169.4億t CO2，相當(dāng)于土壤有機(jī)碳匯約為3.7億t CO2/a；碳庫的增加主要來自0～20 cm表層土壤的固碳作用，其中森林土壤有機(jī)碳庫貢獻(xiàn)最大，增加了約91.6億t CO2，占整體增量的83.3%；草地、農(nóng)田土壤有機(jī)碳庫分別增加了約14.6億、2.6億t CO2，占整體增量的13.3%和2.3%。此外，Xu et al.[16]估算中國1980—2010年陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯為7.4億t CO2/a，與楊元合等[15]估算的結(jié)果總體上一致。

對于未來增強(qiáng)土壤碳匯的方法，一方面是進(jìn)一步合理地實(shí)施造林工程、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程以及保護(hù)性耕作等土地管理措施，另一方面是使用土壤固碳、生物炭、增強(qiáng)風(fēng)化等負(fù)碳技術(shù)增加土壤碳含量。據(jù)估計(jì)，到2050年全球土壤碳匯潛力為23億～53億t CO2/a，其中可利用潛力主要來自耕地和牧場的土壤固碳潛力，為9億～19億t CO2/a；生物炭大約可以提供2億～10億t CO2/a的可利用潛力[5]。預(yù)計(jì)2050年前，中國土壤固碳總潛力為403億t CO2，其中土壤有機(jī)碳庫固碳潛力為3.8億～7.3億t CO2/a，土壤無機(jī)碳庫固碳潛力為0.26億～5億t CO2/a[19]，取中間值的土壤碳匯大概為8.2億t CO2/a。另外，Yu et al.[20]估算中國農(nóng)田土壤固碳的理論潛力為88億t CO2，但農(nóng)業(yè)技術(shù)的實(shí)施能夠?qū)崿F(xiàn)的潛力可能僅為理論潛力的1/3左右。因此，改善土壤管理和農(nóng)田經(jīng)營方式可能是提高土壤固碳潛力的關(guān)鍵。

2.2 巖溶碳匯

IPCC估算全球巖石風(fēng)化碳匯約為14億t CO2/a[5]，如果按中國占世界陸地面積1/15估算，中國巖石風(fēng)化碳匯為0.9億t CO2/a。中國巖溶區(qū)分布面積(包括裸露、覆蓋和埋藏)達(dá)344萬km2，約占中國國土面積的1/3，占世界巖溶區(qū)分布面積的16%。張春來等[24]估算，中國巖溶碳匯平均為0.4億t CO2/a，大約為中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的5%。該估算數(shù)據(jù)相比于中國可能的巖石風(fēng)化碳匯數(shù)據(jù)[5]偏小，這是由于該數(shù)據(jù)可能僅考慮了碳酸鹽巖巖溶地區(qū)的風(fēng)化作用。碳酸鹽礦物的溶解速率較硅酸鹽礦物快數(shù)百倍，決定了碳酸鹽巖巖溶碳匯是巖石風(fēng)化碳匯的最主要組成部分。蔣忠誠等[25]研究認(rèn)為，巖溶碳匯的形成不限于碳酸鹽巖地區(qū)，其他巖石類型如頁巖、砂巖、酸性火山巖等分布區(qū)的巖石也含有碳酸鹽礦物，和硅酸鹽礦物一起經(jīng)風(fēng)化消耗的CO2也占有一定比例，因此僅考慮碳酸鹽巖分布區(qū)計(jì)算的巖溶碳匯是偏小的。如果按照全球數(shù)據(jù)[5]來推算，到2060年中國巖溶碳匯可能達(dá)到1億t CO2/a，并且未來還可以通過一些人工干預(yù)的手段進(jìn)一步增加巖溶碳匯。

巖溶碳匯過程受到眾多環(huán)境因素的影響，除降水、溫度等自然條件外，土地利用方式、外源酸、地下水開發(fā)利用過程等人為條件也明顯影響巖溶碳匯進(jìn)程和強(qiáng)度。未來可以通過以下人工干預(yù)方式增加巖溶碳匯：

(1) 植被恢復(fù)。植樹造林能顯著增加地表植被碳匯，并促進(jìn)地下巖溶碳匯的增加。從灌叢到次生林地再到原始林地，巖溶碳匯可增加2～8倍。

(2) 土壤改良。碳酸鹽巖的溶蝕受土壤CO2濃度、水分含量、pH等因素影響。土壤改良增加巖溶碳匯的關(guān)鍵是在增加地上生物量的同時(shí)，提高土壤CO2濃度或水分含量，促使巖溶作用的正向發(fā)生。

(3) 外源水灌溉。非巖溶區(qū)的水體中CO2飽和指數(shù)越低，其侵蝕性就越強(qiáng)。外源水進(jìn)入巖溶地下水系統(tǒng)后，水中溶解性無機(jī)碳(DIC)含量不斷升高，由不飽和達(dá)到飽和，巖溶碳匯可增加近10倍[26]。

2.3 礦物碳匯

巖石風(fēng)化具有固定大氣CO2的巨大潛力，但受限于硅酸鹽礦物(巖石)與CO2較慢的反應(yīng)速率，自然的風(fēng)化過程在短時(shí)間尺度上無法緩解全球氣候變化問題。而礦物碳匯通過模擬或加快自然界天然礦物(巖石)的化學(xué)風(fēng)化過程，利用含有Ca、Mg等金屬元素的礦物將CO2轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的固體碳酸鹽礦物，從而實(shí)現(xiàn)CO2的負(fù)排放。從化學(xué)角度分析，含有Ca、Mg等金屬元素的礦物都可以作為礦物碳匯的原料，目前常見的原料包括工業(yè)固廢、天然基性—超基性巖石(礦物)和尾礦等。礦物碳匯的技術(shù)路徑大致分為3類，分別是工業(yè)CO2礦化、地質(zhì)封存和增強(qiáng)風(fēng)化。

工業(yè)CO2礦化方法主要適用于反應(yīng)活性較高的工業(yè)固廢(如煤粉灰、磷石膏等)，而基性—超基性巖石礦化需要活化硅酸鹽中的金屬離子以加速礦化反應(yīng)進(jìn)行。目前的工藝流程大致是將基性—超基性巖石粉碎后放入反應(yīng)釜與捕集的CO2混合，通過控制溫度、催化條件、反應(yīng)物粒度等達(dá)到高效固碳效果，但這類礦化方法能耗大、成本高、規(guī)模小，尚難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用[27]。

地質(zhì)封存是指將捕集的CO2注入地下巖層(如深部咸水層、油氣田、煤層等)中，利用儲(chǔ)層上部的圈閉構(gòu)造阻止CO2向上運(yùn)移，并與周圍巖石發(fā)生反應(yīng)形成穩(wěn)定的碳酸鹽礦物，達(dá)到CO2封存效果[28]。據(jù)估計(jì)，中國地質(zhì)封存潛力為1.2萬億～4.1萬億t CO2，主要封存場地包括油氣田、沉積盆地咸水層等。將CO2應(yīng)用于開采中的油氣田能夠提高石油采收率，應(yīng)用于無商業(yè)開采價(jià)值的深部煤層能夠提高煤層氣回收率。上述封存場地目前可以實(shí)現(xiàn)約0.01億t CO2/a的封存量，預(yù)計(jì)到2060年可以達(dá)到2億～3億t CO2/a的封存量[29]。相比于地表自然碳匯易遭受環(huán)境改變或人為擾動(dòng)而發(fā)生源匯轉(zhuǎn)變，地質(zhì)封存被認(rèn)為是一種更加穩(wěn)定的固碳手段，其封存時(shí)間可達(dá)百萬年尺度。然而，這類方法也存在許多爭議，如存在CO2泄漏、破壞生態(tài)平衡、誘發(fā)地震、造成地表起拱、破壞咸水層等風(fēng)險(xiǎn)[30-31]。

增強(qiáng)風(fēng)化方法通過將基性—超基性巖石(礦物)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，加速天然硅酸鹽礦物風(fēng)化速率來吸收CO2，并通過提升土壤礦物質(zhì)含量、改善土壤質(zhì)地等方式增加土壤固碳能力。該方法最大的制約來自現(xiàn)有硅酸鹽礦物溶解動(dòng)力學(xué)研究的不確定性。統(tǒng)計(jì)了在不同試驗(yàn)條件(土壤類型、農(nóng)作物種類、巖性、粒徑、施用量等)下開展增強(qiáng)風(fēng)化固碳效果研究的結(jié)果(表2)，可以看出所有研究都表明將基性—超基性巖石(礦物)施加到農(nóng)用地中可以增加土壤固碳速率[32-37]。但是有研究表明過量使用超基性巖石或礦物(如橄欖石)可能會(huì)導(dǎo)致重金屬Ni和Cr的污染[38]。Kelland et al.[37]使用高負(fù)載量粗粒玄武巖粉末調(diào)節(jié)黏壤土，使高粱產(chǎn)量提高約21%，固碳速率達(dá)到2～4 t CO2/hm2，是未播撒粗粒玄武巖粉末的黏壤土固碳速率的4倍，并且沒有發(fā)生重金屬污染問題?；詭r(礦物)可能不會(huì)帶來重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，而且其獲取成本和儲(chǔ)量也比超基性巖石(礦物)更低，因此是更加理想的礦化原料。

根據(jù)模型[39]預(yù)測，假設(shè)2050年在全球耕地中推廣添加玄武巖粉末這一增強(qiáng)風(fēng)化方法，每年可以移除大氣中的CO2約5億～20億t/a；其中，若在中國10%～55%的耕地中使用該方法，則每年可以貢獻(xiàn)的礦物碳匯約為1.3億～5.3億t CO2/a，取中間值為3.3億t CO2/a，相當(dāng)于在全球升溫1.5℃情景下抵消中國每年5%～21%的碳排放量。在這種情景下，使用該方法預(yù)計(jì)每年需消耗7.7億～35億t玄武質(zhì)巖石。此外，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2017年中國尾礦堆積存量為195億t，增強(qiáng)風(fēng)化方法可以充分利用其中的基性巖尾礦，不僅可以降低原料的預(yù)處理成本，還能緩解尾礦堆積造成的環(huán)境污染問題，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保雙贏目標(biāo)的潛在有效手段。

表2 不同試驗(yàn)條件下的增強(qiáng)風(fēng)化方法固碳效果統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of carbon sequestration effect of enhanced weathering method under different test conditions

3 湖北省地質(zhì)碳匯工作路徑建議

基于以上對地質(zhì)碳匯的論述，結(jié)合湖北省實(shí)際情況，從地質(zhì)行業(yè)角度出發(fā)，探討碳中和背景下湖北省地質(zhì)碳匯的可能工作路徑。

3.1 土壤碳匯

(1) 開展區(qū)域土壤碳庫調(diào)查。目前湖北省僅在長江流域部分河湖濕地開展了有限的固碳潛力研究[40]，尚未系統(tǒng)全面地開展土壤碳庫調(diào)查和固碳潛力評價(jià)工作，相關(guān)科研工作也跟進(jìn)不夠。建議圍繞長江經(jīng)濟(jì)帶和湖北省區(qū)域發(fā)展布局，分層次、有步驟地實(shí)施土壤碳庫調(diào)查與固碳潛力評價(jià)項(xiàng)目，研究土壤碳庫特征、影響因素、儲(chǔ)量及固碳潛力。同時(shí)建立覆蓋全省、有序更新的土壤碳庫數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化土壤固碳潛力測算方法，形成調(diào)查評價(jià)技術(shù)規(guī)程和地方標(biāo)準(zhǔn)，支撐自然資源和區(qū)域碳收支管理。

(2) 開展土壤碳匯功能修復(fù)與保護(hù)。應(yīng)有規(guī)劃地實(shí)施造林、生態(tài)修復(fù)、保護(hù)性耕作等工程和措施，同時(shí)建議將碳通量變化及碳匯能力評估納入生態(tài)保護(hù)和建設(shè)工程指標(biāo)體系。重點(diǎn)圍繞湖北省“十四五”期間的生態(tài)修復(fù)工程需求，在區(qū)域性生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施過程中，把提升生態(tài)系統(tǒng)固碳能力和適應(yīng)氣候變化能力納入考量指標(biāo)，探索土壤修復(fù)與固碳增匯相結(jié)合的修復(fù)技術(shù)，定期開展治理工程范圍內(nèi)的土壤及生態(tài)環(huán)境調(diào)查和監(jiān)測，為生態(tài)保護(hù)與建設(shè)工程中的碳匯價(jià)值實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)。

(3) 開展?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)調(diào)查與開發(fā)利用。湖北省具有以長江、漢江為骨架，群帶交錯(cuò)、湖庫交融、完整多樣的濕地生態(tài)系統(tǒng)，因此應(yīng)重視濕地的生態(tài)功能，開展區(qū)域性濕地碳匯調(diào)查、資源生態(tài)價(jià)值評估，建立濕地碳匯監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，厘清濕地的環(huán)境質(zhì)量、資源價(jià)值和碳通量，有助于區(qū)域碳收支管理與生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)，也為合理開發(fā)、利用、恢復(fù)和保護(hù)濕地提供科學(xué)支撐。

3.2 巖溶碳匯

開展巖溶碳循環(huán)及碳匯效應(yīng)調(diào)查。湖北省境內(nèi)水系發(fā)達(dá)，河網(wǎng)密布，長度>10 km的河流有1 700余條，湖泊總面積近3 000 km2。省內(nèi)碳酸鹽巖裸露面積約4.5萬km2，占全省總面積近1/4，主要分布于鄂西武陵山區(qū)、長江三峽兩岸分水嶺、神農(nóng)架等地。目前湖北省尚未開展過巖溶碳匯調(diào)查與研究工作，全省巖溶碳匯潛力有待挖掘。建議以重點(diǎn)流域?yàn)閱卧?，開展流域尺度巖溶碳循環(huán)及碳匯效應(yīng)調(diào)查，厘清巖溶作用的碳通量大小、空間分布和碳匯效應(yīng)，通過適當(dāng)人為干預(yù)手段提升巖溶碳匯能力。

3.3 礦物碳匯

(1) 開展地質(zhì)碳封存資源潛力評價(jià)。湖北省地質(zhì)儲(chǔ)碳空間資源豐富，如江漢盆地深部咸水層、鄂西頁巖氣層等，可利用的地質(zhì)儲(chǔ)碳空間規(guī)模還需要進(jìn)一步摸清。建議開展地質(zhì)碳封存資源潛力評價(jià)，尋找具有碳封存潛力的地質(zhì)構(gòu)造有利區(qū)，優(yōu)選目標(biāo)靶區(qū)，評價(jià)地質(zhì)碳封存潛力，實(shí)施地質(zhì)構(gòu)造、深部咸水層或基性巖層等CO2地質(zhì)封存示范工程。另外，加強(qiáng)頁巖氣勘查開發(fā)與地質(zhì)碳封存一體化調(diào)查研究，兼顧頁巖氣勘查開發(fā)的環(huán)境影響與承載能力評估工作，助力清潔能源開發(fā)利用與產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

(2) 開展固廢資源的碳封存利用。磷石膏、基性巖尾礦等固廢都含有大量堿性金屬離子，可以作為CO2礦化的原料。以磷石膏為例，湖北省是產(chǎn)生磷石膏最多的省份之一，現(xiàn)有堆存量近3億t，且每年新增量也有近3 000萬t，存在極大的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患。2022年10月，湖北省在全國率先頒布《湖北省磷石膏污染防治條例》，表明加強(qiáng)磷石膏污染防治，推進(jìn)磷石膏綜合利用刻不容緩。建議在查明磷礦尾礦庫數(shù)量及分布狀況的基礎(chǔ)上，評價(jià)其礦物固碳潛力，開展磷石膏等固廢CO2礦化固定技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化試點(diǎn)示范，建立尾礦庫固碳技術(shù)評價(jià)體系，既服務(wù)于碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，又能夠緩解尾礦堆積造成的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語

為實(shí)現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)，負(fù)碳技術(shù)將發(fā)揮關(guān)鍵作用，其中地質(zhì)碳匯由于固碳潛力大、經(jīng)濟(jì)成本低、工程可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，具有較好的應(yīng)用前景。通過梳理地質(zhì)碳匯中土壤碳匯、巖溶碳匯、礦物碳匯的作用和潛力，提出湖北省地質(zhì)碳匯工作路徑建議。湖北省應(yīng)結(jié)合省情，在土壤碳匯、巖溶碳匯、礦物碳匯方面加強(qiáng)工作部署，開展區(qū)域土壤碳庫調(diào)查、土壤碳匯功能修復(fù)與保護(hù)、濕地生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查與開發(fā)利用、巖溶碳循環(huán)及碳匯效應(yīng)調(diào)查、地質(zhì)碳封存資源潛力評價(jià)、固廢資源的碳封存利用等工作。湖北省地質(zhì)碳匯資源潛力巨大，有必要更好地發(fā)揮地質(zhì)碳匯作用，加強(qiáng)相關(guān)領(lǐng)域的研究探索，開發(fā)對應(yīng)的碳增匯技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)作出重要貢獻(xiàn)。