地質(zhì)儲(chǔ)存CO2泄漏對(duì)土壤包氣帶熱性質(zhì)的影響研究.pdf

1、全球氣候變暖已經(jīng)是毋庸置疑的事實(shí)，溫室效應(yīng)已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)引起了關(guān)注。CO2地質(zhì)儲(chǔ)存是一種緩減碳排放行之有效的途徑，但是CO2地質(zhì)儲(chǔ)存并不是絕對(duì)安全的，存在著逃逸泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。逃逸的CO2入侵包氣帶將帶來(lái)土壤熱性質(zhì)的變化。土壤包氣帶熱參數(shù)直接控制著大氣環(huán)境和土壤的熱量交換與水分運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而影響土壤的生態(tài)環(huán)境。
　　本研究采用人工模擬CO2在包氣帶中泄漏的方法來(lái)研究土壤包氣帶熱參數(shù)對(duì)高濃度CO2的響應(yīng)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)共分兩部分，室外部分為直

2、徑1m，高度3.3m的大型實(shí)驗(yàn)筒實(shí)驗(yàn)。分別利用濃度為5?104ppm、10?104 ppm、15?104 ppm的CO2從底部通入不同黃土填裝模式的實(shí)驗(yàn)筒。實(shí)驗(yàn)筒通入氣體一年后，將實(shí)驗(yàn)介質(zhì)分層采樣，測(cè)試其土壤熱導(dǎo)率、體積熱容量、熱擴(kuò)散速率。室內(nèi)部分利用純度為99.99％的流量為150mL/min的CO2通入實(shí)驗(yàn)筒（h=175cm,d=67.5cm），在線監(jiān)測(cè)含水率、負(fù)壓等熱性質(zhì)相關(guān)因素來(lái)研究CO2對(duì)土壤熱性質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

3、>　?。?）室外實(shí)驗(yàn)區(qū)在實(shí)驗(yàn)設(shè)定的CO2濃度范圍內(nèi)(5?104-15?104ppm)，從低區(qū)到高區(qū)隨CO2濃度升高，包氣帶熱導(dǎo)率平均值由0.9 W·m-1·K-1減小到0.5 W·m-1·K-1，體積熱容量由1.5 MJ·m-3·K-1減小到1.2 MJ·m-3·K-1，熱擴(kuò)散率也隨CO2濃度的升高而降低。
　?。?）在室外實(shí)驗(yàn)區(qū)的中濃度區(qū)(10?104ppm)，從實(shí)驗(yàn)筒的上部到下部熱導(dǎo)率呈遞減狀態(tài)，由最高處的1.0 W·m-1·

4、K-1減小到下部區(qū)域的0.4 W·m-1·K-1。此區(qū)域?yàn)闊釋?dǎo)率的一個(gè)敏感區(qū)。
　?。?）CO2的通入影響了體積熱容量與含水率的線性關(guān)系，低濃度區(qū)具有最好的線性關(guān)系，線性回歸相關(guān)系數(shù)R2為0.7419，中濃度區(qū)線性相關(guān)系數(shù)R2不足0.5。這說(shuō)明高濃度CO2改變了土壤三相的組成比例。
　　（4）在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，CO2通入后實(shí)驗(yàn)組四個(gè)探頭處的含水率相比對(duì)照組都出現(xiàn)了不同程度的下降。其中實(shí)驗(yàn)組4