第10单元A课文翻译

参考译文：

二氧化碳的海洋封存

海洋封存二氧化碳，是控制化石燃料燃烧导致气候变化的有效手段。人们可以通过多种方式利用天然碳储层降低人为二氧化碳排放对大气的影响。在3个主要的天然碳储层中，海洋碳储层的储量到目前为止是最大的。海洋碳储层的储量比陆地碳储层高出数倍，而陆地碳储层的储量大于大气碳储层的储量。然而，目前仅大气碳储层承受化石燃料燃烧排放的二氧化碳的全部负荷，这就引起人们关注气候变化。目前，人们已开发了增强陆地碳汇的方法，例如增加造林面积，而且，人们正在验证利用天然（地下）储层封存二氧化碳的方法。由于海洋碳封存的过程非常复杂，因此，增强海洋碳封存能力的方法的效率并不显著。然而，利用海洋碳储层储存（或封存）碳的潜力是巨大的。当不考虑是否采取额外的人为干涉活动时，海洋确实是大气层中二氧化碳的主要吸收汇。

利用海洋碳储层封存二氧化碳的方法至少有两种：

1）从大规模工业点源捕集二氧化碳并把二氧化碳直接注入深海；

2）通过添加营养素使海洋肥化来增强大气二氧化碳的提取。

尽管上述两种方法的原理存在较大差异，但是，利用这两种方法均能提高海洋储层封存碳的速率，从而减少大气储层所承受的负荷。由于上述两种方法仍存在不足之处，因此，利用该两种方法仍不能彻底解决减少大气储层负荷的问题。如果二氧化碳排放量与气候变化之间的关系得到证实，则应在较长时期内减少二氧化碳的排放量。然而，当减少二氧化碳的排放量时，利用该两种方法的确能够提供争取时间的途径。上述两种方法在有关海洋肥化方面仍存在极大的不确定性。把二氧化碳注入深海的相关科学研究虽然仍需进一步完善，但却易于理解。

在前工业时期，在燃烧的化石燃料向大气大量排放二氧化碳之前，全球碳储层基本上保持平衡。尽管在大气和海洋、大气和陆地之间大量交换了碳通量，但从一种储层向另一种储层没有任何纯粹的得失。自从工业革命以来，化石燃料已成为全世界的主要能源。随着化石燃料的大量利用，大气中二氧化碳的排放量持续增加（目前每年向大气排放的二氧化碳为23英吨（Gt），相当于6英吨碳）。如今的碳储层不再保持平衡。大气中二氧化碳的浓度，已从前工业时期的280ppm增至目前的370ppm。导致碳储层不平衡的原因，是深海区碳同化速率相对缓慢。

全球海洋较温暖的表层海水与二氧化碳饱和，而低温深层海水是不饱和的，且具有巨大的未充分利用的二氧化碳溶解能力。例如，虽然二氧化碳在深层海水中的溶解度是表层海水的2倍，但深层海水中溶解无机碳的浓度仅比表层海水中溶解无机碳的浓度高12%。这表明了深层海水真实的碳封存能力。而且，即使深层海水储存所有已知储量的化石燃料中的碳（4000英吨碳），海洋较高的溶解无机碳含量也变化不大。

遗憾的是，从去除大气中二氧化碳的观点来看，在大多数海域，碳从表层海水向深层海水的迁移是一个漫长的过程。把大气中的二氧化碳‘泵送’至深层海水存在两种机理：

第一种，‘溶解泵’

二氧化碳更易溶解于高纬度海区的低温、高密度海水，这些高密度海水将下沉至海底。这就导致海水出现“温盐环流”现象，为此，在北大西洋的低温深层海水（含有二氧化碳）向南‘流经’南极洲，最终在印度洋和赤道太平洋上翻，变成表层海水。在那里，二氧化碳再次释放到大气中。同样，南极深层水在上涌至表面之前在南极洲周围循环。从高纬度海区的高密度海水下沉到重现于热带地区之间的时间间隔估计为1000年。

第二种，‘生物泵’

海洋中的植物（主要为浮游植物）吸收表层海水中溶解的二氧化碳，通过光合作用维持生命。浮游植物的生长和繁殖速度常取决于营养素的利用率。浮游植物的尺寸仅为1-5毫米，海洋浮游动物通常能快速吃掉这些浮游植物，而这些浮游动物也将依次被较大的海洋动物捕食，如鱼类。表层海水中超过70%的这种有机物质可以再循环，但深层海水的平衡主要通过微粒有机物质的沉淀完成。所以，这种生物泵把二氧化碳从表层海水向深层海水运送，并有效地把二氧化碳封存于局部深层海水区域。大多数这种有机物质都通过细菌再矿化而释放出二氧化碳，最终，这些二氧化碳将返回至表层海水。把二氧化碳封存于深层海水到二氧化碳再次出现于表层海水所需的时间为1000年。

上述两种‘泵’已成功地抑制了大气中二氧化碳浓度的增加。海洋碳循环的数学模型表明，如果没有上述任何一种‘泵’的作用，大气中二氧化碳的浓度将比现有浓度增加两倍。

促进缓慢的自然过程

二氧化碳从深层海水返回至表层海水的过程是漫长的。为此，二氧化碳在海洋中的滞留时间可达1000年。这种漫长的残留时间促进了减缓大气中二氧化碳浓度上升方法的开发。为什么不避开把大气中二氧化碳转移至深层海水的缓慢的自然过程，而把二氧化碳直接注入深

层海水呢？

二氧化碳的去除

目前，去除发电站排放气体中二氧化碳的技术已得到验证，这种技术主要利用胺溶剂‘洗涤’排放气体。经证实，利用这种二氧化碳隔离装置能去除98%的二氧化碳。最终，把压缩的二氧化碳高压气流运输至封存地点。

把二氧化碳运输至注入点

运送至注入点的二氧化碳的最适当形式为液体或密相气体（在72.8巴和31℃下把二氧化碳气体压缩至大于其临界点，获得浓相气体）。根据石油工程师和海洋建筑师在IEA温室气体研究与开发项目的海洋封存研究组的发言，二氧化碳运输不会带来任何新的设计问题。可通过海底管道或油轮运输二氧化碳。

为了把海洋表层水体的环境影响降至最低，至少应把二氧化碳注入海底1500米的深度。模型研究结果表明，通过仔细选择注入位置，把二氧化碳注入1500米的深度，其封存时间可达数百年。

液态二氧化碳的密度大于海底3000米以下海水的密度。为此，可以利用另一种方法分散注入的二氧化碳，从而在海床海沟或凹地中形成液态二氧化碳的海底储层，最终，限制液态二氧化碳对小面积海床的影响。

一种简单实用但逻辑上更困难、更昂贵的方法是，制造固态二氧化碳。固态二氧化碳的密度为1.5吨/立方米，这些固态二氧化碳能快速沉入海底。如果把固态二氧化碳成块抛入海底，这些固态二氧化碳能够直接进入海底沉积层。日本通过实际测试完成的热传递计算结果表明，50%的4米见方的固态二氧化碳块体在自由下落至海底3000米深度时，仍能保持结构完整。

海相环境影响

利用海洋储存废弃物的前景一直是人们所关注的。当前，禁止向海洋倾倒有害物质，如核废物。但由于海洋本身已储存了大量的二氧化碳，因此，利用海洋封存更多的二氧化碳前景广阔。实际上，之所以建议把二氧化碳封存于海洋，其目的仅仅是为了加速目前表层海水中的二氧化碳向深层海水迁移的缓慢自然过程。加速自然过程有助于保护我们赖以生存的大气和陆地环境。不过，充分认识二氧化碳封存对海洋的影响是很重要的。