[发明专利]隔离水性环境中的二氧化碳的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及二氧化碳贮存。更具体地说，本发明涉及隔离水性环境中的二氧化碳的方法。

背景技术

地球资源的利用已经导致全球范围的环境问题，包括大气中二氧化碳(CO₂)浓度升高和有生命的海洋资源的大量耗竭。作为土地使用变化和矿物燃料燃烧的结果，预测大气CO₂水平仅60年就会加倍。预计CO₂和其它温室气体的大气浓度的升高有利于大气中贮存更多的热量，从而导致表面温度升高和气候快速改变。气候改变的影响在经济上可能是高代价的并且对环境有害。降低气候改变的潜在风险将需要隔离大气CO₂。

提出的俘获和贮存大气CO₂的方法包括在地质结构中的贮存，注入深海和由通过海洋繁殖的浮游植物吸收。这些方法有限的能力和持续时间、昂贵和环境后果大量地未得到解决并且可能阻止其应用。

隔离大气CO₂的在经济和环境上看似最合理的方式是增强天然沉降。天然选择方案可避免与工业化分离，俘获，压缩和贮存二氧化碳相关的成本，并且可减少可能对环境造成的不良副作用。天然方法提供了大容量的储器和替代来源于其中的碳的能力，即长期碳循环。加速森林生长为碳隔离的天然方法的一个实例，它对环境是良性的并且在适当控制下能够对可持续的林业采集提供价值增加的选择。最大的天然碳储器包括海水和海洋沉积物。

有机物从表层水流至深海洋对海与大气之间CO₂的分配具有直接影响。一般而言，颗粒有机碳(POC)在再矿化前沉降得越深，它作为溶解碳返回至表层水所花费的时间就越长，在那里它可以重新进入大气碳循环。到达中间和深海的碳被来带在水团中，这些水团具有比在上部海洋中更长的返回至表面的流径和更小的平流水速度。海洋内部水的热盐换气按照在上游海洋中(约＜2km)每年与数百年间到在深海中(约＞2km)长达1000年不等的时间发生。录入地质记载的埋藏的碳将与大气隔离数百万年。因此，二氧化碳隔离的有效方法将会促进有机物从表层水流至深海。因此，在本领域中对为二氧化碳隔离目的而研发促进这一流动的方法存在需求。

发明内容

本发明提供了隔离水性环境中二氧化碳的方法。本发明基于本发明人的观察结果，即较高营养水平的生物体(OHTL)，诸如食浮游生物的鱼、食肉的鱼和海洋哺乳动物构成了非常有效和显著部分的生物碳泵，即在深海中隔离二氧化碳的生态机制。按照本发明的方法，首先评价某一区域以便确定该区域是否能够支持添加OHTL。接下来将OHTL添加到该区域中以便产生足够快速沉降和难溶颗粒物(PM)，从而隔离二氧化碳高于在添加OHTL前存在的二氧化碳隔离水平。最后，对这种二氧化碳隔离水平的增加进行定量。本发明的方法还可以包括报告二氧化碳隔离水平的定量增加的步骤。优选，加入天然产生比其它OHTL更快速沉降和难溶PM的OHTL，例如食肉的鱼。或者或此外，给OHTL饲喂增加快速沉降和难溶PM产生的膳食。例如，可以给食浮游生物的OHTL提供富含硅藻类而不是非骨骼OHTL的膳食。

优选OHTL产生的PM的沉降速率明显(即统计学显著地)大于由生物碳泵的其它成分产生的PM的沉降速率和/或生物可降解性明显(即统计学显著地)低于由生物碳泵的其它成分产生的PM的生物可降解性。优选OHTL产生的PM以至少约50md^-1-至少约5000md^-1范围的速率沉降。碳隔离水平优选明显超过由生物碳泵的其它成分隔离的水平。取决于许多因素，包括添加的OHTL种类，如何添加OHTL和添加区域的环境状态，碳隔离相对于该区域目前碳隔离水平优选被增加约50％以上-约5000％以上。

附图说明

本发明与其目的和优点可以通过阅读下列描述并且结合附图理解，其中：

图1例示了在正文中介绍的，描述与使用沉积阱观察衍生的流至深度的观察结果相比沉降颗粒有机碳(POC)的本发明的模型的结果。

图2显示了按照本发明通过营养泵对海洋和海洋沉积物中的CO₂进行隔离的简化图解。

发明详述

区域评估

添加OHTL的区域根据OHTL的自然地理分布区确定并且对每一OHTL具有特异性。该区域的地理范围取决于各种因素，包括添加的OHTL的扩散模式，环境因素(例如海洋学和气候)以及其它物理、化学和生物因素。某些OHTL保留在地理受限和不同的环境内，某些在随季节变化的环境与生物发育之间移动，而某些跨越较大的距离捕食。