[实用新型]一种模拟地质封存CO2泄漏的栽培箱

说明书

技术领域：

本实用新型涉及作物栽培箱，特别是指一种可以模拟植物根层土壤外源CO₂侵入的作物栽培装置，主要用于温室气体减排背景下地质封存CO₂可能产生的泄漏对农业的影响评估研究。

背景技术：

二氧化碳捕获和封存（Carbon Capture and Storage，简称CCS），是指通过碳捕获技术，将工业和相关能源产业所生产的CO₂分离出来，输送到一个封存地点，并且通过封存手段使其长期与大气隔绝的一个过程（IPCC，2005）。CCS被认为是一个新兴的、具有大规模碳减排潜力的技术。2010年12月，在墨西哥坎昆举行的联合国气候变化谈判大会通过了《将地质形式的CCS作为CDM项目活动》的协议，并承认“认识到地质形式CCS是实现大会最终目标的有关科技，并有可能成为减少温室气体排放的潜在手段之一”。同时，2011年12月，在南非德班召开的全球气候变化大会再次明确将CCS技术与CDM（清洁发展机制）等一并列举为未来全球CO₂减排的主要措施，SBSTA（科技咨询附属机构）分会也就CCS项目在CDM下的方法学进行了进一步探索和讨论，预示着CCS将进入快速发展期。但是CCS技术存在泄漏的风险，一旦发生泄漏将会对地区甚至全球生态和大气环境造成不利影响。

要实现CCS技术的大规模应用和项目部署，必须了解CO₂泄漏可能造成的潜在安全隐患。目前用于模拟地质封存CO₂泄漏对农业生态环境影响的研究主要分为天然排放源和人工泄漏源这两种思路。其中，天然CO₂排放源主要包括蒸汽型地热、火山和热水型地热温泉等，然而这类天然试验地的影响规模较为单一和狭窄，无法模拟出工业级CCS封存库的效果，且试验地在研究前已长期暴露于高浓度CO₂环境中，生态系统可能已经完成了适应和恢复过程，无法评估影响发生的代表性和全过程。而基于人工泄漏模拟装置的作物栽培平台，可以定量控制CO₂的泄漏时机和程度，人工选择试验对象和规模，为提供了较多的研究情景，正逐渐成为研究地质封存CO₂泄漏对农业生态系统影响的热点。

现有的人工控制CO₂泄漏模拟装置研究分别来自英国诺丁汉大学的人工土壤放气及响应检测（artificial soil gassing and response detection，简称ASGARD）和美国蒙大拿州立大学的零排放研究及技术中心（zero emission research and technology center，简称ZERT）。英国诺丁汉大学在野外试验场地中使用低温的CO₂气瓶保证气体供应，在气体流量控制器的控制下，利用垂直安放的底部带有圆孔的塑料管，向各试验小区中心地下60cm处通入纯净的CO₂气体，结合GA2000气体仪，分析土壤CO₂/O₂浓度，并在地表安装0.5m*0.5m为单位的德尔格管（Draeger tubes）检测近地表CO₂对植被的影响。美国蒙大拿州立大学设计了一个长97m的水平管道埋入地下2m处，管道两端各有一个长分别为12m和15m的不锈钢保护套，剩下的70m管道利用天然橡胶阻隔为6部分并设有裂缝，以供CO₂的均匀泄漏。CO₂气体来源于液态CO₂气瓶，在流量控制仪的控制下以气态形式通入地下管道。这两者对深入研究泄漏CO₂在近地表的时空变化起到了很好的作用。此类人工试验方法的构建思想以及基于现实模拟的特点，使其在未来评估CCS泄漏风险的研究方面具有十分重要的借鉴意义。然而，这些人工控制试验都存在特定性，泄漏速率恒定、单一，对现实可能泄漏情景的多样性考虑不够，其结果很难比对。

发明内容：

针对上述问题，本实用新型的主要目的在于设计一种可控速率的单点封存CO₂泄漏作物栽培盆钵，模拟出多种地下封存CO₂泄漏对地上作物影响的情景，进而提供一种装置简便、易操作，使得多泄漏速率、多作物类型的对比研究更接近于真实自然环境状况的模拟地质封存CO₂泄漏的栽培箱。