至少需要幾十年才能用低碳能源取代廉價、豐富的化石燃料。與此同時，世界各地的許多科學家和政府官員認為，控制地球大氣中二氧化碳（CO2）水平上升的下一個最佳選擇是從一開始就阻止氣體逸出。這可以透過使用化學溶劑將其從發電廠和其他高汙染設施（如鋁製造廠）排放的副產品中分離出來，然後將其埋藏（技術上是注入）到地下深處來完成——這個過程被稱為碳捕獲和封存（CCS）。理想的儲存區域包括枯竭的油氣藏、不可開採的煤層或深部鹽水層，因為它們都處於足夠的壓力下，迫使溫室氣體保持靜止，並且由多孔岩石製成，可以像海綿一樣吸收二氧化碳。
美國能源部估計，美國深部鹽水層可以容納多達 12,000 吉噸的二氧化碳，這意味著它們是一個可行的長期解決方案，因為人類活動目前每年排放約 33 吉噸的二氧化碳。儘管埋藏數十億噸二氧化碳聽起來像是一項艱鉅，甚至可能危險的任務，但工程師們對如何做到這一點有很好的想法，科學家們也有理由認為它可以安全地大規模執行。石油和天然氣工業從 20 世紀 30 年代開始向地下注入各種流體；從那時起，研究人員一直在努力瞭解該過程對儲存地點的地球化學的影響以及可能對人類安全造成的風險。包括 1996 年在北海啟動的挪威專案在內的一些二氧化碳儲存地點已經在世界各地投入使用，表明這個概念在小規模上是可行的。
一個引起廣泛研究關注的潛在風險是意外洩漏——尤其是在二氧化碳滲入飲用地下水供應中的假設情況。這是 11 月 11 日線上發表在期刊Environmental Science & Technology. 上的一項研究的重點。
該研究的作者從美國最大的四個含水層——馬里蘭州和弗吉尼亞州下方的阿奎亞和弗吉尼亞海灘含水層、伊利諾伊州的馬霍梅特含水層和德克薩斯州的奧加拉拉含水層——採集了淡水樣本，每個含水層都位於潛在的封存地點之上。然後，在實驗室中，研究人員將實驗水樣暴露於旨在模擬緩慢洩漏的二氧化碳流中，並觀察了在 300 多天內發生的化學變化。二氧化碳導致所有樣品中水的 pH 值下降 1-2 個單位，因為氣體與水反應形成碳酸。pH 值的下降導致樣品中的岩石風化，增加了水中先前屬於岩石的元素的濃度。
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儘管具體的化學變化取決於每個樣品各自地點的獨特地球化學性質，但作者報告說，總體而言，二氧化碳導致鹼金屬和鹼土金屬元素以及錳、鈷、鎳和鐵的濃度增加——在某些情況下增加了兩個數量級以上。在某些樣品中，鋁、錳、鐵、鋅、鎘、硒、鋇、鉈和鈾的濃度接近或超過了環境保護署（EPA）設定的最大汙染物水平。此外，在某些情況下，溶解的鋰、鈷、鈾和鋇的量在整個實驗過程中持續增加，作者表示這表明了此類長期調查的價值。
勞倫斯利弗莫爾國家實驗室碳管理專案負責人、CCS 專家胡里奧·弗裡德曼說，即使這些結果看起來似乎令人擔憂，但事實是它們並不令人驚訝。“如果二氧化碳進入淺層淡水含水層，少量的痕量金屬將從岩石體積中釋放出來，”他說。“這是我們已經理解的事情。”二氧化碳洩漏可能如何影響飲用地下水是“15 年前社群提出的首批問題之一”，他補充道。“這是我們投入最多實驗重點的地方。”
弗裡德曼說，他感到驚訝的是，有報道暗示該研究發現了一種新的風險型別，而事實上，二氧化碳洩漏到飲用水中的威脅已得到充分研究。地下碳封存受 1974 年的安全飲用水法監管，該法規定，如果即使有很小的機會可能汙染超過 EPA 規定閾值以上的可用飲用水源，團體也不能向地下注入任何物質。
飲用水法根據材料注入的深度、是否危險和其他區分因素將井劃分為不同的類別。11 月 22 日，EPA 最終確定了 VI 類井的法規，該類別專門為地下二氧化碳封存而設計。根據新聞稿，“該規則要求旨在確保用於地質封存二氧化碳的井得到適當的選址、建造、測試、監測和關閉。”
杜克大學環境科學教授、該論文的合著者羅伯特·傑克遜說，新的Environmental Science & Technology結果在監測這些區域的背景下是有價值的。他說，最終目標是開發一種工具，可以用來測試潛在地點的地球化學特徵，這些特徵可能代表二氧化碳洩漏情況下的風險因素，並在這些地點投入使用後對其進行監測。
傑克遜說，無論法規如何，洩漏都必然會偶爾發生。有缺陷的井或未繪製的斷層可能會在某個時候讓二氧化碳逸出，監管機構應該開發一種方法來及時檢測洩漏，以便在洩漏變成更大的問題之前進行緩解。傑克遜說，他的研究結果表明，在某些情況下，地下水化學可能能夠充當早期預警，因為某些元素的濃度在樣品首次暴露於模擬洩漏後僅兩週就明顯升高。“在實際發現二氧化碳本身之前，你可以觀察地下水中的錳或其他一些元素，並將其用作洩漏的指標——這是一種強大的工具，”他說。
弗裡德曼同意，新的論文，加上先前釋出的資料，增加了“基礎設施的最早部分”，可以應用於開發廉價的監測工具。
德克薩斯大學奧斯汀分校經濟地質局高階研究科學家蘇珊·霍沃卡說，在這個領域還有很多工作要做。霍沃卡的研究課題是二氧化碳封存井的監測。她說，理想情況下，研究人員可以找到一個清晰的訊號，該訊號在所有地點都是一致的——一個“神奇的子彈，可以讓我們說，‘啊哈！你們不合規，這就是我們知道的原因’”。不幸的是，這樣的訊號尚未出現，“這篇論文是一系列論文之一，表明你會得到這些微妙、模糊、不一致的指標”，這些指標是特定於地點的，她說。
最好的資料將來自實際的現場研究，隨著更多地下儲存地點投入使用，現場研究可能會增加。“當你擁有實驗室樣品時，總是很難知道如何將它們放大到整個含水層，”霍沃卡說。
霍沃卡說，與此同時，公眾（和媒體）權衡地下二氧化碳封存的風險與繼續允許二氧化碳在大氣中積累的風險非常重要。“氣候變化本身對水來說是一個非常大的風險，”她說。“人們沒有權衡這種風險。”