專家質疑用於診斷世界最大二氧化碳儲存點之一疑似洩漏的證據

科學家們認為,由於缺乏資訊,一位顧問得出的關於薩斯喀徹溫省韋伯恩油田溫室氣體洩漏的結論是沒有根據的


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最近,一家獨立的地球化學諮詢公司報告得出結論,二氧化碳正從世界最大的二氧化碳地質儲存專案之一——位於薩斯喀徹溫省韋伯恩-米代爾油田——洩漏,這不僅對經營該站點的石油公司Cenovus Energy造成了公共關係危機,也對碳捕獲和儲存(CCS)的二氧化碳減排戰略造成了危機。但科學家們正在反駁,認為證據不足以證明該報告的結論是合理的。

Cenovus公司使用來自北達科他州管道輸送的二氧化碳進行提高石油採收率——這項技術將溫室氣體(GHG)注入油藏,以提取更多石油。大部分二氧化碳(截至2010年7月約1800萬公噸)隨後被儲存在地下1.5公里的枯竭油藏中,本應被困在那裡。國際能源署(IEA)溫室氣體韋伯恩-米代爾二氧化碳監測和儲存專案是一個隸屬於巴黎機構的研究小組,在過去十年中一直在研究韋伯恩的二氧化碳注入和儲存,其目標是“提供必要的框架,以鼓勵在全球範圍內實施二氧化碳地質儲存”,根據該小組的網站

許多科學家和工程師認為,地質二氧化碳儲存是應對全球變暖排放的必要武器,儘管目前全球只有少數幾個地點正在進行。但CCS在公眾認知方面面臨著一場艱難的戰鬥。化學捕獲二氧化碳非常昂貴,建造輸送二氧化碳的管道網路也將耗資巨大,並且關於將數百萬公噸氣體埋藏在地下的安全性仍然存在疑問。它肯定會留在那裡嗎?韋伯恩是公認的二氧化碳儲存試驗案例,如果在那裡證實發生洩漏,將壯大批評者的膽量——而最初關於所謂洩漏的新聞已經引發了令人震驚的頭條新聞

該報告由薩斯喀徹溫省一家名為Petro-Find Geochem的公司釋出,受一對當地夫婦委託,他們對位於韋伯恩油田上方的房產上發生的奇怪現象(從池塘中冒出氣體氣泡到不明原因的動物死亡)感到震驚。今年7月,該公司分析了從該房產採集的土壤樣本。

然而,在1月19日,隸屬於IEA專案的科學家們——該專案由15個政府和行業贊助商(包括美國能源部)資助,但不接受Cenovus公司的現金支援——釋出了一份宣告,稱Petro-Find報告中“沒有確鑿的證據支援[作者]的說法,即‘Kerr房產土壤中高濃度二氧化碳的來源顯然是注入韋伯恩油藏的人為二氧化碳’。”

資料疑點
為了證明他們的主張,Petro-Find諮詢師引用了兩個數值——土壤中二氧化碳的化學特徵與注入二氧化碳的特徵相似,以及在房產上的單點測得的異常高的二氧化碳土壤濃度。但IEA專案的高階專案經理史蒂夫·惠特克告訴《大眾科學》,諮詢師們過度解讀了他們的結果。

惠特克說,雖然對穩定碳同位素的分析表明,在土壤表面附近收集的二氧化碳與注入的二氧化碳具有相似的化學特徵,但這不足以聲稱它就是注入的二氧化碳,而不是土壤中微生物、植物和其他有機物自然產生的氣體。“我們對土壤氣體進行了類似的測量,他們得到的資料都在我們的取樣範圍內,”他指出,“在該地區收集的多條證據表明,具有該同位素組成的二氧化碳是天然來源的。”

Petro-Find還聲稱,其同位素分析結果代表了該地區基線土壤碳同位素值的重大轉變。但惠特克說,這種說法是沒有根據的,因為諮詢師們未能測量適當的基線值。根據週三的宣告:“Petro-Find報告錯誤地使用了1.5公里深處油藏中天然存在的二氧化碳的碳同位素值來代表地表土壤中二氧化碳的初始值”,這意味著,“關於同位素組成發生巨大轉變的論點在技術上是有缺陷的。”

關於報告中發現的測試土壤二氧化碳濃度的“重大異常”——110,607ppm,而報告中另外25個樣本的平均值為23,000ppm——專案宣告認為,“Petro-Find採集的土壤氣體中二氧化碳的濃度與在韋伯恩附近草原土壤中發現的濃度相似。”此外,惠特克指出,一個數據點不足以作為科學結論的基礎,尤其考慮到土壤氣體成分的高度可變性。他指出,土壤二氧化碳濃度在很大程度上取決於土壤特徵,而類似於Petro-Find採集樣本的較低窪、水分更多的區域將有更多的植被(尤其是在夏季),從而透過呼吸作用產生更多的二氧化碳。

還有一個問題是,注入的二氧化碳是如何到達研究房產的,因為最近的活動注入點也在近兩公里之外。Petro-Find報告將此歸咎於“深部斷層/裂縫”,稱其可能充當溫室氣體遷移的管道。但根據IEA科學家週三的宣告,“沒有可靠的證據表明Petro-Find提出的地表線狀構造指示了1.5公里深的開放斷層。”惠特克指出,該油藏“已經容納石油數千萬年甚至數千萬年了”。“這些都是天然容器。”

最後,該宣告回應了Petro-Find暗示高二氧化碳土壤含量可能導致空氣中不健康水平的說法,指出“在地下1米深度的土壤氣體中,二氧化碳濃度達到令人擔憂的水平是很正常的”,而諮詢師們正是從這個深度採集的樣本,並且,“Petro-Find報告中沒有資料表明大氣中二氧化碳濃度達到危險水平。”

需要更多分析 蘇珊·霍沃卡是德克薩斯大學奧斯汀分校經濟地質局的高階研究科學家,也是地質封存二氧化碳監測方面的專家,她根據對報告的閱讀表示同意,“這些結論遠遠超出了資料所能支援的範圍。”她說,在立即將土壤中的二氧化碳與注入的二氧化碳聯絡起來之前,應該努力排除溫室氣體的其他來源。

霍沃卡說,諮詢師們忽略進行一項相對簡單的測試,該測試本可以初步確定高二氧化碳濃度是否是自然過程造成的。“我們需要看到二氧化碳濃度與氧氣和氮氣的濃度,”她解釋說。由於土壤微生物從大氣中吸收氧氣並釋放二氧化碳,“我們可以推斷,這個過程正在發生,因為氧氣的消耗量是二氧化碳增加量的兩倍摩爾比。”另一方面,“如果二氧化碳來自其他地方,氧氣和氮氣[的濃度]都會因稀釋而降低,”她說。

霍沃卡說,雖然這項測試不一定能明確證實任何事情,“但它有助於你開始用大量簡單的測量來剖析系統,並給你一個關於主要過程的假設”,以便科學家們可以知道哪些更昂貴的測試是必要的。“缺乏這種分析,”她補充道,“表明目前的研究是初步的,並且討論韋伯恩洩漏的證據還為時過早。”

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