二氧化碳海洋封存数值模拟

摘要

大气中大量温室气体的排放特别是二氧化碳,已被广泛认为是造成全球气候变化的主要原因。利用海洋封存自烟道回收的二氧化碳气体可以在较短时间内达到抑制二氧化碳气体排放到大气中的目的,以达到减缓地球温室效应。研究结果显示,将二氧化碳封存到海洋是可行的,在中尺度释放二氧化碳是所有封存方法中最有效且通用性较高的方法,二氧化碳必须在达到温跃层深度之前就完全溶解,但是封存之后对于海洋环境的影响也是不可忽视的。
　　 二氧化碳气体水合物水是另外一个需要考虑的重要问题。它是水和二氧化碳气体在一定的温度和压力条件下形成的一种结晶状笼形化合物,密度大于海水。二氧化碳水合物膜生成在液滴表面,影响液滴在海水中的溶解速率。关于水合物在海水中的生成、扩散、溶解规律,不同的学者提出了不同模型与结论,但仍有很多不确定因素。
　　 封存过程中二氧化碳的释放速率、溶解速率和上升速度都是需要考虑的重要参数。本文通过数值模拟分析得出,当液滴半径越小或者注入深度越浅时,其溶解速率将会越快。如果在同一深度下液滴由大半径逐渐溶解成小半径时,液滴在海水中的溶解速率将越来越快。液滴在海水中并非以同一速度往上运动,而是与液滴的大小与位置有关的。当注入深度增加时,可允许溶解的液滴半径随之增加,其中当注入深度在1800m时,可允许最大的液滴半径为1.0cm,在1000m深度下,可允许最大的液滴半径为0.5cm。