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一

將減碳作為未來五年三大科技發(fā)展戰(zhàn)略之一

上世紀(jì)六十年代英國進(jìn)入后工業(yè)化時期伊始，英國地調(diào)局就開始利用地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測手段幫助解決環(huán)境污染、資源浪費(fèi)和循環(huán)使用不足、能源結(jié)構(gòu)不合理等問題，在后續(xù)的幾十年時間里，隨著相關(guān)業(yè)務(wù)的拓寬和加深，關(guān)注全球氣候變化，參與大氣污染防治，開展地球碳循環(huán)研究等不斷作為重點任務(wù)并取得一定成效。

二十一世紀(jì)以來，英國地調(diào)局的工作目標(biāo)從“巖石圈”逐步拓展到“地球系統(tǒng)”，利用新技術(shù)對地球各圈層所涉及的大氣、土壤、河流等相互作用進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測、模擬預(yù)測、三維建模等成為了重要的職能之一，這其中涉及了大量關(guān)于碳循環(huán)、碳捕集與碳封存方面的調(diào)查和研究工作。2018年，英國地調(diào)局立足于“英國2050年減排80%并實現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)，制訂了《英國地調(diào)局2019-2023年科學(xué)戰(zhàn)略》（Science Strategy for the British Geological Survey 2019-2023），將減碳與資源管理、環(huán)境變化應(yīng)對和自然災(zāi)害治理與應(yīng)對作為其未來五年三大科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略方向。減碳和資源管理戰(zhàn)略是通過地質(zhì)科技支撐旨在減少碳排放，促進(jìn)能源資源合理化生產(chǎn)利用，為英國提供可負(fù)擔(dān)的清潔能源，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

二

大力推廣地?zé)崮苜Y源的利用及其研究

地?zé)崮軐傩履茉粗?，是可再生能源中可利用時間最長的資源，一天24小時一年365天皆可連續(xù)利用。有專家研究表明地?zé)崮芤荒曛?2%的時間可以利用，而水能、風(fēng)能和太陽能這一數(shù)字分別是42%、21%和14%。不同深度的地?zé)崮芏伎梢蚤_發(fā)利用，一般說來，0-200米的深度叫淺層地?zé)崮?，主要用于供暖和制冷。最?0年淺層地?zé)崮芾迷谑澜绺鲊l(fā)展較快。200-3000米的深度是常規(guī)地?zé)崮?，又叫水熱型地?zé)崮埽?000-10000米的深度叫干熱巖。干熱巖是地?zé)崮芪磥碇匾拈_發(fā)利用方向。

很多國家已將地?zé)崮芗{入其國家能源體系，并做為關(guān)鍵能源加以重視，相應(yīng)的監(jiān)測評價與研究一直沒有停止。在英國，盡管缺乏活火山地區(qū)，但政府仍將地?zé)崮芗{入其國家發(fā)展計劃，希望2050年前能駕馭住地?zé)崮?，使其在英國家庭供暖能源比例中由目前?%上升到18%。英國地調(diào)局通過開展淺層地?zé)崮芎蜕顚拥責(zé)崮艿臐摿φ{(diào)查，認(rèn)為英國地?zé)崮苜Y源潛力巨大。目前，英國已建成1.9多萬個地?zé)崮荛_發(fā)項目，地?zé)崆鍧嵞茉吹拈_發(fā)利用既可保障英國居民冬季取暖、夏季制冷的需求，而且為各種熱密集型工業(yè)和農(nóng)業(yè)提供熱量，將大幅減少煤炭的消耗，成為減少碳排放的主要方式。英國地調(diào)局已明確將淺層地溫能調(diào)查和開發(fā)技術(shù)路線設(shè)計、石炭系盆地的淺層地溫能潛力調(diào)查、城市地?zé)豳Y源調(diào)查作為未來五年內(nèi)這一領(lǐng)域的三項重點任務(wù)。此外，在地?zé)嵯到y(tǒng)建設(shè)等工程實施方面，英國地調(diào)局也承擔(dān)了一定的方案設(shè)計和風(fēng)險評估工作。

三

開展碳封存技術(shù)研發(fā)與監(jiān)測工作

減碳的另一個舉措是碳封存（又稱碳儲集、碳儲存、碳匯等）。碳封存是將碳捕獲后安全存儲，碳封存方式包括地質(zhì)封存、海洋封存、碳酸鹽礦石固存以及工業(yè)利用固存等方式，相較于植樹造林、生態(tài)修復(fù)的生物固碳，碳封存的成本要高許多。碳封存的主要技術(shù)目標(biāo)是改造傳統(tǒng)能源，促進(jìn)清潔能源的技術(shù)創(chuàng)新，同時作為科學(xué)研究，碳封存研究所帶動的科研意義也是巨大的，碳封存涉及評價技術(shù)、捕獲技術(shù)、注入技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)等創(chuàng)新，以及與此相關(guān)的技術(shù)遷移，可以在不同的領(lǐng)域得到更廣泛的利用。

英國地調(diào)局被公認(rèn)為是歐洲卓越的碳封存研究機(jī)構(gòu)，已建立專門的研究組織和團(tuán)隊，主要開展碳的地下儲集庫地質(zhì)條件和儲集能力的綜合評估，研發(fā)碳注入和碳封存技術(shù)，開展儲集庫長期的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測以及滲漏風(fēng)險預(yù)警等。英國地調(diào)局在其北海的碳封存實驗已取得具有商業(yè)競爭優(yōu)勢的成果，以及相關(guān)技術(shù)、方法、信息、知識等大力支持了英國、歐洲和其他國家的安全高效發(fā)展，減少了工業(yè)、電力、運(yùn)輸和供暖的碳排放。目前，英國地調(diào)局與英國皇家財政局（The Crown Estate）以國家資產(chǎn)的形式合作開發(fā)了碳封存數(shù)據(jù)庫，并通過該數(shù)據(jù)庫公開發(fā)布了其海底深處有超過700億噸碳地質(zhì)儲藏潛力，英國也因此成為全球首個公開碳封存信息的國家。

四

開展能源儲集地質(zhì)工作

在太陽能、風(fēng)能等可再生能源無法保障穩(wěn)定持續(xù)供應(yīng)的背景下，將當(dāng)前過剩能源存儲以便在需求超過供應(yīng)時使用成為英國能源戰(zhàn)略的方向之一。英國地調(diào)局也為此在近年來開辟了能源儲集地質(zhì)工作的新領(lǐng)域，主要針對全國地下鹽穴、枯竭油氣藏、枯竭含水層等地下空間儲氫、儲氣、儲熱和儲冷等的地質(zhì)條件開展綜合評價，探索水流重力勢能的儲集和保留，研發(fā)能源注入、壓縮、儲集、釋放的新技術(shù)、新方法，調(diào)查和解決與地下儲能部署相關(guān)的地質(zhì)障礙和危險，系統(tǒng)研究地溫、水文、物理、化學(xué)以及微生物作用對地下能源儲集的影響等。

五

大力開展地下生態(tài)環(huán)境治理與監(jiān)測評價

為配合地下熱能資源的開發(fā)利用、碳封存、能源儲集等工作，英國地調(diào)局又設(shè)置了相關(guān)的地下生態(tài)環(huán)境治理與監(jiān)測評價項目。英國地調(diào)局“地質(zhì)能源觀測項目”（Geoenergy Observatories）已有15年的歷史，在全國建立了多個觀測站點，2014年成立國際先進(jìn)的地下能源觀測中心，為英國政府提供決策信息。地下生態(tài)環(huán)境監(jiān)測項目主要通過鉆孔監(jiān)測，一般深度從50米到1200米，最深的達(dá)3000米，開展化學(xué)、物理和生物特征監(jiān)測。這些監(jiān)測已對英國陸上采油區(qū)的地下生態(tài)環(huán)境治理提供了科學(xué)支撐。英國地調(diào)局專家認(rèn)為，“越來越多的能源供應(yīng)減碳解決辦法來自于地下，我們要確保更好地了解這個系統(tǒng)以提供可持續(xù)的解決之道。”目前，英國地調(diào)局通過對地下巖石理化性質(zhì)及地質(zhì)流體運(yùn)移過程等的調(diào)查，評估地下空間封閉能力，構(gòu)建空間和流體地質(zhì)模型，進(jìn)而形成深層放射性廢棄物處置選址方案。核能作為減碳的重要能源，放射性廢棄物地質(zhì)處置成為英國地調(diào)局減碳戰(zhàn)略支點之一，英國地調(diào)局與放射性廢物管理部門（Radioactive Waste Management, RWM)在2020年7月簽署了一份為期5年的諒解備忘錄協(xié)議，構(gòu)建了雙方在戰(zhàn)略、技術(shù)和操作層面的合作框架。

六

對我國地質(zhì)工作的啟示與借鑒

（一）進(jìn)一步完善我國地?zé)崮荛_發(fā)利用制度與政策

進(jìn)一步加大地?zé)?、淺層地溫能等清潔能源地質(zhì)調(diào)查、評價和開發(fā)利用設(shè)計的力度，加強(qiáng)地?zé)岷蜏\層地溫在城鎮(zhèn)集中供暖制冷的應(yīng)用。目前，需要進(jìn)一步理順地?zé)崮芄芾眢w制，明確地?zé)崮苜Y源管理主體，特別是淺層地溫能、干熱巖的資源管理制度；加速營造地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展的良好政策環(huán)境，加大扶持力度；要加大地?zé)崮苜Y源勘查評價力度，調(diào)動多方積極性，加大基礎(chǔ)性地?zé)崮芸辈楣ぷ骱突毓啾O(jiān)管，建設(shè)干熱巖勘查開發(fā)先導(dǎo)試驗區(qū)，加強(qiáng)統(tǒng)一規(guī)劃布局。

（二）建立相關(guān)機(jī)構(gòu)，開展碳捕捉與碳封存地質(zhì)調(diào)查和監(jiān)測

以國家“碳中和、碳達(dá)峰”工作部署為導(dǎo)向，進(jìn)一步完善地質(zhì)工作領(lǐng)域的頂層設(shè)計，將碳捕捉與碳封存地質(zhì)調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測列入地調(diào)工作內(nèi)容，給予相應(yīng)的人力、物力和財力投入。以中國地調(diào)局為主，聯(lián)合高?？蒲袡C(jī)構(gòu)開展碳封存地下儲集庫地質(zhì)模型等相關(guān)研究，盡快確立相關(guān)調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)、規(guī)范等，開展全國范圍內(nèi)的碳捕捉和碳封存地質(zhì)條件、地質(zhì)潛力調(diào)查和評價，優(yōu)選一批適合碳捕捉與碳封存的先行試驗區(qū)、綜合儲備區(qū)和潛力區(qū)。在此基礎(chǔ)上，發(fā)揮試驗區(qū)碳封存先導(dǎo)試驗作用，強(qiáng)化地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測平臺的建設(shè)，對地下及周邊地質(zhì)環(huán)境實時動態(tài)監(jiān)測。

（三）提高能源儲集和二次能源利用的地質(zhì)工程保障

不斷挖掘地下空間能源儲集潛力，對枯竭油氣藏儲熱儲冷、鹽穴儲油儲氣、地下含水層儲能中涉及的能量注入、交換、應(yīng)用等的地質(zhì)工程可行性進(jìn)行深入調(diào)查研究，評價和優(yōu)選更多具備能源儲集條件的地下空間，提高能源保障能力，促進(jìn)地下廢棄空間的綜合開發(fā)利用。同時，注重對擬定選址區(qū)域開展相應(yīng)的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測，形成完備的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警和防治措施。繼續(xù)深入重要流域以及海岸帶的多要素綜合地質(zhì)調(diào)查工作，為水利發(fā)電設(shè)施、海岸帶風(fēng)電和潮汐能開發(fā)利用設(shè)施建設(shè)等的選址和施工提供必要的資料和專業(yè)支撐，不斷促進(jìn)二次能源的開發(fā)利用。

（四）大力加強(qiáng)地下生態(tài)環(huán)境的調(diào)查、監(jiān)測與修復(fù)治理工作

充分發(fā)揮水工環(huán)地質(zhì)隊伍的專業(yè)優(yōu)勢，分級、分類持續(xù)開展全國范圍土壤、地下水污染物等地質(zhì)調(diào)查工作能力，加強(qiáng)國內(nèi)陸下生態(tài)環(huán)境的調(diào)查、監(jiān)測與修復(fù)治理技術(shù)的研發(fā)，結(jié)合地上與地下開展生態(tài)修復(fù)治理，提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力，增加碳中和的空間。摸清地下污染物的擴(kuò)散與賦存特征，研究地球圈層間污染物的遷移轉(zhuǎn)化路徑，助力國家污染防治。

（五）立足國際視野，加強(qiáng)合作，服務(wù)社會

氣候變化問題是全球各國面臨的共性問題，對“碳達(dá)峰、碳中和”給予全力的地質(zhì)工作支撐也是美國、英國等一流地質(zhì)調(diào)查機(jī)構(gòu)長期堅持的重點內(nèi)容。中國地調(diào)局可以積極“走出去”，與世界一流地質(zhì)調(diào)查機(jī)構(gòu)開展這方面的合作，交流學(xué)習(xí)先進(jìn)理念，引進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)，加強(qiáng)全球資源和環(huán)境監(jiān)測，合作治理全人類共同面對的生態(tài)環(huán)境問題，參與全球碳中和治理。同時，我國地質(zhì)調(diào)查隊伍可強(qiáng)化與各級部門的需求對接，做好工作對接和成果對接，更好的發(fā)揮公益性職能。