华人科学家提出：海下3000米“围剿”液体二氧化碳

http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2005-11-14

本报讯 为寻找抵消温室气体效应的途径，一些科学家提出针对“肇事者”二氧化碳的“俘获”战略——将发电厂排放出的二氧化碳收集液化，然后排入海洋。然而这一方法仍然存在很多缺陷。现在美国密歇根大学的地质学教授张有学在这一思路的基础上提出了一种新的理论模式，指出液体二氧化碳可能必须注入到海面下3000米的深处，才能保证“安全无逃逸”。

虽然科学家们提出的“俘获”法独辟蹊径且富有创意，但因为排入海洋中的二氧化碳可能会上升到海表，然后重新变成气泡进入大气，这一美好愿望很可能随之彻底化为泡影，甚至造成更加严重的后果——因为根据物理学原理，当二氧化碳附在卷流中从海底不断上升，最后突然从液态变成气态，就会在转化的瞬间突然爆炸，因而对各种生物带来潜在的危险。

此前，科学家特别针对这一方法进行了一场小规模的海洋实验，利用潜水艇观察海洋中二氧化碳小液滴最终如何变化，但这一实验成本实在太高，需要的时间也实在太长。这次华人科学家张有学发明的新的理论模式，却可以用来探测不同温度、压强情况下，排入海洋中的二氧化碳最后要面临怎样的命运。新模式表明，液体二氧化碳至少要注入海面下800米——这一数值也有可能需要达到3000米左右——的深度，才能保证二氧化碳真的无法逃逸出来。

张有学主要研究方向是实验地球化学，用理论和实验手段研究地球化学动力学、火山和湖泊喷发动力学以及地球演化。

张有学研究指出，海洋中的二氧化碳气体喷发确实是个严重的问题，“因为这势必引起致命的气—水爆发事件”。据了解，1986年非洲喀麦隆Nyos湖发生的二氧化碳爆发事件，导致周围1700多人和大量动物死亡。此前两年，该国Monoun湖一次规模更小的二氧化碳爆发也曾导致37人死亡。这些人和动物的死亡，并不是由气体爆炸直接引起的，而是死于二氧化碳导致的窒息。张有学说：“因为二氧化碳的密度比大气重，因此它在空气中下沉，然后沿着河谷不断流动，使沿途的人和动物窒息而死。”

现在液态二氧化碳“海洋注入攻略”面临最大的挑战在于，怎样才能找到阻止二氧化碳小液滴上升至水下300米处——具体深度取决于海洋温度和压强——重新变成气体。其中一个解决方法就是尽可能将二氧化碳液滴变得更小。

“水下800米深处的二氧化碳小液滴仍有可能上升，但如果小液滴足够小，它们会在到达液—气转变深度之前就完全溶解，这样我们就万事大吉了。”张有学说。但是，如果一直不停地向海洋中排入液态二氧化碳，充满二氧化碳小液滴的海水平均密度将小于周围海域，从而导致迅速上升的卷流。

“更安全的注入计划是将液态二氧化碳注入3000米以下的深海中。那里二氧化碳液体的密度超过海水，将在不断下沉中全部溶解。”根据张有学的新理论模式的计算，得到与之前的实验非常接近的结果。在当时的实验中，科学家遥控潜水器，对单个二氧化碳液滴进行追踪拍摄。他说：“当然，你不可能在不同深度、不同温度下对每种环境条件都进行这样的实验。这正是我们为什么需要一种理论，用来计算不同条件下将出现的情况。”

张有学最后强调，将液态二氧化碳注入海洋，有可能对环境造成影响，因此人类在决定利用这一方法降低大气中的二氧化碳排放量之前，必须首先解决这一问题。

张有学的这一新理论模式发表在10月份出版的《环境科学与技术》杂志上。(刘英楠)

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