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摘 要 随着经济社会的迅猛发展，大气中二氧化碳量越来越高，特别是对地表土壤产生很大的的影响。本文采用分析化学方法，主要分析高浓度CO2泄露对土壤某些化学指标的影响，结果表明不同浓度的CO2侵蚀土壤后，pH变化较明显，而水溶性盐的变化需进一步探究，这为CO2的安全储存和工程实施提供理论依据和参考价值。

关键词 二氧化碳 土壤 泄露 影响

中图分类号：S714 文献标识码：A

1研究背景及意义

鉴于当前我国经济社会的快速发展，未来较长一段时间内仍将以化石燃料作为主要的能源，由此产生大量的CO2等温室气体，若不及时处置，很可能造成极地冰川融化，海平面上升，海水入侵并污染地下淡水，极端气候与自然灾害等。因此，目前减少大气中的二氧化碳含量最为有效的方法是将其储存于地下，即二氧化碳地质储存，该方法是将CO2处理至超临界状态，增强其流动性、扩散系数与密度，有利于CO2在储层介质中的迁移转化，并将其注入至地下1200～1500米之间。通常适宜CO2地质储存的场所主要有：深部咸水层，枯竭的油气藏，不能开采的煤层，深海。

2 CO2地质储存泄露所产生的的影响

纵观国内研究现状，姜玲模拟CO2注入深部储层后，使得地下水的pH显著降低，原先的岩石溶解度增强，高岭石、伊利石沉淀，而绿泥石、钾长石等溶解，推断出储存在深部储层中的CO2泄露后可能会改变储层的渗透性、孔隙率等参数。赵仁宝利用X射线衍射、扫描式电子显微镜等研究了CO2泄露对岩石矿物组分、孔隙率的影响，结果表明：岩石的溶蚀与自身的构造关系大，特别是层理面最先受到溶蚀。关笑坤模拟一定浓度CO2人工地下缓慢释放，结果得到：在CO2长期释放过程中，土壤的pH值有所上升，而土壤当中的水溶性碳酸盐与有机碳变化并不大，同时二氧化碳从地下深层向地表运移时，其浓度逐渐减小，最后接近大气当中的CO2浓度。

3 实验结果与分析

3.1 pH的变化

本实验是人工模拟向地表土壤释放不同浓度的CO2，CO2浓度分别为0%，5%，10%，15%，在其入侵土壤较长一段时间后，测试土壤中某些化学指标，如pH，Ca2+，Mg2+，CO32-，HCO3-，Cl-，SO42-。其中pH的变化如图1：（注： pH1、PH2、pH3和pH平均分别表示三个平行值及平均值）。

图1：不同CO2泄露，土样pH值的变化

从图1可看出：随着CO2浓度以5个梯度增加，与自然状态下即浓度为0%相比，所有pH在CO2泄露后都有所增加，最大不超过6.95，总体偏酸性；而CO2浓度越大，pH值又有所减少，原因可能是土壤中CO2含量越高，与地表包气带形成H2CO3，从而解析出更多致使土壤变酸的物质。

3.2土壤浸出液水溶性盐的变化

土壤水溶性盐是反映土壤的一个重要特性，是限制作物生长的障碍因素。土壤水溶性盐的测定主要包括：土壤浸出液的制备与浸提，选取5：1的水土比，称取过筛1mm的风干土50g，用无气蒸馏水定容在250mL的三角瓶中，并充分振荡3min，进行抽滤，取清亮液置于塑料瓶中备用。钙、镁选用EDTA滴定法，碳酸根与碳酸氢根选用双指示剂法，氯离子选用沉淀滴定法，硫酸根选用EDTA间接络合滴定法。测试后得到各种离子的变化如表1所示：

表1：土壤水溶性盐测试结果

由以上数据得出：随着二氧化碳泄露浓度的增加，Cl-，SO42-有明显减少趋势，而Ca2+，Mg2+无明显变化规律，CO32-始终为零，HCO3-略微增加，可能是随着CO2入侵土壤浓度的增加，使得H2CO3的电离被促进，而CO32-被抑制。

4结论

（1）由以上分析可得：CO2泄露后，与土壤背景值相比，均使得其碱性增强；且浓度越高，pH值有减小之势。

（2）CO2入侵后，土壤的水溶性盐指标变化不一，碳酸根几乎不存在，因此，还需进一步研究。

参考文献

[1] 姜玲. CO2地质储存对地下水的环境影响研究——以江汉盆地为例[D].武汉：中国地质大学，2010.

[2] 赵仁宝，孙海涛，吴亚生，等.二氧化碳埋存对地层岩石影响的室内研究[J].中国科学，2010，40（4）：378-384.

[3] 关笑坤.二氧化碳在土壤包气带中的运移规律及对环境影响研究[D].长安大学，2014.

[4] 乔胜英.土壤理化性质实验指导书[M].北京林业大学，2002（11）.