1　碳捕集与封存技术概述

1.1　气候变化已成为全球性挑战

大气监测结果表明，大气层中CO2含量正在增加，与工业化以前的280mL/m3的水平相比，目前的大气层中CO2浓度接近400mL/m3。大气层中CO2浓度的增加，使其吸收了更多的原本向太空辐射的地球红外线，最终导致全球变暖。全球平均温度在20世纪上升了大约0.74℃，并且升温速率也在逐渐加快，全球的最热记录也在不断刷新[1，2]。自有记录的1895年以来，2012年是美国48个州最热的年份，而2012年也是排名第十的最热年份，已统计的10个最热年份中9个出现在2000年以后。

全球气候变暖带来的主要危害包括冰川加速融化、海平面持续上升、极端气候增加、农作物大量减产、物种灭绝加速，给人类的生存和社会的发展带来严峻挑战。

据2014年世界气象组织报告，由于冰川融化，进入21世纪以来全球海平面每年上升0.3cm，而在20世纪该上升速率为每年0.16cm。如果按照目前的趋势继续发展，全球一半人口生活的沿海区域将被淹没。太平洋岛国目前已经感受到了被淹没的危险（图1-1），图瓦卢则被称为“即将消失的海上明珠”[3]。在2009年11月发布的《长江流域气候变化脆弱性与适应性》报告指出，近30年来，中国上海沿海海平面上升了11.5cm，高于全国沿海平均上升的9cm。到2030年，上海相对海平面将比2010年上升12cm，到2050年上升25cm。如果不采取积极的防御措施，到2050年，上海存在被海水侵入的可能。

由于全球气候变暖，极端天气事件诸如飓风、干旱、极端热浪、厄尔尼诺现象等也频频出现，物种灭绝也在逐渐加速。研究表明，在气候变暖的影响下，极端热浪的发生频率已经由每1000天1次变为每200天1次（图1-2）。《自然》杂志上发表的文章指出，到2050年全球气候变暖将使得地球上15%～37%的物种灭绝（图1-3）。生物多样性的大幅下降，将使人类的生存环境受到很大的威胁[4]。

图1-1　南太平洋岛国基里巴斯范宁岛（面临被淹没的危险）

图1-2　2014年法国格拉贝尔跨夜暴雨后景象

图1-3　正在消失的珊瑚礁