引言
海洋封存二氧化碳，是控制化石燃料燃燒導致氣候變化的有效手段。本報告闡明了二氧化碳海洋封存的基本原理，簡要敘述了有關二氧化碳海洋封存的科學領域，以及論述了二氧化碳海洋封存的環境影響。本報告也描述了在利用海洋封存限制大氣二氧化碳濃度上升前需要進一步開展的研究。
可通過多種方式利用天然碳儲層降低人為二氧化碳排放對大氣的影響。在3個主要的天然碳儲層中，海洋碳儲層的儲量到目前為止是最大的。海洋碳儲層的儲量比陸地碳儲層高出數倍，而陸地碳儲層的儲量大于大氣碳儲層的儲量。然而，目前僅大氣碳儲層承受化石燃料燃燒排放的二氧化碳的全部負荷，這就引起人們關注氣候變化。目前，人們已開發了增強陸地碳匯的方法，例如增加造林面積，而且，人們正在驗證利用天然（地下）儲層封存二氧化碳的方法。由于海洋碳封存的過程非常復雜，因此，增強海洋碳封存能力的方法的效率并不顯著。然而，利用海洋碳儲層儲存（或封存）碳的潛力是巨大的。當不考慮是否采取額外的人為干涉活動時，海洋確實是大氣層中二氧化碳的主要吸收匯。
利用海洋碳儲層封存二氧化碳的方法至少有兩種：
1）從大規模工業點源捕集二氧化碳并把二氧化碳直接注入深海；
2）通過添加營養素使海洋肥化來增強大氣二氧化碳的提取。盡管上述兩種方法的原理存在較大差異，但是，利用這兩種方法均能提高海洋儲層封存碳的速率，從而減少大氣儲層所承受的負荷。由于上述兩種方法仍存在不足之處，因此，利用該兩種方法仍不能徹底解決減少大氣儲層負荷的問題。如果二氧化碳排放量與氣候變化之間的關系得到證實，則應在較長時期內減少二氧化碳的排放量。然而，當減少二氧化碳的排放量時，利用該兩種方法的確能夠提供爭取時間的途徑。
上述兩種方法在有關海洋肥化方面仍存在極大的不確定性。把二氧化碳注入深海的相關科學研究雖然仍需進一步完善，但卻易于理解。為此，本報告重點在于論述海洋封存二氧化碳的第一種方法（簡要描述海洋肥化，見附錄）。
自從1995年以來，國際能源署溫室氣體研究與開發項目組已組建了多個國際專家小組。這些專家組研究了有關深海二氧化碳注入的知識。專家組的主要目標，是確定需要開展的研
究領域，以及確保充分利用有效信息來推測海洋肥化的利益和影響。最終，專家組重點研究4個主題：1） 海洋環流；2）環境影響；3）國際合作與關注項目；3）實踐與試驗方法。本報告提供的信息多數來自于這些專家組及其提交的論文。該簡短提要的目的，是為廣大讀者提供更有效的信息，旨在促進有關海洋封存二氧化碳的討論。可從國際能源署溫室氣體研究與開發項目組獲得專題研究小組的完整報告。
圖 1 全球碳循環：儲層（碳，吉噸）與通量（碳，吉噸/年）
天然碳的海洋封存
在前工業時期，在燃燒的化石燃料向大氣大量排放二氧化碳之前，全球碳儲層基本上保持平衡。盡管在大氣和海洋、大氣和陸地之間大量交換了碳通量，但從一種儲層向另一種儲層沒有任何純粹的得失。自從工業革命以來，化石燃料已成為全世界的主要能源。隨著化石燃料的大量利用，大氣中二氧化碳的排放量持續增加（目前每年向大氣排放的二氧化碳為23吉噸（Gt），相當于6吉噸碳）。如今的碳儲層不再保持平衡。大氣中二氧化碳的濃度，已從前工業時期的280ppm增至目前的370ppm。導致碳儲層不平衡的原因，是深海區碳同化速率相對緩慢。
利用高質量的測量方法并結合數學模型繪制全球碳循環總圖。全球碳循環總圖圖解了目前碳循環現狀與大規模使用化石燃料前碳循環狀況之間的差異。圖1舉例說明了該兩種狀況，同時也表明了相當于陸地和大氣儲層總量之和的大容量海洋碳儲層。
政府間氣候變化專門委員會（IPCC）作出預測，在正常情況下，大氣中二氧化碳的濃度將在今后100年內增至原來的兩倍。據估計，再生化石燃料資源含有4000吉噸碳，相當于大氣儲層中750吉噸碳。所以，大氣中二氧化碳的濃度很有可能增加數倍。經推斷，大氣中二氧化碳濃度的增加將對全球氣候產生重大影響。
圖 2 海洋溫鹽環流輸送帶
