引言
海洋封存二氧化碳，是控制化石燃料燃烧导致气候变化的有效手段。本报告阐明了二氧化碳海洋封存的基本原理，简要叙述了有关二氧化碳海洋封存的科学领域，以及论述了二氧化碳海洋封存的环境影响。本报告也描述了在利用海洋封存限制大气二氧化碳浓度上升前需要进一步开展的研究。
可通过多种方式利用天然碳储层降低人为二氧化碳排放对大气的影响。在3个主要的天然碳储层中，海洋碳储层的储量到目前为止是最大的。海洋碳储层的储量比陆地碳储层高出数倍，而陆地碳储层的储量大于大气碳储层的储量。然而，目前仅大气碳储层承受化石燃料燃烧排放的二氧化碳的全部负荷，这就引起人们关注气候变化。目前，人们已开发了增强陆地碳汇的方法，例如增加造林面积，而且，人们正在验证利用天然（地下）储层封存二氧化碳的方法。由于海洋碳封存的过程非常复杂，因此，增强海洋碳封存能力的方法的效率并不显著。然而，利用海洋碳储层储存（或封存）碳的潜力是巨大的。当不考虑是否采取额外的人为干涉活动时，海洋确实是大气层中二氧化碳的主要吸收汇。
利用海洋碳储层封存二氧化碳的方法至少有两种：
1）从大规模工业点源捕集二氧化碳并把二氧化碳直接注入深海；
2）通过添加营养素使海洋肥化来增强大气二氧化碳的提取。尽管上述两种方法的原理存在较大差异，但是，利用这两种方法均能提高海洋储层封存碳的速率，从而减少大气储层所承受的负荷。由于上述两种方法仍存在不足之处，因此，利用该两种方法仍不能彻底解决减少大气储层负荷的问题。如果二氧化碳排放量与气候变化之间的关系得到证实，则应在较长时期内减少二氧化碳的排放量。然而，当减少二氧化碳的排放量时，利用该两种方法的确能够提供争取时间的途径。
上述两种方法在有关海洋肥化方面仍存在极大的不确定性。把二氧化碳注入深海的相关科学研究虽然仍需进一步完善，但却易于理解。为此，本报告重点在于论述海洋封存二氧化碳的第一种方法（简要描述海洋肥化，见附录）。
自从1995年以来，国际能源署温室气体研究与开发项目组已组建了多个国际专家小组。这些专家组研究了有关深海二氧化碳注入的知识。专家组的主要目标，是确定需要开展的研
究领域，以及确保充分利用有效信息来推测海洋肥化的利益和影响。最终，专家组重点研究4个主题：1） 海洋环流；2）环境影响；3）国际合作与关注项目；3）实践与试验方法。本报告提供的信息多数来自于这些专家组及其提交的论文。该简短提要的目的，是为广大读者提供更有效的信息，旨在促进有关海洋封存二氧化碳的讨论。可从国际能源署温室气体研究与开发项目组获得专题研究小组的完整报告。
图 1 全球碳循环：储层（碳，吉吨）与通量（碳，吉吨/年）
天然碳的海洋封存
在前工业时期，在燃烧的化石燃料向大气大量排放二氧化碳之前，全球碳储层基本上保持平衡。尽管在大气和海洋、大气和陆地之间大量交换了碳通量，但从一种储层向另一种储层没有任何纯粹的得失。自从工业革命以来，化石燃料已成为全世界的主要能源。随着化石燃料的大量利用，大气中二氧化碳的排放量持续增加（目前每年向大气排放的二氧化碳为23吉吨（Gt），相当于6吉吨碳）。如今的碳储层不再保持平衡。大气中二氧化碳的浓度，已从前工业时期的280ppm增至目前的370ppm。导致碳储层不平衡的原因，是深海区碳同化速率相对缓慢。
利用高质量的测量方法并结合数学模型绘制全球碳循环总图。全球碳循环总图图解了目前碳循环现状与大规模使用化石燃料前碳循环状况之间的差异。图1举例说明了该两种状况，同时也表明了相当于陆地和大气储层总量之和的大容量海洋碳储层。
政府间气候变化专门委员会（IPCC）作出预测，在正常情况下，大气中二氧化碳的浓度将在今后100年内增至原来的两倍。据估计，再生化石燃料资源含有4000吉吨碳，相当于大气储层中750吉吨碳。所以，大气中二氧化碳的浓度很有可能增加数倍。经推断，大气中二氧化碳浓度的增加将对全球气候产生重大影响。
图 2 海洋温盐环流输送带
