二氧化碳捕集、地質利用與封存項目環(huán)境管理研究

宋陽，何少林＊，薛華，齊志斌，葛雁冰，劉博，余績慶

（1.中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院，北京 100083；2.國家油頁巖生態(tài)環(huán)境分中心，北京 100083；3.中國石油環(huán)境工程評估中心，北京 100083）

引言

二氧化碳捕集、地質利用和封存（CCUS）是緩解氣候變化的關鍵技術工具，不僅對以化石能源為主要能量來源的行業(yè)提供了巨大的溫室氣體減排量，保持了電力系統(tǒng)的靈活性，還是鋼鐵、水泥等難減排工業(yè)過程的可行技術方案[1,2]。大多數(shù)情況下，在需要高熱或者存在工藝碳排放的行業(yè)，CCUS 是首選的脫碳解決方案。世界各國的研究機構對氣候與技術、政策的模型研究表明：如果要實現(xiàn)巴黎協(xié)定的國際目標，CCUS 是減碳技術措施中的必要組成。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）指出，不同路徑CCUS的減排量到2030 年需要達到1 億～4 億噸/年，到2050 年需要達到30 億～68 億噸/年[3]。目前正在運行的CCUS 工程的捕集總量為每年4000 萬噸，因此到2050 年其規(guī)模要至少擴大100 倍。目前全球商業(yè)化CCUS 項目共135 個，其中一半的項目均為2021年新開發(fā)和營運。美國在2021 年新增CCUS 項目36個，其次為英國8 個、荷蘭5 個和比利時4 個[4]。美國的經(jīng)驗表明當政策為資本提供足夠的投資理由時，就會促進該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2021 年新增的每年400 萬噸以上的CO2捕集量項目如Dave Johnson 電廠、G2 凈零液化天然氣廠和Next Decade Rio Grande 液化天然氣廠均位于美國。

近10 年，我國意識到基于自然解決方案（NBS）的農(nóng)業(yè)和林業(yè)碳匯有一定的上限。從實現(xiàn)碳中和目標的減排需求看，依照現(xiàn)有技術，2060 年需要通過CCUS 實現(xiàn)的CO2減排量為10 億～18 億噸。與其相關的生物質能碳捕集與封存（BECCS）[5]和直接空氣碳捕集與封存（DACCS）等負排放技術需要實現(xiàn)減排3 億～6 億噸和2 億～3 億噸CO2[6]。各級政府部門已經(jīng)更加積極地理解CCUS 在脫碳中的作用，為后續(xù)政策制定奠定了基礎。在“十四五”規(guī)劃中明確將CCUS 作為重大示范項目進行引導支持[7]。2021 年5月，生態(tài)環(huán)境部與相關部委宣布支持在自由貿(mào)易區(qū)開展CCUS 試點和示范項目。CCUS 還被納入2021 年4月發(fā)表的《中美應對氣候危機聯(lián)合聲明》。2021 年6月，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布通知，要求CCUS 提供項目信息，以支持近期的重大計劃。

伴隨產(chǎn)業(yè)政策的推進和利好，引發(fā)了中國新一輪大型CCUS 示范項目的建設。2021 年6 月25 日，國家能源集團錦界電廠15 萬噸/年CCUS 示范項目一次性通過168 小時試運行，這是目前國內(nèi)規(guī)模最大的燃煤電廠燃燒后CO2捕集項目，試運期間連續(xù)生產(chǎn)出純度99.5%的工業(yè)級合格液態(tài)CO2產(chǎn)品，成功實現(xiàn)了燃煤電廠煙氣中CO2大規(guī)模捕集。2022 年1 月29 日，中國石油化工集團（以下簡稱中石化）宣布我國首個涵蓋了碳捕集、利用和封存全環(huán)節(jié)的百萬噸級CCUS項目——齊魯石化—勝利油田CCUS 項目全面建成，成為國內(nèi)最大的CCUS 全產(chǎn)業(yè)鏈示范基地，為國家推進CCUS 規(guī)模化發(fā)展提供了應用案例。目前我國已投運或建設中的CCUS 示范和商業(yè)項目達到49 個，已建成的38 個示范項目形成CO2捕集能力296 萬噸/年、注入能力121 萬噸/年[6,8]。這些項目以地質利用和封存為主，并且主要用于CO2驅提高油氣采收率（EOR）、CO2驅替煤層氣（ECBM）和咸水層封存（表1）。因為油氣和煤炭行業(yè)對衰竭油氣藏的結構特征和行為本身有很好的了解，現(xiàn)有的鉆井和注入技術可以適用于碳封存的實際應用，并且中國早期CCUS示范項目優(yōu)先采用高濃度CO2排放源與EOR 相結合的方式產(chǎn)生收益，當市場油價處于高位時，CO2-EOR收益不僅可完全抵消CCUS 成本，并為CCUS 相關利益方創(chuàng)造額外經(jīng)濟利潤。其他還有一些在廢棄油氣藏、不可開采煤層和深海的CO2封存以及化工和生物利用等仍處于開發(fā)前期。

表1 中國主要的CCUS全流程項目

1 CCUS 項目的環(huán)境管理現(xiàn)狀

盡管CCUS 作為應對氣候變化和減緩CO2排放的重要技術，但由于其前沿的技術體系和巨大的工程規(guī)模，引發(fā)了社會和公眾對于CCUS 項目環(huán)境影響和環(huán)境風險的擔憂，甚至是反對。從國際經(jīng)驗看，環(huán)境影響和環(huán)境風險是影響甚至決定CCUS 項目實施的關鍵因素之一，也是公眾關心的焦點問題，諸多國際大型CCUS 項目都是由于環(huán)境問題而進展受阻[9]。中國政府也高度重視CCUS 項目的環(huán)境影響和環(huán)境風險。2013 年原環(huán)境保護部發(fā)布的《關于加強碳捕集、利用和封存試驗示范項目環(huán)境保護工作的通知》中提出“加強碳捕集、利用和封存試驗示范項目環(huán)境保護工作，加強環(huán)境影響評價（以下簡稱“環(huán)評”）和環(huán)境影響監(jiān)測，探索建立環(huán)境風險防控體系，推動環(huán)境標準規(guī)范制定，加強基礎研究和技術示范，加強能力建設和國際合作”等要求。應此要求，《二氧化碳捕集、利用和封存環(huán)境風險評估技術指南（試行）》于2016年發(fā)布，這是中國第一部針對CCUS 環(huán)境風險制定的技術指南。然而與CCUS 技術和項目的開發(fā)能力與經(jīng)驗方面所取得的飛速進展相比，我國對CCUS 項目的監(jiān)管法規(guī)、環(huán)境影響評價、CO2減排核算、碳市場準入和風險評估仍然相對滯后（圖1），對CCUS 環(huán)境影響和風險的不確定客觀上制約了其在我國的大規(guī)模推廣和商業(yè)化應用。

1.1 監(jiān)管法規(guī)

目前CCUS 產(chǎn)業(yè)發(fā)達的國家大部分已針對這類項目在法律法規(guī)層面進行了環(huán)境保護規(guī)定。澳大利亞于2006 年頒布《海洋石油與溫室氣體儲存法》[10]，為溫室氣體離岸注入、運輸和地質封存活動提供了法律框架，并于2009 年通過《海洋石油和溫室氣體儲存（環(huán)境）條例》和《二氧化碳捕獲與地質儲存環(huán)境指南》針對環(huán)評內(nèi)容、方法和標準做出規(guī)定，著重強調封存選址的重要性。歐盟于2009 年發(fā)布《二氧化碳地質封存指令》（2009/31/EC）[11]，涵蓋了從捕集、運輸?shù)讲煌刭|構造封存整個生命周期的規(guī)定，要求其成員國在2011 年6 月前轉化為國家法律。荷蘭在此基礎上通過修改其《礦業(yè)法》明確了CO2封存的許可制度[12]。英國根據(jù)其《能源法》于2010 年頒布《二氧化碳儲存（許可）條例》[13]指出，禁止在水源地頒發(fā)CO2封存許可證，在擬定封存場地不存在泄漏、環(huán)境損害和人類健康風險的情況下，可以頒發(fā)封存許可證[14]。此外，日本修訂了《海洋污染防治法》，也對海洋CO2封存做出規(guī)定[15,16]。美國以《安全飲用水法》為基礎形成的《二氧化碳地質封存井的地下灌注控制計劃的聯(lián)邦要求：最終條例》[17]于2011 年1 月10 日正式生效，其針對以提高油氣采收率為目的的CO2注入井列為Ⅱ類井監(jiān)管；針對長期CO2地質封存項目列為Ⅵ類井管理，在許可程序、現(xiàn)場地質特征、審查區(qū)域與糾正措施、經(jīng)濟責任、注入井的施工、運行、機械完整性測試、監(jiān)測、井堵塞、注入后現(xiàn)場管理、現(xiàn)場封閉的最低技術標準等方面要求更為嚴格以保護地下水[18]。

我國CCUS 的法規(guī)監(jiān)管尚處在起步階段，雖然與其相關的法律法規(guī)較多，但是我國的環(huán)境保護制度類和石油礦業(yè)權制度類法律法規(guī)均沒有專門條文應對CCUS 開發(fā)活動的監(jiān)管。2012 年3 月18 日，《中華人民共和國應對氣候變化法（草案）》發(fā)布，這是我國第一個系統(tǒng)的應對氣候變化的法律文本，其中第65 條指出，政府鼓勵和支 持CCUS 和其他應對氣候變化技術的發(fā)展。但該法案何時正式獲得通過具有法律效力還未可知。此外，石油行業(yè)內(nèi)部標準如《鹽穴地下儲氣庫安全技術規(guī)程》（SY/T 6806—2019）和《油氣藏型地下儲氣庫安全技術規(guī)程》（SY/T 6805—2017）中部分條款如庫址選址和地質評價可供CCUS項目封存借鑒，但由于天然氣和CO2固有性質的差異，其對CO2長期封存的適用性明顯不夠。

1.2 生態(tài)環(huán)境管理技術規(guī)范

環(huán)評制度在預防和減輕環(huán)境污染和生態(tài)破壞中發(fā)揮著重要作用。我國CCUS 項目均應依法進行環(huán)評。當前我國CCUS 項目的環(huán)評分類、分級審批機制不清晰，現(xiàn)行的環(huán)評導則、指南和標準無法完全滿足CCUS項目的需求（表2）。一部分導則可以適用于CCUS 項目的環(huán)評，如生態(tài)、土壤和地下水導則，其中已經(jīng)包括土壤和地下水pH 值、溶解氧、重金屬、含量等CO2泄漏可能導致的環(huán)境變化以及動植物等生態(tài)系統(tǒng)的變化評價。一部分導則和標準不適用于CCUS項目，最突出的問題是，CO2并不是我國傳統(tǒng)意義上的污染物，因此現(xiàn)行導則對CCUS 項目的評價等級、評價范圍、評價標準和模型預測方法不能完全匹配?，F(xiàn)行的規(guī)劃導則在進行CCUS 產(chǎn)業(yè)（封存）集中區(qū)規(guī)劃時缺少區(qū)域CO2源匯現(xiàn)狀和預測方面的要求。

表2 與CCUS項目相關的環(huán)評導則、指南和標準規(guī)范

目前僅有《二氧化碳捕集、利用與封存環(huán)境風險評估技術指南（試行）》專門針對CCUS 項目的環(huán)境風險進行定性評估，彌補了《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》與CCUS 項目特性的不匹配。指南發(fā)布實施近6 年來，對CCUS 項目的環(huán)境風險評估做出了突出貢獻，同時也暴露了幾方面的問題需要進一步改進：一是風險分析和風險識別的步驟和指標有待調整明確；二是過于依賴專家打分的定性方法有待深化；三是僅針對土壤、地下水、地表水和環(huán)境空氣等環(huán)境指標進行了規(guī)定和影響程度分級，缺少對附近居民健康、動植物和微生物多樣性及生產(chǎn)力的CO2濃度閾值和影響分類；四是需加強事故泄漏源強與后果分析的模型構建[19,20]。

1.3 CCUS 項目CO2 環(huán)境監(jiān)測

根據(jù)對已有CCUS 示范項目的研究來看，捕集過程的CO2泄漏量一般不大，且已經(jīng)完善了監(jiān)測措施。封存過程和封存后的泄漏風險是環(huán)境監(jiān)測和評估的重點。目前國內(nèi)多數(shù)CO2-EOR 項目沒有重視對注入井和采出井的CO2泄漏，另外對地表逸散量和地下CO2運移狀態(tài)的準確性和監(jiān)測范圍都不夠明確，嚴重制約CCUS 項目的測量、報告和核查（MRV）制度發(fā)展[21]。特別是對地下CO2羽流的準確監(jiān)測依賴對地質封存體的深度認識。目前油田經(jīng)過多年勘探、開發(fā)，積累了數(shù)量眾多的鉆井及地震、測井和地質研究資料，可以相對方便的觀測CO2的羽流狀態(tài)，而對缺乏地質資料地區(qū)的CO2運移模型建構和監(jiān)測還需要積累和發(fā)展。目前我國還未形成完備的CCUS 封存場地CO2監(jiān)測標準規(guī)范，主要依靠各項目根據(jù)自身情況設定。延長靖邊油田CO2-EOR 項目吸取了加拿大Weyburn 項目的成功經(jīng)驗，設計了綜合地質、地球物理的地下監(jiān)測系統(tǒng)，同時結合了土壤、水體和地表CO2濃度[22]。這是我國首次在CCUS 項目中系統(tǒng)的監(jiān)測了封存區(qū)、地表等范圍內(nèi)CO2濃度變化及遷移規(guī)律，取得了良好的效果。但是目前對不同濃度CO2對生態(tài)環(huán)境和人群健康影響后果仍然研究不足，CCUS 項目普遍缺乏對地下水、土壤和生物多樣性的跟蹤監(jiān)測。

1.4 核算辦法與交易途徑

2021 年7 月16 日，各方期待已久的國家碳排放交易市場開始運行。雖然目前只覆蓋了電力部門，但未來必然會擴展到其他工業(yè)部門。對此，全國碳排放標準化技術委員會、全國能源基礎與管理標準化委員會、全國環(huán)境管理標準化技術委員會聯(lián)合發(fā)起并成立了CCUS 標準化工作組，開始對CCUS 這一新型行業(yè)開發(fā)相關標準。CCUS 減排量的精準確定是其效果評估、參與碳交易市場的關鍵。當前尚無成熟的基于項目的CCUS 減排方法學用于“核證自愿減排交易市場”，也無基于行業(yè)減排措施的核算方法用于“強制碳交易市場”。此外，CCUS 減排量以何種方式進入碳市場尚未明確。

2 對CCUS 環(huán)境管理的思考與建議

2.1 CCUS 項目的整體監(jiān)管要求建議

全面系統(tǒng)、完善的國家法律監(jiān)管框架對CCUS 的發(fā)展和部署至關重要。需要進一步制定明晰、完善的CCUS 法律法規(guī)，減少利益相關方的各種顧慮，確保CCUS 項目穩(wěn)健開展。根據(jù)發(fā)達國家的經(jīng)驗，我國對CCUS 的監(jiān)管應該包含封存選址許可、CO2運輸管道許可，以及環(huán)境影響評價和環(huán)境監(jiān)測的最低標準規(guī)定，明確環(huán)境影響和風險評價結果在CCUS 工程許可的申請、核準、修改中的地位和作用[23]。在捕集環(huán)節(jié)，應要求大型煤電基地和新規(guī)劃電廠在可行性研究報告中涵蓋碳捕集評估的內(nèi)容。在運輸環(huán)節(jié)，明確CO2純度、性質和管道材料、運輸路線的要求。在封存環(huán)節(jié)，明確封存地分級選址、地下空間利用、注入井完整性，以及監(jiān)測報告和風險應急處置的要求。解決CCUS 項目的責任歸屬和期限問題，形成權責清晰的法律法規(guī)框架。盡快出臺CCUS 項目的環(huán)境管理辦法。通過試行修改完善，形成CCUS 建設項目生態(tài)環(huán)境管理條例。

2.2 CCUS 項目全過程環(huán)境管理的聯(lián)動

CCUS 項目涉及多個行業(yè)不同環(huán)節(jié)，雖然將CCUS 作為獨立行業(yè)在現(xiàn)階段實施起來困難巨大，但是可以在環(huán)境管理，特別是環(huán)評分類上作為一個突破點，將當前CCUS 項目形成自上而下、自捕集到封存的完備的環(huán)境管理制度（表3）。CCUS 每一個環(huán)節(jié)涉及《建設項目環(huán)境影響評價分類管理名錄（2021 年版）》多個行業(yè)類別，環(huán)評要求各不相同。將CCUS項目作為整體，可以更好地判斷該項目或集群的環(huán)境可行性[24]。在戰(zhàn)略環(huán)評、規(guī)劃環(huán)評、項目環(huán)評到排污許可的發(fā)放和環(huán)境影響跟蹤評價、項目后評價全鏈條形成從宏觀到細節(jié)的差異化管理。盡快出臺適合CCUS 建設項目的環(huán)境影響評價技術導則、指南和排污許可證申請與核發(fā)技術規(guī)范等文件規(guī)范CCUS 的環(huán)境管理，明確環(huán)評分類分級審批的機制，評價范圍、評價標準以及環(huán)境監(jiān)測和風險管理的要求。

表3 CCUS整體環(huán)境管理路線

2.3 完善CCUS 環(huán)境監(jiān)測標準與規(guī)范

關于CO2儲存的主要擔憂是集中的高濃度CO2的泄漏風險以及可能對環(huán)境造成的損害。地質儲存的關鍵是將CO2保存極長一段時間（達到103年），而不會有任何明顯的地表逸散。國外一般要求CO2地質封存的安全期不低于200 年，模型顯示，每年逸散率超過0.1%將使CCUS 控制全球變暖的能力失效[25]。各文獻中報告的年泄漏率范圍從0.000 01%到1%不等[26]，取決于封存地的地質構造及斷層或塌陷的滲透性?，F(xiàn)有的CO2監(jiān)測技術可分為如下幾類：微地震監(jiān)測、地電學方法、重力測量法、遙感、地球化學采樣、大氣濃度監(jiān)測、示蹤劑示蹤、土壤呼吸監(jiān)測和微生物指示等[25]。每一類都有其適用的環(huán)境條件和范圍，需要對監(jiān)測技術在CCUS 各環(huán)節(jié)的可靠性、適用性和敏感性以及監(jiān)測參數(shù)和位置進行測試和評估。并且，CO2不同于其他污染物，其濃度基線會根據(jù)當?shù)厣鷳B(tài)、溫度和季節(jié)等存在較大波動，考驗監(jiān)測標準的科學性。

CCUS 的監(jiān)測策略應該包括預注入、注入期間和注入后階段。對于預注入階段，應該明確大氣CO2基線濃度和土壤通量本底值的監(jiān)測方法。對于CO2注入階段，建議對CO2運輸管道以及注入設備梳理完整的CO2排放和泄漏清單，識別CO2有組織和無組織排放源，針對設備和管道組件、貯存設施和裝卸過程等不同CO2排放源篩選匹配的監(jiān)測方法，形成“二氧化碳地面工程監(jiān)測技術規(guī)范和標準”。對于CO2注入后埋存階段，需要重點攻關CO2運移狀態(tài)、范圍和儲存體積量的監(jiān)測，包括井下（地質）、淺層（土壤）以及空中大氣三類監(jiān)測技術。形成“二氧化碳埋存井下羽流監(jiān)測技術標準”“二氧化碳埋存地表/淺層濃度監(jiān)測技術標準”和“二氧化碳埋存大氣濃度監(jiān)測技術標準”。關于管道和注入井，還需要監(jiān)測管道和井身的完整性和腐蝕程度，保證其在規(guī)定的時間內(nèi)滿足材料質量和性能。此外，應密切監(jiān)測注入的CO2對周圍生態(tài)環(huán)境和人群健康的環(huán)境影響。未來CCUS 項目的應用必須配有綜合的監(jiān)測制度，包括對空氣、地下水、土壤化學和肥力特性等生態(tài)環(huán)境和地質物理、化學的監(jiān)測等，建立長期、實時和智能化的CO2監(jiān)測報告體系平臺，系統(tǒng)科學的環(huán)境監(jiān)測是CCUS 項目能否成功實施和在國際碳交易中把握話語權的重要保證。

2.4 確定CCUS 減排量與碳交易市場路徑

當前制約CCUS 大規(guī)模商業(yè)化推廣的重要因素是其運行成本過高，降低其成本的關鍵一方面來自技術發(fā)展，另一方面是發(fā)展國際認可的減排量計算方法，通過碳價和投融資機制降低其成本[27]。因此，需要制定一整套“CCUS 二氧化碳監(jiān)測、報告和核查管理辦法”。通過開展捕集、儲運、利用和封存各環(huán)節(jié)源項歸類解析研究，針對儲罐、裝卸過程、封存場以及設備、管道組件和應急排放口等各源項不同情景，研究確定不同情景模式下的CO2排放因子，確定各源項活動水平依據(jù)，建立基于行業(yè)減排措施的CCUS 全流程CO2減排量核算方法。通過對項目邊界、基準線情景識別和額外性論證、基準線排放、項目排放、泄漏、減排量計算等基準線方法以及監(jiān)測方法研究，建立基于核證自愿減排量（CCER）項目的CCUS 全流程CO2減排方法學。此外，碳市場納入CCUS 減排量是未來發(fā)展趨勢，需要超前布局CCUS 參與方的減排量邊界、效益分配機制以及碳交易市場路徑研究。以此明確捕集、儲運、利用、封存各環(huán)節(jié)減排量計算邊界及權利歸屬，促進權責清晰的CCUS 效益管理機制的建立，為CCUS 減排量核證中各參與方的權利歸屬及未來納入碳市場交易奠定堅實基礎[28]。

2.5 CO2 封存和運輸管道泄漏源強和風險定量評價模型

大多數(shù)可能的泄漏情景和后果評估缺乏經(jīng)驗基礎和長期的實驗數(shù)據(jù)，嚴重依賴專家判斷。盡管目前的方法和技術存在很大的不確定性，為了評估封存泄漏情景發(fā)生的可能性及產(chǎn)生后果的嚴重性，仍然需要對環(huán)境單元之間的CO2通量進行建模和估算，并利用計算的通量和源強來定量化評估CCUS 封存對各種生物和生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響和事故風險結果，形成完備的風險識別—風險分析—風險評價流程。

另外，目前缺少不同狀態(tài)CO2（如密相CO2和超臨界CO2，閾值為31℃和7.38 MPa）在高壓管道運輸中泄漏和擴散模型的研究，也導致了CCUS 項目環(huán)境風險評價的準確性無法保證。在高壓條件下，每條管道輸送的CO2量為幾百萬噸，管道破裂釋放的CO2流量是要明顯高于井口泄漏和封存逸散的情景。這種局部高流速更可能對人類和動植物產(chǎn)生急性嚴重影響。建議進一步制定和完善評估（高壓）CO2管道環(huán)境風險的指導方針。包括故障類型的定義、應做出的補救方法、統(tǒng)一的暴露閾值和劑量—反應模型，以及最終的CO2管道的安全防護距離。

在以上對運輸和封存風險進行定量化評價的基礎上，完善《二氧化碳捕集、利用與封存環(huán)境風險評估技術指南》，建立對應的響應機制、監(jiān)測計劃、工作程序和風險應急措施，從源頭上把控風險。

2.6 CCUS 與減污降碳協(xié)同

在2030 年實現(xiàn)碳達峰目標之前，需要堅持以美麗中國建設目標和碳達峰目標為雙牽引實現(xiàn)污染控制與碳減排的協(xié)同[29]。環(huán)境污染物與CO2排放的高度同源性是實現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效的理論基礎。兩者在管控思路、管理手段、任務措施等方面高度一致，可統(tǒng)籌謀劃、一體推進、協(xié)同實施，實現(xiàn)降本增效[30]。

從捕集過程的捕獲效率來看（圖2）：發(fā)電廠的燃燒后和燃燒前系統(tǒng)可以捕獲產(chǎn)生的85%～95%二氧化碳。如果追求更高的捕獲效率，需要更大、更耗費能源的分離裝置，從而需要10%～40%的額外能量。這部分能量相關的CO2排放使得最終捕獲CO2效率降低到80%～90%[31]。富氧燃燒系統(tǒng)原則上能夠捕獲幾乎所有產(chǎn)生的CO2，然而需要額外的氣體處理系統(tǒng)來去除諸如硫和氮氧化物等污染物，從而將捕獲的CO2效率降低到90%，因此需要進行污染物排放和CO2收集的權衡。

從捕集的最終純度來看：凈化得到的CO2和雜質組分濃度取決于燃料性質、捕集分離和凈化工藝（圖2）。對于所有技術，雜質濃度均可以較高捕獲成本來降低。此外，醇胺吸收液可同時吸收SO2、NOx和顆粒物，使其排放量分別減少40%、0.8%和40%[32]，但同時也會排放氨氣，產(chǎn)生含胺與重金屬的廢液。電廠CO2提純系統(tǒng)也會改變SO2、NOx和顆粒物等重要大氣污染物的排放量，從而改變電廠的環(huán)境績效。對于天然氣凈化廠捕集的CO2可以殘留一定量的輕烴組分，其同樣可以用于EOR 項目。但也不排除部分燃煤電廠為降低成本，將過多的H2S、SO2、NOx等污染物和CO2同時注入封存層，導致更大的土壤和地下水的生態(tài)環(huán)境影響和風險。

圖2 三種主要CO2捕集工藝的流程、效率和收集純度

根據(jù)過去生命周期評價結果，采用CCUS 的燃煤電廠、煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠和天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠其富營養(yǎng)化和酸化趨勢比沒有CCUS 的電廠更高。燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒捕集等工藝對環(huán)境影響的大小也不盡相同[33]。所以需要進一步出臺文件規(guī)定不同捕集工藝排放和封存氣體中CO2和其他組分氣體的濃度和總量要求，并對CCUS 項目進行整個生命周期的環(huán)境影響分析。國家近期已啟動碳排放評價納入建設項目環(huán)境影響評價試點，對于CCUS 項目，應將碳評價納入其環(huán)境影響評價內(nèi)容，并分析其整個生命周期的污染物和碳排放（減排），以實現(xiàn)溫室氣體減排和防治環(huán)境污染的雙贏目標。

3 總結

本文通過梳理目前CCUS 在我國的發(fā)展現(xiàn)狀和環(huán)境管理中主要的環(huán)境影響評價導則、指南和環(huán)境監(jiān)測標準規(guī)范現(xiàn)狀，分析了前期CCUS 示范項目中暴露的環(huán)境管理盲點和弱區(qū)。目前我國還未在法律法規(guī)上對CCUS 項目的環(huán)境保護提出要求，部分生態(tài)環(huán)境管理技術規(guī)范需要進行修改和完善，存在CO2與傳統(tǒng)污染物的定位以及在環(huán)境監(jiān)測基線確定和標準方法欠缺的問題，制約了CCUS 商業(yè)化發(fā)展和進入碳市場的可操作性。本文對CCUS 環(huán)境管理提出了完善建議：一是將CCUS 作為獨立行業(yè)管理，形成全過程的環(huán)境管理制度的聯(lián)動；二是完善CCUS 項目的監(jiān)測方法標準，保證MRV 制度的貫徹、形成碳市場的準入規(guī)范；三是構建CO2運輸、封存過程中的源強核算與劑量—效應定量模型，增強環(huán)境風險評價的科學性；四是探索CCUS 項目的減污降碳協(xié)同治理思路和方法。