[发明专利]人为控制碳循环的方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳源、碳汇、碳循环，属环保领域。

背景技术

大气中的CO₂被陆地和海洋中的植物吸收，通过地质变化、生物及人类活动，又以CO₂的形式返回大气中，造成碳在大气圈、生物圈、水圈和岩石圈中循环。人类活动对碳循环影响最大，使生物圈的碳汇功能减弱，岩石圈成为碳源，导致“温室效应”加剧，对人类的生存与发展带来了严重影响。世界各国都在积极应对气候变暖，减少CO₂排放量。如果人为控制大气圈中的CO₂向生物圈、水圈和岩石圈的转化速度，减缓生物圈、水圈和岩石圈中的CO₂向大气圈中释放，碳循环得到调控，CO₂在大气中造成的“温室效应”危害将得到控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种人为控制碳循环的方法，通过人为干预大气圈、生物圈、水圈和岩石圈中的碳转化速度，控制大气圈中CO₂浓度，调节温室效应，解除全球升温带来的气候灾害。

在自然界，陆地生态系统和海洋生态系统中的植物通过光合作用，将大气圈中的CO₂转化为有机碳，通过食物链或人类活动，一部分碳又回到大气圈中，另一部分则进入水圈、岩石圈被固定下来。

大气圈中的CO₂由于风和波浪的促进作用，在气和水的界面进行交换进入水圈。通过水圈中的生态系统，一部分动、植物残体在被分解之前被掩埋成为有机沉积物，进入岩石圈。当水圈中CO₂浓度升高时，其中一部分CO₂溢出水面进入大气圈中。

当大气圈中的CO₂变成碳酸后，可转化为重碳酸盐，碳酸盐沉积下来形成石灰岩、白云石和碳质页岩。岩石风化或火山喷发，将其中一部分有机碳和碳酸盐中的碳转移到大气圈中。

亿万年来，碳在大气圈、生物圈、水圈和岩石圈中处于动态平衡。工业革命以来，人类大量使用化石燃料，打破了碳在各圈层中的平衡，导致严重的温室效应和极端气候。雷学军在2015年《中国能源》第5期中指出：“动碳”指地球大气圈中能自由运动，产生温室效应的含碳物质及CO₂当量物质。“静碳”指岩石圈、水圈、生物圈、大气圈中不产生温室效应的含碳物质、CO₂当量物质及其前体物质。在一定的条件下，“动碳”和“静碳”可以互相转化。“动碳”转变为“静碳”时，可降低大气温室效应；“静碳”转变为“动碳”时，可增强大气温室效应。提出对大气碳资源及CO₂当量物质实施技术控制，调控温室效应。

雷学军还在2015年《农业工程》第5期中指出：通过植物碳封存，可以减少大气中的CO₂，降低和提前CO₂排放峰值。

在本申请中，所述的碳循环控制方法是：加快大气圈中CO₂向生物圈、水圈和岩石圈转化。通过植物填埋、封存、使用，延长和减缓生物圈中碳向大气圈中释放的速度；通过增加海洋植物（包括微藻、大型藻类和某些细菌）数量，提高海洋植物光合效率，促进大气圈中CO₂向水圈溶解；通过增加土壤碳汇和碳酸盐的形成，增加岩石圈的碳储量。减少大气圈中温室气体含量，将大气圈中CO₂维持在地球生命活动的最适浓度。其途径是：

（1）通过种植速生碳汇草，加快大气圈中的CO₂向生物圈中转化，通过植物封存，控制生物圈中碳释放速度与数量；

（2）通过驯化养殖水生生物，增加大气圈中CO₂向水圈转移的速度与溶解量，提高水体中碳酸钙的沉积量；

（3）通过增加土壤中的碳基，促进碳酸盐的形成，加快大气圈中的CO₂向岩石圈中转化。

人为控制碳循环的方法一是加快大气圈中CO₂向生物圈中转化，延长或减缓有机碳的分解。其具体方法如下：

方法一：种植速生碳汇草，进行填埋封碳。

1、种植或培育速生的水生与陆生碳汇草，通过收割，获得大量的生物质，加快气态CO₂转化为固态有机碳的速度，减少大气圈中CO₂的浓度。

2、将速生碳汇草进行填埋，延长有机碳分解时间。

方法二：种植速生碳汇草，加工成碳产品进行碳封存。