二氧化碳入侵包气带的温度效应与模拟

Our previous studies supported by the public welfare project of the Ministry of Land and Resources, , and investigation and monitoring the leakage of carbon dioxide in Ping'an Country, Qinghai Province have proved that underground temperature of the vadose will increase as long as the concentration of carbon dioxide is higher than its background value. The main possible reason is the invasion of carbon dioxide into the vadose zone, which may lead to the variation and the evolution of the microorganism and the surface plants. The invasion process is multivariate and symbiotic, which includes water, rock and air. Its mechanism of which is very complicated. Starting with the indoor simulation experiment, this study will monitor the temperature, carbon dioxide content, water content, and negative pressure in the vadose zone after carbon dioxide invades, and then the variation law of underground temperature, water content, negative pressure and porosity will be studied by using CT cross section and X diffraction scan. Based on abovementioned work, the model of calculating the equivalent heat capacity and the equivalent heat conductivity of the vadose zone under the invasion of carbon dioxide will be established. This study will not only be of great value to calculate the changes of the temperature in the vadose zone after the invasion of carbon dioxide with different concentrations, pressures and temperatures, finding its influenceon the atmospheric temperature, but will also essential in studying the effect of carbon dioxide leakage on human ecological environment.

通过对国土资源部地调与公益性项目的研究，以及对青海省平安县二氧化碳泄漏点的调查与测量，发现在包气带中只要二氧化碳的浓度高于其背景值，包气带的地温就有升高。这可能就是二氧化碳入侵包气带导致包气带微生物与表生植被变异、演化的重要原因。由于二氧化碳入侵包气带是一个二氧化碳与水、岩、空气的多变量共生作用过程，其机理十分复杂。本项研究拟从室内模拟试验入手，在模拟试验装置中观测二氧化碳入侵包气带后在包气带中的温度、二氧化碳浓度、含水率和负压，再辅以CT断面与X衍射仪扫描，研究二氧化碳入侵后包气带温度、含水率、负压以及孔隙率等变化规律。在此基础上，建立二氧化碳入侵下的包气带等效热容量与等效热传导系数的计算模型，为计算不同浓度、压力、温度的二氧化碳入侵包气带后的温度升高值及包气带温度升高后对大气温度升高的影响，以及为研究二氧化碳泄漏对生态环境的影响奠定科学基础。

通过对国土资源部地调与公益性项目的研究，以及对青海省平安县二氧化碳泄漏点的调查与测量，发现在包气带中只要二氧化碳的浓度高于其背景值，包气带的地温就有升高现象。这可能就是二氧化碳入侵包气带导致包气带微生物与表生植被变异、演化的重要原因。由于二氧化碳入侵包气带是一个二氧化碳与水、岩、空气的多变量共生作用过程，其机理十分复杂。本项研究拟从室内模拟试验入手，在模拟试验装置中观测二氧化碳入侵包气带后在包气带中的温度、二氧化碳浓度、含水率和负压，研究二氧化碳入侵后包气带温度、含水率、负压以及孔隙率等变化规律。计算不同浓度、压力、温度的二氧化碳入侵包气带后的温度升高值及包气带温度升高后对大气温度升高的影响，以及为研究二氧化碳泄漏对生态环境的影响奠定科学基础。研究模拟高浓度CO2入侵土壤包气带，通过个实验我们可以得出：高浓度CO2入侵土壤包气带会引起土壤物理化学性质的变化，CO2的长期侵入将引起土壤原位pH的降低，风干土样pH的增加；土壤中氮、磷和有机质含量受CO2的侵入影响不大，但地表比地下总氮略低，而TOC略高，这可能与植物根系及微生物的生长活动有关。土壤水溶性盐总体随着CO2的侵入浓度的升高而含量都相应升高。CO2入侵对包气带的土壤孔隙率和岩性产生影响，在一定程度上影响土壤的热性质。