水生生物固碳能力强化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水生生物固碳能力强化系统，包括位于上部的高温水体、位于下部的低温水体以及过渡水体，高温水体设有顶部温跃层稳定机构并形成上强化温跃层，顶部温跃层稳定机构将高温水体分隔成多个强化固碳区，低温水体设有底部温跃层稳定机构并形成下强化温跃层，底部温跃层稳定机构将低温水体分隔成多个强化碳埋藏区，以及在高温水体和低温水体之间形成过渡水体。本发明专利技术利用水体对流机理以及光合作用对有机物固碳的环境需求，同时限制微生物分解有机物的环境条件，通过控制水体定向对流和限制对流，建立并控制水体温跃层特征，进而降低有机物埋藏环境温度，提高光合作用区的水体温度以提高固碳效率和固碳稳定性。水体温度以提高固碳效率和固碳稳定性。水体温度以提高固碳效率和固碳稳定性。

【技术实现步骤摘要】
水生生物固碳能力强化系统


[0001]本专利技术涉及碳中和领域，具体涉及一种水生生物固碳能力强化系统。

技术介绍

[0002]鉴于中国能源以化石能源为主，2019年占比高达85％左右，当年CO2排放量占国际总量的28.8％，因此国际减排压力巨大。且随着国家的持续快速发展和人民生活水平的提升，人均能源消耗在今后几年仍将继续上升。而目前产业结构迅速改变、清洁能源全产业链替代等减排方案也存在一定难度，因此增加碳汇就成为解决碳中和难题的重要手段。
[0003]各国增加碳汇的技术路线主要包括发展生物碳汇和碳捕获
‑
利用与封存技术(CCUS)两大类。但CO2工业碳捕获和地质封存成本较高且存在风险，实践证明，其效果也需要斟酌。国际流行的生物碳封存存在明显不足：关键问题：高固碳环境不等于高有效埋藏环境国际上也将碳汇作为减排的主要内容，包括森林，生态区域，以及土壤和湿地等。我国在生物碳汇方面的研究和实践也取得了明显的成就，除了不同地带的陆地森林。红树林及其湿地经常作为固碳的重要主体，被认为具有最大的固碳潜力，然而红树林、沼泽湿地及土壤虽具有很高的固碳潜力，但高温下湿地的有机碳储量并未增加，而是与温度成反比。因此认为有机质在高温下被分解成CO2，重新返回大气，热带亚热带气候的高碳捕获，并没有真正成为有效碳汇，碳埋藏效率并不高。
[0004]碳汇的有效存储需要探索埋藏环境的稳定性。地质过程中的煤、油，特别是黑色页岩(烃源岩)是天然的连续沉积的稳定固碳产物，在自然环境中难以分解氧化成CO2。尽管华南湿地、土壤每年的固碳能力均不低，但其碳汇饱和后不能增殖，即土壤碳含量不会连续积累，达到固碳
‑
分解的平衡后就无法新增固碳能力，这可能是《京都协议》不认同土壤固碳的主要原因。沉积过程是积累过程，黑色页岩或烃源岩在盆地沉积中是常见的沉积岩类型，也是化石能源的主要形式。只有把碳汇变成稳定的有机物进入地质埋藏(不同于CO2地质埋藏)，才可以说完成了有效碳汇和大气碳移除。否则，即使拥有最大的固碳潜力，但产生的碳在数年后重返大气，那么这种碳汇就没有足够的意义。因此有机物的连续沉积过程，符合有效的碳中和要求。同时固碳研究需要关注碳捕获和碳埋藏的协同问题。
[0005]我国要力争在2060年前实现碳中和，作为化石能源占85％的大国，碳中和压力巨大。国际上流行的碳封存(生物固碳和CO2封存)存在缺陷：CO2封存成本高且规模受限，而现代生物固碳技术存在明显的矛盾。该矛盾主要体现在：高碳捕获的温暖条件(如红树林环境等)是有机物高速降解的环境，降解产物CO2会重返大气，成为无效碳汇。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种水生生物固碳能力强化系统，以解决上述现有技术中存在的问题。
[0007]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种水生生物固碳能力强化系统，所述水生生物固碳能力强化系统包括：
[0008]位于上部的高温水体，所述高温水体设有顶部温跃层稳定机构并形成上强化温跃层，所述顶部温跃层稳定机构将所述高温水体分隔成多个强化固碳区，
[0009]位于下部的低温水体，所述低温水体设有底部温跃层稳定机构并形成下强化温跃层，所述底部温跃层稳定机构将所述低温水体分隔成多个强化碳埋藏区，以及
[0010]过渡水体，在所述高温水体和所述低温水体之间形成所述过渡水体。
[0011]在一个实施例中，所述上强化温跃层生长有水生生物，所述水生生物通过光合作用将大气中的二氧化碳以及溶解在水中的无机碳转换成有机物。
[0012]在一个实施例中，所述水生生物包括藻类、水生植物和/或光合作用微生物。
[0013]在一个实施例中，所述低温水体的温度T低满足以下关系：T
低
≦15℃。
[0014]在一个实施例中，所述低温水体的温度T低满足以下关系：4℃≦T
低
≦15 ℃。
[0015]在一个实施例中，所述顶部温跃层稳定机构包括多块交错布置的用于削减对流和波浪的第一阻挡板。
[0016]在一个实施例中，所述多块第一阻挡板分别沿横向和纵向交错布置并形成网格状结构。
[0017]在一个实施例中，所述第一阻挡板的顶端高出所述高温水体一定距离L
顶
， L
顶
与所述高温水体的水面浪高高度H
浪
满足以下关系：L
顶
≦H
浪
。
[0018]在一个实施例中，相邻两块所述第一阻挡板之间的距离L1与所述高温水体的水面流速V
高
和所述高温水体的波浪的浪高H
浪
满足以下关系：L1反比于 V
高
，L1反比于H
浪
。
[0019]在一个实施例中，所述第一阻挡板的高度H1与所述高温水体的水面流速 V
高
和所述高温水体的波浪浪高H
浪
满足以下关系：L1正比于V
高
，L1反比于H 浪。
[0020]在一个实施例中，所述顶部温跃层稳定机构包括多层交错布置的第一阻挡板。
[0021]在一个实施例中，所述底部温跃层稳定机构包括多块交错布置的用于削减对流和波浪的第二阻挡板。
[0022]在一个实施例中，所述多块第二阻挡板分别沿横向和纵向交错布置并形成网格状结构。
[0023]在一个实施例中，所述底部温跃层稳定机构包括多层交错布置的第二阻挡板。
[0024]在一个实施例中，所述顶部温跃层对流机构和/或所述底部温跃层对流机构由低导热材料制成。
[0025]在一个实施例中，所述水生生物固碳能力强化系统建立在陆地水体内。
[0026]在一个实施例中，所述陆地水体为湖泊、沼泽或水库。
[0027]本专利技术利用水体对流机理以及光合作用对有机物固碳的环境需求，同时限制微生物分解有机物的环境条件，通过控制水体定向对流和限制对流，建立并控制水体温跃层特征，进而降低有机物埋藏环境温度，提高光合作用区的水体温度以提高固碳效率。
附图说明
[0028]图1是静水环境和存在对流环境的温跃层曲线图。
[0029]图2是本专利技术一个实施例的水生生物固碳能力强化系统的结构示意图。
[0030]图3是本专利技术一个实施例的顶部温跃层稳定机构和底部温跃层稳定机构的立体结构示意图。
具体实施方式
[0031]以下将结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本专利技术的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本专利技术范围的限制，而只是为了说明本专利技术技术方案的实质精神。
[0032]在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水生生物固碳能力强化系统，其特征在于，所述水生生物固碳能力强化系统包括：位于上部的高温水体，所述高温水体设有顶部温跃层稳定机构并形成上强化温跃层，所述顶部温跃层稳定机构将所述高温水体分隔成多个强化固碳区，位于下部的低温水体，所述低温水体设有底部温跃层稳定机构并形成下强化温跃层，所述底部温跃层稳定机构将所述低温水体分隔成多个强化碳埋藏区，以及过渡水体，在所述高温水体和所述低温水体之间形成所述过渡水体。2.根据权利要求1所述的水生生物固碳能力强化系统，其特征在于，所述上强化温跃层生长有水生生物，所述水生生物通过光合作用将大气中的二氧化碳以及溶解在水中的无机碳转换成有机物。3.根据权利要求1所述的水生生物固碳能力强化系统，其特征在于，所述水生生物包括藻类、水生植物和/或光合作用微生物。4.根据权利要求1所述的水生生物固碳能力强化系统，其特征在于，所述低温水体的温度T
低
满足以下关系：T
低
≦15℃；较佳地，所述低温水体的温度T
低
满足以下关系：4℃≦T
低
≦15℃。5.根据权利要求1所述的水生生物固碳能力强化系统，其特征在于，所述顶部温跃层稳定机构包括多块交错布置的用于削减对流和波浪的第一阻挡板；较佳地，所述多块第一阻挡板分别沿横向和纵向交错布置并形成网格状结构；较佳地，所述第一阻挡板的顶端高出所述高温水体一定距离L
顶
，L
顶
与所述高温水体的水面浪高高度H
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，盛毅迪，陈孝政，王德琦，舒玲，李一军，
申请(专利权)人：中国科学院南京地质古生物研究所，
类型：发明
国别省市：