中外科学家揭示水泥是被长期忽视的大型碳汇

2016-11-29 13:53 来源: 科学网
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  日前,中科院沈阳应用生态所研究员郗凤明率领的研究团队与哈佛大学、剑桥大学、沈阳建筑大学等国内外16家研究机构合作,阐明和量化了水泥材料全生命周期的碳吸收,发现水泥材料是重要的碳汇,对全球碳循环有重要影响,对全球碳失汇问题研究提供了新的独特的视角。相关成果发布于《自然-地理科学》。

  据介绍,产业生产和土地利用等人类活动对全球碳循环产生了巨大影响。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)相关评估报告表明人类活动导致的大量碳排放是全球气候变化的主要原因。水泥生产过程碳排放大,增长速度快,一直受到广泛关注。

  水泥生产过程二氧化碳排放占全球二氧化碳排放的5%。我国水泥的生产和消费量占全球的一半以上,我国水泥生产过程的二氧化碳排放占我国总排放量的比例高达9%。但水泥材料在使用过程中,又不断吸收外界的二氧化碳,这一吸收过程的碳汇量一直没有得到重视和量化。因此,科学家们需要了解水泥材料在环境中的全生命周期碳吸收量,量化其累积过程和效应,分析其对碳循环的影响。

  郗凤明等人的研究采用了生命周期评价和碳化模型方法来研究水泥材料的二氧化碳吸收过程和影响因素。研究人员首次构建了水泥材料二氧化碳吸收核算方法,通过将水泥材料分为混凝土、水泥砂浆、建设过程中的水泥废弃物和水泥窑灰,分别量化不同环境条件下的不同水泥材料的二氧化碳吸收量。研究发现1930-2013年,全球水泥工业过程二氧化碳排放高达381亿吨,而同期水泥材料碳汇吸收量高达165亿吨二氧化碳,即这个时期内43%的水泥工业过程的二氧化碳排放又被使用后水泥材料吸收回来。从全球不同国家和区域来看,1994年以前,欧洲水泥碳汇量最大,而后中国年碳汇量占比逐渐增大。从不同的水泥材料来看,水泥砂浆的碳汇量最大。2013年全球尺度水泥碳吸收量占包括化石能源燃烧在内的人类活动碳排放的2.5%,中国2013年水泥碳吸收量占中国自身碳排放总量的5%,1930年累计至2013年的中国水泥碳吸收量占中国2013年排放总量的50%以上,这一结果将对全球和国家碳排放基准值产生重要影响。

  郗凤明等人的研究结果发现水泥是一个全球大型的、被忽视、逐年增长的净碳汇。这个碳汇的量化对全球碳循环研究具有重要的科学意义。该研究成果为人类活动对二氧化碳吸收的影响提供了一个新的视角,使科学家关注人类产业活动对于全球碳循环过程的巨大影响。

  该研究成果为废弃混凝土等建筑垃圾作为碳捕捉的碳封存材料提供了一种潜在的方法,为我国应用建筑垃圾发展碳捕捉和碳封存技术提供了理论支持。同时,研究成果为科学家寻找失踪的碳汇提供了新的视角,对人类活动的碳汇过程及其对全球碳循环的影响具有重要的科学意义。这一工作被审稿专家高度评价为“一项创新性的工作,对全球碳循环、气候变化、碳减排的研究有重要意义”。