综合前文第2.1 至第2.4 部分对各指标的统计检验结果，结合图6 可看出：播种期CO2 泄漏，对玉米的出苗影响最为严重，500 g/(m2·d)的CO2 泄漏通量已让出苗受到极显著的抑制，当达到2 000 g/(m2·d)时即很难出苗。对于生长期CO2 泄漏，影响可能稍微轻一点，玉米株高在CK 对照、情景G500 和G1000 之间并无显著性差异，CO2 泄漏通量达到2 000 g/(m2·d)时株高增长速度才极显著降低(P〈0.01)；不同泄漏情景下玉米可见叶数、全展叶数和枯叶数的差异性与株高相似，CO2 泄漏通量达到2 000 g/(m2·d)时产生极显著差异；地下部干质量在1 000 g/(m2·d)的CO2 泄漏通量下与CK 对照产生显著差异(P〈0.05)，在2 000 g/(m2·d)的CO2 泄漏通量下地上部和地下部干质量均与CK 对照产生极显著差异；净光合速率和蒸腾速率对泄漏情景同样非常敏感，在CO2 泄漏通量为500 g/(m2·d)时即产生极显著降低，达到2 000 g/(m2·d)时光合作用几乎停止。

图6 生长季末期不同泄漏情景下各指标的耐受阈值比较 Fig.6 Comparison of tolerable threshold value of each index under different leakage scenarios during late growing season

不同泄漏情景对玉米各种生理指标的影响最终都会反映在地上部和地下部生物量上，可作为确定农业生态系统对地质封存CO2 泄漏耐受阈值的主要参数。有研究 表明，由于地上部干质量主要是光合作用的结果，地下部通过地上部干质量来影响产量水平，因此，地上部干质量与产量的关系要比地下部干质量与产量的关系更密切[40]。如果以地上部干质量的极显著降低为主要判别标准，结合作物株高、叶片数、净光合速率和蒸腾速率等描述植物生长状况的指标，可以得到：对于生长期CO2泄漏试验来说，玉米对地质封存CO2 泄漏的耐受阈值上限为2 000 g/(m2·d)的CO2 通量，在达到一定程度（500 g/(m2·d)）之前，作物大部分指标的变化并不显著；生长季末期，处于500～2 000 g/(m2·d)耐受阈值范围之内的近地表作物将受到极显著影响；大于2 000 g/(m2·d)以上的CO2 泄漏情景，玉米生长发育将停止甚至死亡。同时，对于播种期CO2 泄漏试验来说，虽然玉米能出苗的CO2 通量阈值范围也为500～2 000 g/(m2·d)，但500 g/(m2·d)的阈值下限已使得玉米出苗率减半，在播种期泄漏试验下的玉米长势可能要远弱于生长初期泄漏试验，这也反映了玉米对地质封存CO2 泄漏的耐受阈值的复杂性。

3 讨 论

最早关于封存CO2 泄漏将导致的潜在环境影响的报道大约出现在2003 年左右[41]，以往大多数研究是基于地下深处释放CO2 的天然试验场，自然环境在长期过程后的适应性和恢复过程被忽视[22]；而最近出现的一些人工模拟试验，对现实可能泄漏情景的多样性考虑不够。这些研究都存在特定性，并且由于时空尺度的不同，使得分析的结果难以具有可比性。

本研究认为，确定地质封存CO2 泄漏过程中对地表生态系统可能造成的影响需要将各种泄漏情景结合起来考虑，这样才能全面合理地评价CO2 泄漏过程对地表生态系统的各种可能影响。CO2 泄漏通量作为人工模拟地质封存CO2 泄漏的关键指标，与CO2 泄漏过程紧密相关，能综合反映试验区泄漏情景，而且能通过不同泄漏通量来模拟各种泄漏情景下对地表生态系统的影响。因此，本研究选择CO2 泄漏通量作为研究地质封存CO2 泄漏对地表生态系统影响的指标，通过分析各种泄漏通量下地表生态系统所可能出现的变化，可以进行相关的风险评价。同时，通过地表生态系统对不同泄漏情景的阈值响应可以实现对CO2 泄漏的影响评估，克服了以往以单一泄漏速率为研究对象进行影响研究的局限。本研究所设置的6 种可能泄漏情景中，注入速率最大的为0.318 L/min，相当于0.3 t/a，而Sleipner 项目注入速率大概为100 万 t/a[15]，相比较而言，本人工模拟试验设置的泄漏速率还不到Sleipner 项目注入速率的0.00003%。尽管如此，需要强调的是本试验注入速率的选择并不是暗示此泄漏速率会在类似实际背景下发生，而是为了探索CO2泄漏速率与地表生态系统受影响程度之间的联系等现实目的。国外有研究者发现，天然泄漏点地表中心CO2 通量达2 000～3 000 g/(m2·d)时，附近植物几乎不能生长[22]，而同时考虑到其大田环境存在CO2 横向迁移的过程[31]，泄漏点地下通量要远高于地表，使得本盆栽试验所设置的6 种可能泄漏情景中的最大注入通量会稍大于上述数值。同时，本试验结果所得2 000 g/(m2·d)的耐受阈值上限与此基本相吻合。

地质封存CO2 泄漏对近地表作物的影响可通过出苗率、株高、叶片数、地上部和地下部生物量等植物形态生理因素的改变来准确地被识别。虽然现有的研究已经初步地模拟了地质封存CO2泄漏的各种情景，并且对CO2泄漏所可能会造成的一系列农业生态和环境影响指标进行了试验分析，结果证实影响极显著，但其影响机理仍待深入研究。通过对能深层次反映各种植物形态生理指标变化的土壤学指标进行分析，能很好地理解地质封存CO2 泄漏对作物生长环境的影响。IPCC 特别报告[1]指出，农业生态环境受到的影响，可能源于土壤的酸化和土壤中CO2/O2 的置换[30]。但本文不同泄漏情景下土壤pH 值的变化并未达到显著性水平，土壤酸化机制的影响比预期的程度要小，可能是泄漏持续时间相对较短，土壤pH值的变化还没有足够的时间反应出来。

文章来源：《地质论评》 网址: http://www.dzlpzz.cn/qikandaodu/2021/0708/440.html