引(yin)言(yan)：氣候變(bian)化下(xia)的(de)“碳(tan)捕手(shou)"

在(zai)全(quan)-球共同(tong)努力(li)應(ying)對(dui)氣候變(bian)化的(de)今天(tian)，科(ke)學(xue)家(jia)們(men)不(bu)斷探(tan)索(suo)減(jian)少(shao)大氣中(zhong)二(er)氧化碳(tan)濃度(du)的(de)創(chuang)新方(fang)法(fa)。其中(zhong)，將(jiang)二(er)氧化碳(tan)註入(ru)地(di)下(xia)深部鹹水層進(jin)行封(feng)存(cun)，已成為壹項備受(shou)關註(zhu)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術。但(dan)如(ru)何(he)確保(bao)這(zhe)些(xie)被(bei)封(feng)存(cun)的(de)二(er)氧化碳(tan)安全(quan)穩定地停(ting)留(liu)在地下(xia)數千年？壹(yi)項(xiang)名(ming)為低(di)場(chang)核磁共振(zhen)的(de)先(xian)-進(jin)探(tan)測(ce)技(ji)術，正像(xiang)壹雙(shuang)“透(tou)視眼(yan)"，幫助(zhu)我們揭(jie)開地(di)下(xia)碳(tan)庫的(de)奧(ao)秘(mi)。

什麽是(shi)二(er)氧化碳(tan)地質(zhi)封(feng)存(cun)？

想(xiang)象壹下(xia)，我們(men)收集(ji)工(gong)廠(chang)和發電廠(chang)排(pai)放的(de)二(er)氧化碳(tan)，通(tong)過管道將(jiang)其輸(shu)送至(zhi)地(di)下(xia)深處（通(tong)常超(chao)過800米(mi)），那(na)裏(li)存(cun)在(zai)著遍(bian)布(bu)全(quan)-球的(de)鹹水層。在(zai)高溫高壓的(de)環境中(zhong)，二(er)氧化碳(tan)轉(zhuan)變(bian)為(wei)超(chao)臨(lin)界(jie)態(tai)——壹種(zhong)既(ji)像(xiang)氣體又像(xiang)液體的(de)特殊狀(zhuang)態(tai)，能(neng)夠(gou)更高效(xiao)地占(zhan)據(ju)巖石(shi)中(zhong)的(de)微(wei)小(xiao)孔(kong)隙。

鹹水層因(yin)其分(fen)布廣泛(fan)、存(cun)儲容(rong)量(liang)巨大，被(bei)視(shi)為最(zui)-理(li)想(xiang)的(de)天(tian)然(ran)碳(tan)倉庫之壹。然(ran)而(er)，這(zhe)項技(ji)術的(de)長(chang)期安全(quan)性(xing)取(qu)決於(yu)壹(yi)個關(guan)鍵(jian)問(wen)題：我們(men)能(neng)否(fou)準(zhun)確(que)了(le)解(jie)二(er)氧化碳(tan)在地(di)下(xia)復(fu)雜(za)巖(yan)石(shi)孔(kong)隙中(zhong)的(de)運移與滯(zhi)留規(gui)律(lv)？

低(di)場(chang)核磁共振(zhen)：窺(kui)探(tan)巖(yan)石(shi)微(wei)觀世界(jie)的(de)“眼(yan)睛"

技(ji)術原理(li)：當(dang)巖石(shi)遇(yu)上磁(ci)場(chang)

低(di)場(chang)核磁共振(zhen)技(ji)術的(de)原理(li)源於原子(zi)核的(de)磁(ci)性(xing)特性。當(dang)含(han)有(you)流(liu)體的(de)巖(yan)石(shi)樣(yang)本置於(yu)磁(ci)場(chang)中(zhong)時(shi)，其中(zhong)的(de)氫原子(zi)核（主(zhu)要(yao)來(lai)自(zi)水或液(ye)態(tai)二(er)氧化碳(tan)）就像(xiang)無數(shu)微(wei)小磁(ci)針(zhen)，會(hui)在(zai)磁場(chang)作(zuo)用(yong)下(xia)排列整(zheng)齊(qi)。

施加特定的(de)射(she)頻(pin)脈沖後(hou)，這些(xie)原子(zi)核會(hui)發生共振(zhen)並(bing)吸(xi)收能(neng)量(liang)；脈(mai)沖停止(zhi)後(hou)，它們(men)會(hui)釋(shi)放能(neng)量(liang)並(bing)逐漸(jian)恢復(fu)原狀(zhuang)，這個(ge)過程(cheng)稱為“弛豫"。通(tong)過檢測(ce)弛豫信號(hao)的(de)特征，科(ke)學(xue)家(jia)能(neng)夠(gou)獲得關於巖(yan)石(shi)孔(kong)隙結構和其中(zhong)流(liu)體的(de)豐(feng)富(fu)信(xin)息(xi)：

孔隙(xi)大小(xiao)分(fen)布：不(bu)同大小(xiao)的(de)孔(kong)隙(xi)會(hui)產(chan)生特征不(bu)同的(de)弛豫信號(hao)

流(liu)體飽和度：精確量(liang)化水、二(er)氧化碳(tan)在孔(kong)隙(xi)中(zhong)的(de)比(bi)例(li)

流(liu)體運移特征：追(zhui)蹤二(er)氧化碳(tan)如何(he)驅(qu)替鹹水、在孔(kong)隙網(wang)絡中(zhong)流(liu)動

獨特優(you)勢(shi)：為什麽選擇(ze)這(zhe)項(xiang)技(ji)術？

與(yu)傳(chuan)統探(tan)測(ce)方(fang)法相比(bi)，低(di)場(chang)核磁共振(zhen)技(ji)術具(ju)有(you)顯(xian)著(zhu)優(you)勢(shi)：

1. 非侵(qin)入(ru)性(xing)檢測(ce)：無需(xu)破壞巖心樣品(pin)即可獲得內部結(jie)構(gou)信息(xi)

2. 多(duo)維信息(xi)獲取(qu)：同時(shi)得到孔隙度、滲透(tou)率、流(liu)體分布等(deng)多(duo)種參(can)數

3. 動態(tai)過程(cheng)可視化：實時(shi)監(jian)測二(er)氧化碳(tan)註入(ru)、運移、溶解全(quan)過程(cheng)

4. 定量精(jing)度(du)高：對(dui)微小孔(kong)隙(xi)（甚至(zhi)納(na)米(mi)級(ji)）中(zhong)的(de)流(liu)體變化極為(wei)敏感(gan)

核磁共振(zhen)如(ru)何(he)保(bao)障(zhang)碳(tan)封(feng)存(cun)安(an)全(quan)？

在(zai)二(er)氧化碳(tan)地質(zhi)封(feng)存(cun)項(xiang)目(mu)中(zhong)，低(di)場(chang)核磁共振(zhen)技(ji)術發揮(hui)著不可替代的(de)作(zuo)用(yong)：

封(feng)存(cun)前(qian)：評(ping)估儲層(ceng)“資(zi)質(zhi)"

通(tong)過分(fen)析鹹水層巖(yan)心樣本，科(ke)學(xue)家(jia)可以精(jing)確評(ping)估目(mu)標儲層(ceng)的(de)孔(kong)隙(xi)結(jie)構、連通(tong)性和存(cun)儲潛力(li)，篩(shai)選出(chu)最-適合(he)封(feng)存(cun)的(de)“優(you)質倉庫"。

封(feng)存(cun)中(zhong)：監(jian)控註入(ru)過程(cheng)

在二(er)氧化碳(tan)註入(ru)階段(duan)，這項技(ji)術能(neng)夠(gou)實時(shi)顯(xian)示超(chao)臨(lin)界(jie)二(er)氧化碳(tan)如何(he)驅(qu)替鹹水、在哪些(xie)孔(kong)隙(xi)通(tong)道中(zhong)流(liu)動、是(shi)否均勻分(fen)布(bu)，幫助優(you)化註(zhu)入(ru)策(ce)略(lve)。

封(feng)存(cun)後(hou)：預測(ce)長期行為

二(er)氧化碳(tan)在地(di)下(xia)會(hui)發生溶(rong)解、礦(kuang)化等(deng)長(chang)期反應(ying)。低(di)場(chang)核磁共振(zhen)能(neng)夠(gou)追蹤(zong)這(zhe)些(xie)慢(man)速過程(cheng)，評(ping)估封(feng)存(cun)體的(de)穩定性，預(yu)測(ce)數百年(nian)後(hou)的(de)狀(zhuang)態(tai)變化。

應(ying)用(yong)案例(li)：超(chao)臨(lin)界(jie)CO₂對(dui)巖心孔隙(xi)發育(yu)的(de)影(ying)響

通(tong)過低(di)場(chang)核磁共振(zhen)技(ji)術獲(huo)得微觀尺(chi)度(du)認(ren)識，科(ke)學(xue)家(jia)可以建(jian)立更(geng)準(zhun)確(que)的(de)數(shu)學(xue)模(mo)型，預測(ce)在(zai)公裏(li)尺(chi)度(du)上(shang)二(er)氧化碳(tan)羽狀(zhuang)體的(de)運移範(fan)圍(wei)、封(feng)存(cun)效(xiao)率及潛在(zai)風(feng)險(xian)。這(zhe)種(zhong)“從(cong)孔隙到盆地"的(de)多(duo)尺(chi)度(du)理(li)解(jie)，正是確保(bao)二(er)氧化碳(tan)地質(zhi)封(feng)存(cun)長(chang)期安全(quan)的(de)核心科(ke)學(xue)基(ji)礎(chu)。

在(zai)應(ying)對(dui)全(quan)-球氣候變(bian)化的(de)宏大挑戰(zhan)中(zhong)，二(er)氧化碳(tan)地質(zhi)封(feng)存(cun)技(ji)術為(wei)我(wo)們提供(gong)了壹條(tiao)切(qie)實可行的(de)減(jian)排(pai)路(lu)徑(jing)。而(er)低(di)場(chang)核磁共振(zhen)技(ji)術，就(jiu)像(xiang)壹位(wei)精(jing)密(mi)的(de)“地(di)下(xia)偵-探(tan)"，確(que)保(bao)每(mei)壹(yi)噸(dun)被(bei)封(feng)存(cun)的(de)二(er)氧化碳(tan)都能(neng)被(bei)安(an)全(quan)、永-久(jiu)地(di)儲存(cun)於(yu)地球深處。通(tong)過持續的(de)科(ke)學(xue)探(tan)索(suo)與(yu)技(ji)術創(chuang)新，人類正逐步(bu)掌(zhang)握與(yu)自然(ran)系(xi)統(tong)協(xie)同(tong)應(ying)對(dui)氣候變(bian)化的(de)智(zhi)慧，為建(jian)設可持續的(de)未(wei)來(lai)奠定堅實基(ji)礎(chu)。