一种提升土壤和地下水碳汇效率的方法与流程

1.本发明属于增加碳汇改善碳循环技术领域，特别是涉及一种提升土壤和地下水碳汇效率的方法。


背景技术：

2.我国力争在2030年和2060年分别实现“碳中和”及“碳达峰”的目标，增加碳汇量和减少碳排放是实现这两个目标最为迫切的手段。但在现行国际经济压力下，为保证经济良好发展，减排工作的推进存在一定的困难。因此，增加碳汇或者找到新的碳汇途径，是实现两个目标的重要一环。碳汇是将大气中的co2去除的机制，即将大气中的co2吸收至陆地和海洋等生态系统中，并进行储存。其中，土壤和地下水中可通过岩石的岩溶作用以及co2与水的水解作用，将大气co2形成溶解无机碳(主要包含几种形态，即溶解态co2(aq)、hco
3-离子和co
32-离子)。而这部分形成的溶解无机碳，主要是在降雨入渗冲刷的作用下，通过降雨入渗通道，进入到土壤和地下空间的并被保存起来，形成减少大气co2的碳汇过程。在这个过程中，两个步骤显得尤为重要，首先是土壤对co2的吸收量，地表土壤具有较大的孔隙，可吸收储存大气co2。但是，土壤性质不同，其孔隙度和吸附能力不同；其次，被土壤吸附和储存的co2，若不及时进入深层地下空间或进入流动态的地下水空间，将会又返回大气，不能形成碳汇，而这一过程的主要驱动力是降雨入渗的淋溶作用，即需增加降雨入渗进入到地下水的量，才能更多地增加co2进入深层地下空间的量，形成更多的碳汇。
3.由此可见，增加土壤吸附co2的性能以及增加降雨入渗量，是实现碳汇增加量的主要措施，因此，我们开发了一种提升土壤和地下水碳汇效率的方法，以完善我国碳汇增汇的工程技术，提升该类碳汇的实际应用前景。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种提升土壤和地下水碳汇效率的技术，通过增加土壤吸收co2的性能，依据co2在地表过程中与水的结合形态及流动循环模式，通过提升地表系统的降雨入渗性能，实现增加土壤和地下水吸收储存co2的碳汇效率，解决了上述背景技术中的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.本发明为一种提升土壤和地下水碳汇效率的方法，包括如下步骤：
7.第一步、通过场地gis分析以及dem三维模型判断并提取出主演降雨入渗补给区域，包括区域内因降雨后形成的冲沟和洼地等降雨地表径流汇集区，作为增加降雨入渗量的区域；
8.第二步、泥炭土有着巨大的吸水和保水性能，孔隙度高，吸附性能强，是一种非常优良的土壤改良材料，所以比较适合作为土壤物理改良剂。将具备高吸附性和高含水率空间的泥炭土平铺至第一步选定的区域，平铺厚度为5-10cm，平铺前先用水湿润干燥的泥炭土，并保证其含水率为45％-55％；
9.第三步、采用直径为1cm、长为100cm的不锈钢竖棍，在平铺好泥炭土的区域以10cm
×
10cm的密度插孔，致使平铺区域的渗透性能增强，使更多的地表降雨能经过入渗进入土壤和地下水空间，进而增加泥炭土吸附的co2量；
10.第四步、在无降雨的季节，采用人工洒水的方式，增加水分入渗量，通过淋溶的方式，同样增加泥炭土吸附的co2量，达到将大气co2吸收并储存于土壤和地下水中形成溶解无机碳进而实现碳汇的目的。
11.优选地，所述第一步中的主演降雨入渗补给区域作为降雨地表径流汇集区，其包括因降雨形成的冲沟和洼地。
12.优选地，所述第二步中的平铺泥炭土具体包括如下步骤：将具备高吸附性和高含水率空间的泥炭土平铺至第一步选定的区域，平铺厚度为5-10cm，平铺前先用水润湿干燥的泥炭土，保证润湿后的泥炭土的含水率为45％-55％。
13.优选地，所述第三步中在平铺好的泥炭土上插孔具体包括如下步骤：采用直径为1cm、长度为100cm的竖棍插入到平铺好的泥炭土中，形成的插孔密度为10cm
×
10cm，使更多的地表降雨能经过入渗进入土壤和地下水空间，以增加泥炭土吸附的co2量。
14.优选地，所述溶解无机碳包括溶解态co2、hco
3-离子以及co
32-离子。
15.优选地，所述地表水体中溶解无机碳的来源有两个，其中一个溶解无机碳来源为大气降雨中的溶解无机碳，另一个溶解无机碳来源为土壤吸收的大气co2。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明可以通过土壤吸附和降雨入渗淋溶携带过程，极大地增加进入到土壤和地下水中的溶解无机碳含量，从而将大气co2储存于深层地下空间，提高土壤和地下水的碳汇效率，具有重要的碳汇意义，能够实现大气中co2的高效去除，且不会产生环境负效应。
18.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.本发明为一种提升土壤和地下水碳汇效率的方法，包括如下步骤：
21.第一步、通过场地gis分析以及dem三维模型判断并提取出主演降雨入渗补给区域，包括区域内因降雨后形成的冲沟和洼地等降雨地表径流汇集区，作为增加降雨入渗量的区域；
22.第二步、泥炭土有着巨大的吸水和保水性能，孔隙度高，吸附性能强，是一种非常优良的土壤改良材料，所以比较适合作为土壤物理改良剂。将具备高吸附性和高含水率空间的泥炭土平铺至第一步选定的区域，平铺厚度为5-10cm，平铺前先用水湿润干燥的泥炭土，并保证其含水率为50％；
23.第三步、采用直径为1cm、长为100cm的不锈钢竖棍，在平铺好泥炭土的区域以10cm
×
10cm的密度插孔，致使平铺区域的渗透性能增强，使更多的地表降雨能经过入渗进入土壤和地下水空间，进而增加泥炭土吸附的co2量；
24.第四步、在无降雨的季节，采用人工洒水的方式，增加水分入渗量，通过淋溶的方式，同样增加泥炭土吸附的co2量，达到将大气co2吸收并储存于土壤和地下水中形成溶解无机碳进而实现碳汇的目的。
25.据统计分析，土壤的吸附性能越高，其吸附大气co2的能力越强；此外，土壤的降雨入渗通道越多，降雨入渗能力越强，降雨入渗淋溶携带的co2就越多，因此，通过增加土壤co2吸附量和降雨入渗量的办法，可有效地使得进入水体中的溶解无机碳含量增加2～3倍，进而使得形成的碳汇量增加2～3倍，具有重要的碳汇经济前景。
26.本实施例中，所述溶解无机碳(dic)包括溶解态co2、hco
3-离子以及co
32-离子。
27.本实施例中，所述地表水体中溶解无机碳的来源有两个，其中一个溶解无机碳来源为大气降雨中的溶解无机碳，另一个溶解无机碳来源为土壤吸收的大气co2。
28.增加进入土壤和地下水体中的溶解，是增加碳汇量的基础关键。而土壤和地下水体中的溶解无机碳(dic)来源有两个，泥炭土高吸附性吸收的大气co2以及大气降雨入渗淋溶携带吸收的溶解无机碳。其中，二个部分均实现了将大气co2从大气中减少、转移并最终储存于土壤和地下水中的目的，是最为主要的co2碳汇方式，达到增加碳汇的目的，为国家增碳汇，实现碳达峰和碳中和的重要目标提供科技支撑。
29.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
30.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。