微生物介导的CO2咸水层封存过程的生物地球化学行为研究

项目名称： 微生物介导的CO2咸水层封存过程的生物地球化学行为研究

项目编号： No.41472214

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 地质学

项目作者： 张凤君

作者单位： 吉林大学

项目金额： 98万元

中文摘要： 目前，多数国家（包括中国）开展了二氧化碳捕获与封存技术（CCS）的工程实践，并进行了CO2-水-岩反应机理研究，但关于微生物介导的CO2-水-岩作用的地球化学行为研究鲜有报道，其微生物学响应机理仍不明确。本项目拟以鄂尔多斯刘家沟组和石千峰组咸水层为研究对象，开展微生物- CO2-水-长石矿物作用的生物地球化学行为研究。明确微生物对CO2地质储存的作用，丰富功能菌群的宏基因组信息，阐明CO2地质储存过程的微生物学响应机理；揭示微生物-CO2-水-长石作用的地球化学反应动力学和热力学，以及稳定碳-氧同位素分馏动力学机理；运用TOUGHREACT软件，构建微生物-CO2-水-长石相互作用的生物地球化学循环模式。综上成果，以期为CO2咸水层地质封存的生物地球化学响应机理研究提供可靠的数据支撑，为实际CCS工程方案设计、优化及运行提供科学的理论指导。

中文关键词： CO2咸水层封存；生物地球化学行为；宏基因组；微生物群落结构；稳定同位素分析

英文摘要： Recently, CO2 capture and sequestration (CCS) has been widely applied in many counties (including China), and correspondingly the CO2-water-rock reaction mechanism has been investigated. However, the researches on the geochemical mechanisms of CO2-water-rock interaction mediated by microbiology are very few, and the attribute of microbiology in the CO2-water-rock reaction remains unclear. In this study, the Liujiagou and Shiqianfeng saline aquifer will be taken as a case to investigate the biogeochemical mechanism of CO2-water-feldspar interaction. This study aims to identify the attribute of microbiology and to obtain their metagenomic information, further demonstrating the microbial response in the CO2 sequestration. Then, the geochemical kinetics and dynamics of CO2-water-feldspar interaction will be evaluated, as well as the stable carbon- oxygen isotope fractionation. Furthermore, the biogeochemical simulation system of CO2-water-feldspar interaction will be established by TOUGHREACT software. Based on the above investigation, this study will give important empirical and theoretical evidence to reveal biogeochemical mechanism of CO2 sequestration, further providing a broad guide for the design, optimization and run of CCS projects.

英文关键词： CO2 sequestration;biogeochemical mechanism;metagenomics;microbial community;stable isotope analysis