C4植物稳定碳同位素分析助力地质封存CO泄漏风险识别

二氧化碳捕集与封存(CO2 capture and storage,CCS)是全球CO2减排最重要技术战略,但CCS相关项目存在CO2泄漏的风险不容忽视,及时有效的识别与监测项目区CO2泄漏至关重要.文中以7种典型C3、C4植物为研究对象,通过模拟地质封存CO2泄漏产生的超高CO2浓度对植物稳定碳同位素组成δ13C的影响,分析C3、C4植物δ13C值与超高CO2浓度之间的关系,试图利用植物δ13C分析识别CO2泄漏.结果 表明:C3、C4植物的δ13C值能够迅速响应CO2浓度的变化,均呈现随着CO2浓度的增加而先迅速下降后缓慢稳定的态势,其中C3、C4植物δ13C值分别在CO2浓度为10000μmol·mol-1、20000μmol·mol-1时降低显著,C3植物的δ13C值从-28.9‰变化到-47.0‰,C4植物的δ13C值从-15.1‰变化到-43.8‰,C4植物在超高CO2浓度下的δ13C变化远大于C3植物,且与CO2浓度有较强相关性(R2≥0.6343);当二氧化碳浓度大于20000μmol·mol-1时C4植物δ13C值与正常大气环境C4植物δ13C值差异显著,利用C4植物δ13C可有效识别CO2的泄漏.