自從進入工業時代，人為溫室氣體(以二氧化碳為主)大量排放到大氣中，使地球氣候逐漸暖化。二氧化碳捕獲與封存(簡稱碳捕存)技術，是有效的二氧化碳减排措施之一，可將二氧化碳與大氣長期隔絕，讓大氣層內的溫室氣體濃度維持穩定，降低全球暖化。其中，碳封存技術依照封存場址的不同，可分為地質封存、海洋封存、礦化封存三種方式，本文將介紹二氧化碳海洋封存。

二氧化碳海洋封存，是將工廠等排放源所捕獲的二氧化碳，經過管線或是船舶進行運輸，注入到深海或是較深的海床進行封存。封存的二氧化碳依照封存方式的不同，可用液態或固態進行封存(氣態較為少見)。

二氧化碳注入的海水位置

在進行海洋封存時，為了避免二氧化碳影響到表層海水，破壞海洋生物的生存環境，需要將二氧化碳注入到深水層(位於斜溫層底下，又稱溫躍層， Thermocline。水溫在垂直方向上呈現急遽變化的水層，通常位於水下50至500公尺處，隨緯度和環境而有差異)。因上層的斜溫層溫度變化劇烈，導致海水密度迅速改變，上方的表面水體能與下方的深水層分離，如此一來便不易發生海水對流，可有效阻隔上下水體的垂向混合。因此，注入於深水層可有效降低封存的二氧化碳返回大氣層的速率，長期隔絕二氧化碳與大氣的接觸。

注入到海平面下深度1500公尺處

若以液態的形式進行二氧化碳注入，可分為兩種方式進行封存。如果將二氧化碳注入到海平面下深度1500公尺處，二氧化碳可有效地溶解於海水中，再因海水水平擴散的機制，而沖淡二氧化碳濃度。雖然1500公尺的深度已於斜溫層之下，對表層水體的環境及海洋生物的影響較小，但溶解於海水的二氧化碳仍會改變海水的pH值，造成海洋酸化，仍有可能會對生態系統產生慢性影響。

注入到海平面下深度3000公尺以下

若是將二氧化碳注入到海平面下深度3000公尺以下，由於液態二氧化碳密度較海水大，且海水的溫度壓力可讓二氧化碳長期保持液態，當二氧化碳下沉到海床內的凹地或海溝中，便形成液態二氧化碳湖。雖然此種方式的安全性較高，且較不易溶解於海水中，但由於深度較深，所需之注入井的成本相對較高。

固態二氧化碳的封存，是利用固態二氧化碳的高密度讓固態二氧化碳迅速下沉，沉入海底進行封存。雖然固態二氧化碳密度高，理論上在自由下落到3000公尺深時，大部分仍然能夠保持完整的結構，但於輸送過程中也有可能溶解或破碎，而使固態二氧化碳的封存較無可行性。

海洋佔據地表的70%以上，平均深度為3800公尺，具有極大的二氧化碳封存潛能。海洋封存經過許多年的理論發展，以及透過實驗室模擬、小場址試驗等方式進行研究，但無論二氧化碳以何種相態進行封存，皆無法避免二氧化碳融於海水中，造成海水的pH值改變，只能盡量減少其對生態環境的影響。同時，對於後續深海生態系統改變以及海流流動造成洩漏等問題，仍然缺乏足夠的評估結果，並且在全球或區域的海洋法規以及環境法規中，缺乏對於二氧化碳海洋封存的明確規範。因此，在海洋封存對於生態系統的影響上，需要更多的研究以及審慎評估。

整體而言，將液態二氧化碳注入深水層內，可將二氧化碳與大氣有效隔離，有著極大的封存潛能。但在海洋封存對環境影響性、法令規範、操作成本等問題上，仍需要許多的研究以了解其影響性及風險，並建立完整的法律規範。

（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播實作計畫｣執行團隊撰稿）

審校：沈建豪