目前，人类生产活动的发展导致了大气中CO2浓度的显著增加，这一变化导致全球气温上升了大约0.6℃。因此，采取相应的措施缓解气候变化势在必行。其核心是减少CO2等温室气体的排放。　　 一种有效的方法是二氧化碳地质储存技术，即将固定点源(多数为发电厂或类似的工业点源)所产生的CO2收集起来长期储存于海洋或相对封闭的地质构造中，从而减少CO2向大气中的排放。地质储存的场所主要应选择在深部咸水含水层、枯竭的油气藏、不能开采的煤层和深海等，其中在深层咸水含水层中储存CO2在目前研究得比较广泛。在深层咸水含水层中的CO2封存主要有三个捕集机制：气体捕集、溶解捕集和矿物捕集。　　 然而，由于地质体的不连续性，因断层、导水通道、开采井等的存在，以及CO2的浮力作用，部分注入的CO2将向上部含水层运移。如果CO2泄露到浅层含水层，将对浅层地下水的水质及环境造成十分不利的影响，这一不利影响是研究CO2地质储存必须考虑的。本文利用数值模拟软件TOUGHREACT建立江汉盆地CO2地质储存的模型，进行CO2地质储存对地下水的环境影响研究，主要的研究内容有：　　 (1)基于江汉盆地的地层的储盖组合关系、水文地质参数、热动力学参数、矿物资料等，建立该区的二维均质模型，通过分析CO2注入后储层的压强、孔隙度、渗透性、化学组分等的时空变化规律，研究CO2地质储存对地层压力及地壳稳定性、区域地下水动力场、岩石水力参数及地下水化学成分等的影响。　　 (2)由于实际地质体的不连续性，因断层、导水通道、开采井等的存在，注入的CO2将在浮力的作用下向上部浅层含水层逃逸，占据含水层空间，从而影响了浅层含水层的水质和水环境。在注入环境影响研究的基础上，建立江汉盆地的二维CO2泄露的模型进行环境影响研究，研究CO2泄露后对浅层地下水的影响，通过分析模拟结果，研究CO2泄露后气体饱和度、液体饱和度、压力、孔隙度、渗透性、pH值、主要矿物的溶解、次要矿物的沉淀、有毒重金属元素、硬度等的时空变化规律，研究CO2泄露对浅层地下水环境的影响，并通过这些影响来定性分析对近地表生态系统的影响。　　 通过以上内容的研究，得出以下结论：　　 在CO2地质储存过程中及储存结束后，将对储层的水化学性质、水力参数产生一定的影响，进而影响区域地下水动力系统，主要结论为：　　 1.CO2注入到深部储层中后，将引起储层的水化学成分的显著变化。CO2溶于水，导致地下水的酸度增强，使母岩矿物质的溶解度增加，这一变化对水岩相互作用产生了较大的影响，使主要矿物石英、高岭石、方解石和伊利石发生了沉淀作用，而奥长石、钾长石、赤铁矿、绿泥石则发生了溶解作用，同时生成了次要矿物钠长石、菱铁矿、铁白云石、片钠铝石、菱镁矿和钙蒙脱石的沉淀，由于矿物的溶解以及沉淀作用，使储层水中部分液态组分的浓度发生了变化。在CO2停止注入后，酸性有所上升，但主要矿物的溶解和次要矿物的沉淀作用及液态组分浓度的变化仍然持续进行。　　 2.由于CO2注入导致储层压强的明显增大，且使其压强分布在水平方向上变得不均匀，可能破坏了原有的力学平衡，引发储层围岩的剪切破坏和拉伸破坏，可能诱发裂缝的产生和断层的移动，导致地层失稳，尤其在注入点附近的垂向剖面上，将可能导致地层隆起以及诱发地震，这一不利影响仅在CO2注入期间有影响，当停止CO2注入后，储层压强逐渐恢复至初始压强，影响随即消失。　　 3.由于主要矿物的溶解和次要矿物的沉淀，改变了地质体的孔隙度和渗透系数，同时使储层中的气体饱和度发生了显著的变化，对地下水水力参数产生较大的影响。　　 4.超临界CO2的注入使储层的压强发生显著变化，使水头重新分布，这一重分布可能改变了流体的运移方式。同时由于孔隙度的改变可能导致裂缝的产生和断层的移动，这一改变将使地下水的补给、径流、排泄，尤其是径流条件和径流路径发生较大的变化，这些因素的变化将使区域地下水动力场发生较大变化。　　 通过对江汉盆地进行CO2泄露的环境影响研究，主要结论为：　　 1.在CO2泄露到浅层含水层后，即使这一泄露速度很小，也会显著降低地下水的pH值，如果pH值低于国家饮用水水质标准，将对附近以浅层地下水作为饮用水源的居民的生产生活造成不利的影响。　　 2.由于酸度的增强，改变了母岩矿物质的溶解度，产生了奥长石、钾长石、绿泥石、高岭石、方解石和赤铁矿的溶解以及石英、伊利石、钠长石和钙蒙脱石的沉淀，这一改变使水中液态组分的浓度也相应发生变化，它们的空间分布规律与pH值的空间分布规律很相似，说明pH值的变化控制矿物的反应及液态组分浓度的变化。　　 3.基于已获得的江汉盆地的水化学资料，研究了含有有毒重金属矿物方铅矿的变化规律，发现随着CO2的泄露，方铅矿的溶解作用不断增强，但这一变化并没有导致Pb2+浓度的显著变化，分析发现Pb2+浓度的增加主要是由解吸作用产生的。　　 4.由于主要矿物的溶解，使得地下水中相应的液态组分的浓度显著增高，其中Ca2+和Mg2+浓度的升高尤为不利，将直接导致地下水的硬度的升高，硬度过高(>20)的地下水将对人类的生产生活产生不利的影响。　　 5.由于CO2的泄露对水力参数的影响，改变了流体的运移方式，影响了水循环，同时由于近地表中CO2浓度的升高，将对生物的呼吸作用及植物的光合作用产生一定的影响，使微生物的种类、生物的多样性和物种的复杂性发生变化，影响到近地表的生态系统。　　 通过本次对CO2地质储存对地下水的环境影响的研究，将为研究二氧化碳地质储存技术及可能存在的风险提供理论基础，为我国二氧化碳地质储存候选储层的选择、实际工程的开展和可行性等提供了坚实的理论基础和依据，有助于我国今后二氧化碳地质储存机理的进一步深入研究和相关实际工程的广泛开展。