Towards the early detection of CO2 leaks from carbon storage sites: modelling and measurement of reaction, diffusion and mass flow of CO2 and O2 in near-surface soils
Notice bibliographique
Résumé
Carbon capture and storage (CCS) of CO2 in geological reservoirs is being used to mitigate climate change and so a method and technology is needed for early leak detection. This thesis focuses on understanding the reaction, diffusion, and mass flows of O2 and CO2 in near surface soils with or without a CO2 leak. Two numerical models were developed to describe O2 and CO2 reactions, diffusion, mass flow and concentration gradients in the top 1 m of Alberta soils. The first model showed that under typical soil pH values, virtually all CO2 and O2 diffusion would occur in the gaseous phase, with less than 0.10% occurring in the aqueous phase, even for high soil water content. The second model calculated the contribution of diffusion and mass flow for CO2 and O2 in the gas phase of soils having a range of respiratory quotient (RQ=CO2 flux/O2 flux) values, with or without a CO2 leak. With RQ values ranging from 0.7 to 1.2, mass flow was predicted to account for -0.19% to 1.09% of CO2 flux to the soil surface, respectively. When simulated rates of CO2 leakage were set at 1 and 5 times the net biological flux from soils, the contribution of mass flow to total CO2 flux increased to about 3% and 13%, respectively. The model was also used to identify the Gas Concentration Ratio (GCR = [CO2] differential between bulk air and soil surface / [O2] differential between bulk air and soil surface) as a metric that could be used to identify soils impacted by a CO2 leak. Three gas analysis systems were built for use with a soil column to test the accuracy of the models and the potential value of a GCR measurement. The observed concentration gradients were found to be a good fit to the model predictions and the observed GCR measurements were able to differentiate between soils impacted by CO2 leaks as low as 2 to 3 times the normal biological flux rate of soils (ca. 2 μmolCO2/m2/s). This work supports the further development and use of a portable instrument to carry out GCR measurements at CCS sites.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».