《Journal of Cleaner Production》：GIS-based multi-criteria assessment of CO
2 storage suitability in deep saline aquifers: A case study of the southern Songliao Basin
编辑推荐：
•考虑到现场储层温度和压力条件，基线二氧化碳（CO?）储存能力估计约为5.55×10?吨。•基于地理信息系统（GIS）的层次分析法（AHP）-模糊综合评价（FCE）-蒙特卡洛（Monte Carlo）框架能够实现对二氧化碳储存地点的高分辨率连续适宜性评估和不确定性量化。•适宜区域
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考虑到现场储层温度和压力条件，基线二氧化碳（CO?）储存能力估计约为5.55×10?吨。
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基于地理信息系统（GIS）的层次分析法（AHP）-模糊综合评价（FCE）-蒙特卡洛（Monte Carlo）框架能够实现对二氧化碳储存地点的高分辨率连续适宜性评估和不确定性量化。
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适宜区域与大庆子井二氧化碳-EOR（Enhanced Oil Recovery）和储存示范地点相吻合。
引言
政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6）确信人类活动无疑导致了全球变暖（IPCC，2023a），主要原因是大气中二氧化碳排放量的急剧增加。当前的大气二氧化碳水平是近200万年来的最高值（IPCC，2023b），2024年达到423.9 ppm（世界气象组织，WMO，2025），而在持续变暖的情景下，自然陆地和海洋汇吸收额外二氧化碳的能力预计会下降（IPCC，2023b）。在这种背景下，积极、安全且永久地储存二氧化碳已成为一项关键策略（Fajri等人，2026；Mitterrutzner等人，2026；Shao等人，2025）。这有助于抵消自然汇作用的递减，并直接减少净大气二氧化碳排放，支持全球温度稳定目标。地质二氧化碳储存是这一策略中的关键工程方法（Peng等人，2026；Piedade等人，2026；Yang等人，2026）。
用于长期二氧化碳储存的主要地质构造包括枯竭的石油和天然气储层、深层不可开采的煤层以及深层咸水含水层（Aminu等人，2017）。这些选项在捕获机制、储存能力、技术成熟度及相关风险方面存在差异（Bachu和Adams，2003；Gan等人，2024；Hamza等人，2021；Krooss等人，2002；Shukla等人，2010）。枯竭的碳氢化合物储层得益于成熟的地质结构和现有基础设施（Heinemann等人，2012；Li等人，2006；Ryerson等人，2013）。深层、不经济的煤层受到低渗透性和二氧化碳诱导的储层响应不确定性的限制（Sun等人，2025）。与这些储存选项相比，由于其广泛的分布和巨大的理论储存能力，深层咸水含水层被认为是大规模二氧化碳储存最有前景的选择（Burnol等人，2015；Javaheri和Jessen，2011）。
深层咸水含水层具有巨大的二氧化碳储存潜力，但储存项目的安全性、效率和经济效益在很大程度上取决于特定地点的地质条件（Bachu，2015）。因此，系统的选址适宜性评估已成为确定有利储存位置和减少大规模部署相关不确定性的关键步骤（Bachu，2000；Birkholzer等人，2009；Oldenburg，2008）。早期的筛选研究主要依赖于基于地质标准和专家判断的定性评估，这对于初步的区域筛选很有帮助，但缺乏标准的定量框架来比较多个评估因素。为了提高评估的客观性和全面性，越来越多地采用基于多标准决策分析（MCDA）的定量方法（Chadwick等人，2008；Hanson，2008；NETL，2017；Standardization，2017）。在基于MCDA的方法中，已经开发了多种用于二氧化碳储存适宜性评估的方法（Davarazar等人，2020；He等人，2020；Hsu等人，2012；Li等人，2016；Wang等人，2018），包括层次分析法（AHP）、熵权重方法（EWM）、灰色关联分析（GRA）、理想解相似性排序技术（TOPSIS）和模糊综合评价（FCE）。AHP通过结合专家知识广泛用于确定指标权重（Saaty，2008），特别适用于涉及定量和定性标准的评估系统。相比之下，基于熵的方法从评估数据的内在信息中得出权重，主要适用于定量指标（Li等人，2022；Shannon，1948），这可能限制了它们在包含混合定性和定量因素的复杂地质评估系统中的应用。GRA用于在信息不完整的情况下量化因素的相对重要性（Ju-Long，1982），而TOPSIS和FCE分别用于进行适宜性排名和分类。然而，GRA和TOPSIS主要用于替代方案之间的比较排序，而不是空间适宜性映射，这可能限制了它们在基于高分辨率栅格的区域评估中的应用。相比之下，FCE能够在不确定条件下有效整合多种异构指标并生成适宜性信息，使其适用于基于GIS的空间评估。
尽管取得了这些进展，现有的适宜性评估框架仍面临几个挑战。许多研究主要集中在生成最终的适宜性排名或分类结果（Mi等人，2018），这些可能无法完全捕捉地质条件的连续空间变化。此外，与评估方法中的参数选择、权重方案以及评估标准的测量相关的不确定性仍然没有得到充分量化（Xiang等人，2025），这可能会影响评估结果的可靠性和可解释性。为了解决这些挑战，本研究开发了一个基于GIS的多标准评估框架，用于评估松辽盆地南部中央凹陷区深层咸水含水层二氧化碳储存的适宜性。所提出的框架结合了AHP进行指标加权、FCE整合模糊适宜性信息以及蒙特卡洛模拟（MCS）进行不确定性量化。与传统确定性评估不同，这种方法生成连续的空间适宜性地图，并分别量化来自模糊成员资格分配和AHP加权过程的不确定性。此外，将评估结果与现有的CCUS（Carbon Capture, Utilization, and Storage）项目地点进行比较，以检验所提出框架在识别有利储存区域的适用性和可靠性。本研究为区域规模的二氧化碳储存适宜性评估提供了一个可转移的方法论框架，为在异构地质环境下进行储存地点筛选和部署规划提供了科学支持，并最终为全球气候变化缓解策略做出了贡献。
章节片段
研究区域的地质背景
松辽盆地位于中国东北部，涵盖黑龙江、吉林和辽宁三个省份以及内蒙古自治区，总面积约为260000平方公里（图1）。该盆地呈北东北方向。西邻大兴安岭山脉，东接万达山、张光才山脉和长白山脉。其西北侧较为陡峭，而东南侧则较为平缓。
方法论框架概述
二氧化碳地质储存适宜性评估是一个典型的多标准决策（MCDM）问题，涉及异构的地质、环境和社会经济约束（Tomi?等人，2025）。基于严格分类阈值的传统确定性方法在指标值接近适宜性边界时可能会放大不确定性。相比之下，基于模糊集理论的FCE方法通过明确考虑这些因素，提供了一种稳健的替代方案。
储存安全性适宜性
储存安全性是一个基本因素，决定了二氧化碳在深层咸水构造中的封闭完整性和长期稳定性，是场地适宜性评估框架中的关键要素。本研究系统地分析了以下12个关键参数（表4）：构造背景、储层沉积相、峰值地面加速度（PGA）、距震中距离（DFE）等。
结论
本研究建立了一个基于GIS的地理空间数据库，包含来自岩心样本、地下水样本、井调查和文献的30个评估指标。随后应用了AHP-FCE框架来评估松辽盆地南部中央凹陷区深层咸水含水层二氧化碳地质储存的适宜性。主要结论总结如下：
(1)所开发的框架整合了多源的地质、水文地质和社会经济
CRediT作者贡献声明
邓成东：撰写——原始稿件、可视化、验证、软件、方法论。谢一平：资源、方法论、调查、数据管理、概念构思。冯波：撰写——审稿与编辑、资源、项目管理、资金获取、概念构思。田海龙：监督。
利益冲突声明
作者声明他们没有任何已知的潜在影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了山东省地热资源与回灌研究中心（编号LBYKFJJ001）和德州市深层地质能源保护和碳减排重点实验室（编号LBYKFJJ001）的资助。我们感谢主编和匿名审稿人的建设性建议，这些建议改进了我们的手稿。
邓成东|谢一平|冯波|田海龙
