Assessing Soil and Subsurface Carbon Sequestration: A Quantitative Analysis

Collins Molua

doi:10.35516/jjas.v21i2.2588

المؤلفون

Collins Molua University of Delta, Agbor, Nigeria https://orcid.org/0000-0002-5173-5184

DOI:

https://doi.org/10.35516/jjas.v21i2.2588

الكلمات المفتاحية:

عزل الكربون، المغناطيسية الأرضية، الجاذبية، تقنيات الجيوفيزياء العضوية للتربة، تغير المناخ

الملخص

بحثت هذه الدراسة جدوى استخدام خاصيتين جغرافيتين: علم الأوعية المغناطيسية وقياس الجاذبية، ومراقبة كمية الكربون الممتصة في التربة والطبقات تحت السطحية. ولأغراض دراستنا، أجرينا حملات ميدانية في مواقع مختلفة، حيث جمعنا بيانات الجاذبية المغناطيسية الأرضية باستخدام معدات متخصصة، ودمجناها مع تحليلات البيانات الجيولوجية والبيئية. تُظهر قياسات المقاومة الكهربائية للتربة باستخدام المغناطيسية الأرضية ارتباطًا سلبيًا قويًا بتركيز الكربون العضوي (على سبيل المثال، تبلغ المقاومة الكهربائية للتربة S010 في موقعها 82.671 أوم، ومحتوى الكربون العضوي فيها 3786(% وقد أتاح ذلك تقدير كمية الكربون المخزنة في التربة. ارتبطت التغيرات الوزنية تحت الأرض بارتفاع مستويات تشبع ثاني أكسيد الكربون) على سبيل المثال، شهد الموقع G003 تغيرًا قدره 0.912 ملي غالون، ونسبة تشبع ثاني أكسيد الكربون فيه 25.621( % مما ساعد العلماء على تحديد أنواع خزانات تخزين الكربون المحتملة هناك. وباستخدام نماذج المتوسط المتحرك المتكامل الانحداري الذاتي (ARIMA) وتقنيات الانحدار غير الخطي (خوارزمية ليفنبرغ-ماركوارت)، أظهرت تحليلات السلاسل الزمنية إمكانية تتبع ديناميكيات حقن ثاني أكسيد الكربون (ارتفعت الشذوذات الوزنية من 0.000 إلى 1.756 ملي غالون عند حقن 0.623 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون)، وهجرة أعمدة ثاني أكسيد الكربون (ارتفعت المقاومة من 35.671 إلى 7.789 أوم•متر مع امتداد العمود إلى 2.16 كيلومتر مربع). تُسهم هذه النتائج في تطوير استراتيجيات فعالة للتخفيف من آثار تغير المناخ، وتعزيز ممارسات الإدارة المستدامة للأراضي، وتوجيه مبادرات احتجاز الكربون وتخزينه.

التنزيلات

بيانات التنزيل غير متوفرة بعد.

السيرة الشخصية للمؤلف

Collins Molua، University of Delta, Agbor, Nigeria

Physics Department, University of Delta, Agbor Delta, Nigeria

المراجع

Adamu, H., Umar, Y., Akanang, H., & Sabo, A. (2021). Evaluation of carbon sequestration potential of soils―What is missing?. Journal of Geoscience and Environment Protection. https://doi.org/10.4236/gep.2021.98003

Alcalde, J., Flude, S., Wilkinson, M., Johnson, G., Edlmann, K., Bond, C., Scott, V., Gilfillan, S., Ogaya, X., & Haszeldine, R. (2018). Estimating geological CO₂ storage security to deliver on climate mitigation. Nature Communications, 9. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04423-1

Ayoubi, S., Abazari, P., & Zeraatpisheh, M. (2018). Soil great group discrimination using magnetic susceptibility technique in a semi-arid region, central Iran. Arabian Journal of Geosciences, 11, 1–12. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3941-4

Fawad, M., & Mondol, N. (2021). Monitoring geological storage of CO₂: A new approach. Scientific Reports, 11. https://doi.org/10.1038/s41598-021-85346-8

Heikkinen, J., Keskinen, R., Regina, K., Honkanen, H., & Nuutinen, V. (2020). Estimation of carbon stocks in boreal cropland soils ‐ Methodological considerations. European Journal of Soil Science, 72, 934–945. https://doi.org/10.1111/ejss.13033

Katterbauer, K., Shehri, A., & Qasim, A. (2022). A quantum gravity AI framework for CO₂ storage monitoring and optimization. Day 2 Tue, November 01, 2022. https://doi.org/10.2118/210841-ms

Liu, S., Shen, H., Chen, S., Zhao, X., Biswas, A., Jia, X., Shi, Z., & Fang, J. (2019). Estimating forest soil organic carbon content using vis-NIR spectroscopy: Implications for large-scale soil carbon spectroscopic assessment. Geoderma. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.04.003

Nayak, A., Rahman, M., Naidu, R., Dhal, B., Swain, C., Nayak, A., Tripathi, R., Shahid, M., Islam, M., & Pathak, H. (2019). Current and emerging methodologies for estimating carbon sequestration in agricultural soils: A review. Science of the Total Environment, 665, 890–912. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.125

Raza, A., Gholami, R., Rezaee, R., Rasouli, V., & Rabiei, M. (2019). Significant aspects of carbon capture and storage – A review. Petroleum, 5, 335–340. https://doi.org/10.1016/j.petlm.2018.12.007

Reddy, N., Badole, W., Nirgulkar, M., & Bhoyar, K. (2021). Impact of organic, inorganic and integrated nutrient management practices on carbon pool and nutrient availability of perennial, annual and seasonal crops grown in Nagpur district. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 10, 1739–1751. https://doi.org/10.20546/IJCMAS.2021.1001.204

Thoumazeau, A., Chevallier, T., Baron, V., Rakotondrazafy, N., Panklang, P., Marichal, R., Kibblewhite, M., Sebag, D., Tivet, F., Bessou, C., Gay, F., & Brauman, A. (2020). A new in-field indicator to assess the impact of land management on soil carbon dynamics. Geoderma, 375, 114496. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114496

Tifafi, M., Guenet, B., & Hatté, C. (2018). Large differences in global and regional total soil carbon stock estimates based on SoilGrids, HWSD, and NCSCD: Intercomparison and evaluation based on field data from USA, England, Wales, and France. Global Biogeochemical Cycles, 32, 42–56. https://doi.org/10.1002/2017GB005678

Vasco, D., Dixon, T., Ferretti, A., & Samsonov, S. (2020). Monitoring the fate of injected CO₂ using geodetic techniques. Geophysics, 39, 29–37. https://doi.org/10.1190/tle39010029.1

Xu, L., Li, Q., Myers, M., Chen, Q., & Li, X. (2019). Application of nuclear magnetic resonance technology to carbon capture, utilization, and storage: A review. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2019.01.003

Zhang, R., & Li, T. (2019). Joint inversion of 2D gravity gradiometry and magnetotelluric data in mineral exploration. Minerals. https://doi.org/10.3390/min9090541

Zhang, R., Zhang, L., Li, T., Liu, C., He, H., & Deng, X. (2023). Gravity inversion with a binary structure constraint imposed by magnetotelluric data and its application to a Carlin-type gold deposit. Geophysics. https://doi.org/10.1190/geo2022-0391.1