技術特征：

1.大氣圈中CO₂及CO₂當量物質平衡的方法，該方法包括的途徑：

（1）通過科技創(chuàng)新、設備改造來提高燃料能效、節(jié)約能源、減少碳排放；

（2）合理利用水體與土壤，促進水體與土壤從“碳源”向“碳匯”轉化；

（3）通過種植、刈割、加工、儲存速生碳匯草，增加植物碳匯；

（4）采用光合作用的工業(yè)化技術，提高大氣圈中CO₂轉變成有機碳化合物的速率；

（5）改變碳循環(huán)周期，控制光合作用產(chǎn)物分解速度及分解量；

（6）增加碳匯產(chǎn)品種類，調(diào)整碳匯產(chǎn)品數(shù)量；

（7）挖掘沙漠碳匯潛力；

（8）收集、轉化、利用大氣圈中CO₂當量物質，減少大氣圈中溫室氣體含量。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在途徑(1)中所述提高燃料能效、減少碳排放是通過提高燃燒效率，改善熱功轉換率，減少能源使用量。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在途徑(2)中所述合理利用水體與土壤，是通過少耕或免耕，降低土壤有機碳的釋放；通過不同種類的植物輪作，增加土壤有機碳含量；通過施用有機肥直接增加了農(nóng)田的碳匯量；通過水分管理創(chuàng)造有機碳保存的適宜環(huán)境；通過退耕還林、還草和水土保持來增加土壤碳匯；通過水產(chǎn)品的養(yǎng)殖、捕撈，增加水體碳匯。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在途徑(3)中所述增加植物碳匯，是利用不適宜農(nóng)作物耕種的土地種植速生碳匯草，通過多次刈割獲得大量的生物質，加工成碳匯產(chǎn)品進行儲存。

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在途徑(4)中所述光合作用的工業(yè)化技術包括工業(yè)化生產(chǎn)藍藻、利用光合細菌生產(chǎn)氫氣、光催化還原CO₂生產(chǎn)CH₄、HCOOH、HCHO、CH₃OH。

6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在途徑(5)中所述改變碳循環(huán)周期是利用農(nóng)林副產(chǎn)物生產(chǎn)家具、墻體建筑材料、保溫材料，將植物加工成產(chǎn)品進行綜合利用，減緩光合作用產(chǎn)物分解的速度及分解的數(shù)量。

7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在途徑(6) 中所述碳匯產(chǎn)品種類包括植物成型封存的碳匯產(chǎn)品、植物填埋形成的碳匯產(chǎn)品、植物綜合利用過程中形成的碳匯產(chǎn)品；形成碳匯產(chǎn)品的植物包括直接從自然界收集的植物和人工種植的植物。

8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在途徑(7) 中所述挖掘沙漠碳匯潛力是在堿性沙漠中實施灌溉洗鹽工程，通過增加沙漠地下咸水層含量，增加CO₂儲存量。

9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在途徑(8) 中所述減少大氣圈中溫室氣體含量，是通過收集CO₂當量物質進行轉化利用，減少大氣圈中CO₂當量物質的含量。

10.工業(yè)化生產(chǎn)藍藻的裝置包括原料池（7），培養(yǎng)池（1、14、26），儲氣罐（16），藻液池（24）；所述原料池（7）通過A管（6）與培養(yǎng)池（1）相連，所述培養(yǎng)池（1）通過D管（12）與培養(yǎng)池（14）相連，所述培養(yǎng)池（14）通過G管（19）與培養(yǎng)池（26）相連；所述培養(yǎng)池（1、14、26）內(nèi)設有注氣管（5、13、18），注氣管（5、13、18）通過E管（15）與儲氣罐（16）相連，E管（15）與H管（20）相連；所述儲氣罐（16）通過I管（22）與空氣壓縮機（21）相連；所述培養(yǎng)池（1）通過C管（10）、培養(yǎng)泵（11）、F管（17）與培養(yǎng)池（14、26）相連；所述藻液池（24）通過J管（25）與原料池（7）相連；所述培養(yǎng)池（1、14、26）上方設有燈架（2），燈架（2）上安裝有照明燈（3）；所述原料池（7）用來存放培養(yǎng)藍澡的原料（8）；所述培養(yǎng)池（1、14、26）用來存放培養(yǎng)液（4）培養(yǎng)藍藻；所述藻液池（24）用來存放藻液（23），打撈出藍藻后的液體，通過J管（25）重新注入原料池（7）內(nèi)；所述原料池（7）內(nèi)富含有機質的地表水由B（9）注入；

工業(yè)化生產(chǎn)藍藻的方法是：將富含有機質的地表水過濾消毒后，注入原料池；在原料池內(nèi)加入石灰水，將pH值調(diào)至7～8；將調(diào)制好的培養(yǎng)液注入培養(yǎng)池內(nèi)，使培養(yǎng)液深度保持5～10cm；培養(yǎng)池寬1～10m，長5～50m，3～10個培養(yǎng)池串連在一起，通過培養(yǎng)泵使培養(yǎng)液在各培養(yǎng)池之間循環(huán)；培養(yǎng)池中設1～5根注氣管，在注氣管上每距0.5～1m設有一個出氣孔，出氣孔直徑1～5mm；將篩選出來的藍藻原種接種到水深3～5cm的育藻池內(nèi)，藻種培養(yǎng)2～3天后，再將活化后的藻種倒入培養(yǎng)池；調(diào)節(jié)燈具與培養(yǎng)液之間的距離，燈具與培養(yǎng)液液面保持10～15cm，燈具與燈具之間的距離保持1～1.5m；當空氣溫度大于20℃時，采用30～50瓦的日光燈照明，每天光照時間12～15小時；自然光充足時，不開燈；當空氣溫度大于35℃時，加強培養(yǎng)池四周通風，適當遮陰，降低室內(nèi)溫度，使培養(yǎng)液的溫度保持在45℃以內(nèi)；當空氣溫度小于20℃時，為了使培養(yǎng)液的溫度保持在20～35℃，采用碘鎢燈照明；通過培養(yǎng)泵使培養(yǎng)液以1～10m/h的流速進行循環(huán)；當培養(yǎng)液中CO₂溶解度不夠時，通過注氣管將空氣注入培養(yǎng)液中；當空氣溫度大于30℃時，培養(yǎng)液深度維持在10cm左右；當空氣溫度小于20℃時，培養(yǎng)液深度維持在5cm左右；當培養(yǎng)池中培養(yǎng)液減少時，隨時添加培養(yǎng)液；培養(yǎng)到18～20天后，將培養(yǎng)池內(nèi)的培養(yǎng)液注入藻液池，通過過濾將藍藻打撈出來，進行綜合利用；剩下的培養(yǎng)液再次注入原料池，循環(huán)利用。

11.利用光合細菌生產(chǎn)氫氣的裝置包括原料池（40），培養(yǎng)槽（27、37、43），培養(yǎng)管（32、39、45），料液收集塔（47），氫氣回收塔（50）；所述原料池（40）通過L管（34）與CO₂儲存罐（30）相連，CO₂儲存罐（30）上設有K管（31）；所述原料池（40）上設有攪拌器（41）、料斗（35）；所述培養(yǎng)槽（27、37、43）內(nèi)設有培養(yǎng)管（32、39、45），U型接頭（28），燈架（33），照明燈（29），通風裝置（52）；所述原料池（40）通過N管（38）與培養(yǎng)槽（27）內(nèi)的培養(yǎng)管（32）相連，兩個培養(yǎng)管（32）之間通過U型接頭（28）相連；所述培養(yǎng)槽（27）內(nèi)的培養(yǎng)管（32）通過M管（36）與所述培養(yǎng)槽（37）內(nèi)的培養(yǎng)管（39）相連；培養(yǎng)槽（37）內(nèi)的培養(yǎng)管（39）通過P管（44）與所述培養(yǎng)槽（43）內(nèi)的培養(yǎng)管（45）相連；培養(yǎng)槽（43）內(nèi)的培養(yǎng)管（45）通過Q管（46）與料液收集塔（47）相連；所述料液收集塔（47）通過S管（49）與氫氣回收塔（50）相連，所述料液收集塔（47）通過培養(yǎng)泵（54）、W管（55）與原料池（40）相連；所述原料池（40）用來存放培養(yǎng)光合細菌的原料（42）；所述培養(yǎng)管（32）用來存放光合細菌培養(yǎng)液；所述料液收集塔（47）用來儲存完成培養(yǎng)后的光合細菌及培養(yǎng)液；所述氫氣回收塔（50）用來儲存光合細菌光合作用產(chǎn)生的氫氣；

利用光合細菌生產(chǎn)氫氣的方法是：將富含有機質的廢水過濾消毒后，注入原料池；在原料池內(nèi)加入石灰水，將pH值調(diào)至6～8；將紫色細菌原種進行培養(yǎng)；原種培養(yǎng)液pH值為7～7.5，采用蒸汽熱壓滅菌，滅菌溫度110～120℃，滅菌時間10～20分鐘；滅菌后自然冷卻至25～35℃時進行接種，培養(yǎng)液不超過所裝容器容量的80%，按原種體積與培養(yǎng)液體積比3～5:100進行接種，在光照強度5000lux～8000lux，溫度25～35℃狀態(tài)下保持16-20h即完成原種培養(yǎng)，培養(yǎng)時并不停的攪動，攪動速度為150～250轉/分；按原種培養(yǎng)液體積與批量生產(chǎn)的培養(yǎng)液體積比1:20～30，將培養(yǎng)好的原種培養(yǎng)液加入到原料池中，并攪拌均勻；將攪拌好的培養(yǎng)液注入培養(yǎng)管，培養(yǎng)管直徑5～50mm，長1～10m，培養(yǎng)管之間通過接頭進行連接，2～20根培養(yǎng)管水平平行排列在1個培養(yǎng)槽內(nèi)，2～10個培養(yǎng)槽串連在一起，通過培養(yǎng)泵使培養(yǎng)液在各培養(yǎng)管之間循環(huán)；培養(yǎng)液只占培養(yǎng)管內(nèi)空體積的80%～90%，以便氫氣的收集；培養(yǎng)期間，2～3天補充一次原種培養(yǎng)液，每次補充量為第一次原種培養(yǎng)液體積的5%～10%；調(diào)節(jié)燈具與培養(yǎng)液之間的距離，燈具與培養(yǎng)液液面保持10～15cm，燈具與燈具之間的距離保持1～1.5m；當空氣溫度大于25℃時，采用30～50瓦的日光燈照明，每天光照時間16～20小時，自然光充足時，可不開燈；當空氣溫度大于40℃時，加強培養(yǎng)槽四周通風，適當遮陰，降低培養(yǎng)槽內(nèi)的溫度，使培養(yǎng)液的溫度保持在45℃以內(nèi)；當空氣溫度小于20℃時，為了使培養(yǎng)液的溫度保持在25～35℃，采用碘鎢燈照明；亮度為6000lux～8000lux，培養(yǎng)液流速1～10m/h，培養(yǎng)管內(nèi)壓力0.9×10⁵Pa～1.0×10⁵Pa；培養(yǎng)過程中隨時收集氫氣，培養(yǎng)6～7天時，光合細菌產(chǎn)氫量達到最高值；高峰峰過后1～2天，將培養(yǎng)管內(nèi)的培養(yǎng)液注入收集塔，將光合細菌分離出來進行綜合利用；剩下的培養(yǎng)液再次注入原料池，循環(huán)利用。

12.光催化還原CO₂生產(chǎn)CH₄、HCOOH、HCHO、CH₃OH的裝置包括甲烷回收罐（58）、氣體儲存罐（60），反應管（61），堿液儲存罐（78），液料回收罐（80）；所述氣體儲存罐（60）通過d管（67）、氣泵（66）、X管（56）與反應管（61）相連；所述甲烷回收罐（58）通過Y管（57）、氣泵（64）、a管（63）與反應管（61）相連；所述堿液儲存罐（78）通過h管（83）、堿液泵（84）、e管（68）與反應管（61）相連；所述料液回收罐（80）、料液泵（81）、g管（82）與反應管（61）相連；所述氣體儲存罐（60）上設有用于進氣的Z管（59）；所述甲烷回收罐（58）上設有排放甲烷的b管（65）；所述反應管（61）上設有攪拌電機（62），檢測孔（71）；攪拌電機（62）通過攪拌桿（69）與攪拌葉片（72）相連；所述反應管（61）一面設有反光板（73），兩側設有支架（75）；支架（75）上設風扇（70）、高溫燈（74），反光板（73）通過旋轉架（76）與反光板底座（77）相連；所述堿液儲存罐（78）設用于堿液進入的f管（79）；所述液料回收罐（80）設有用于液料排放的j管（85）；

光催化還原CO₂生產(chǎn)CH₄、HCOOH、HCHO、CH₃OH的方法是：將摩爾濃度為0.5～1.5mol/L氫氧化鈉溶液澄清后，注入堿液儲存罐內(nèi)；通過堿液泵將氫氧化鈉澄清液注入反應管，同時加入CoPc/TiO₂催化劑，CoPc/TiO₂催化劑與氫氧化鈉溶液質量比為0.1～0.2%；在氫氧化鈉溶液中加入Na₂SO₃，Na₂SO₃與反應管內(nèi)氫氧化鈉溶液摩爾濃度為0.1～0.2mol/L；注入反應管內(nèi)的氫氧化鈉溶液占反應管內(nèi)空1/3～1/2；反應管采用石英玻璃；反應管直徑10～100mm，長0.5～5m，2～10個反應管并連在一起；打開氣泵0.2～0.3h將氣體儲存罐內(nèi)CO₂注入反應管內(nèi)，使反應管內(nèi)CO₂氣體達到飽和狀態(tài)后停止加氣；通氣停止后，反應管在光照下啟動攪拌電機，攪拌10～15h；攪拌速度50～100轉/分；在有太陽光的情況下，移動反光板底座，通過旋轉架來調(diào)節(jié)反光板角度，聚集太陽光來增加氫氧化鈉溶液溫度；在沒有太陽的情況下，通過100～1000W的碘鎢燈照明來增加氫氧化鈉溶液溫度；燈與反應管的距離10～50cm, 反應管同一側兩燈的距離50～100cm；通過檢驗孔測量氫氧化鈉溶液溫度，溫度200～300℃，當溫度超過300℃時關閉高溫照明燈，當溫度超過420℃時啟動風扇，通風降低氫氧化鈉溶液溫度；光催化反應生成的甲烷通過氣泵，輸送到甲烷回收罐，提純后作燃燒、作化工原料；光催化反應10～15h后，將殘余的氫氧化鈉溶液及新生成的HCOOH、HCHO、CH₃OH通過料液回收泵輸送到料液回收罐，分離出HCOOH、HCHO、CH₃OH，提純后進行綜合利用，殘余氫氧化鈉溶液、催化劑、雜質處理后再次利用。

13.甲烷收集、轉化的裝置包括集氣泵（88）、活性炭吸附塔（90）、干燥塔（91）、增壓泵（93）、分子吸附塔（95）、固定床反應器（97）、精餾塔（101）；所述集氣泵（88）與n管（87）相連；所述集氣泵（88）通過m管（89）與活性炭吸附塔（90）相連；所述活性炭吸附塔（90）通過v管（100）與干燥塔（91）相連；所述干燥塔（91）通過p管（92）、增壓泵（93）、q管（94）與分子吸附塔（95）相連；所述分子吸附塔（95）通過r管（96）與固定床反應器（97）相連；所述固定床反應器（97）通過u管（99）與精餾塔（101）相連；所述固定床反應器（97）上設有用于水蒸汽進入的t管（98）；所述精餾塔（101）上設有排放甲醇的x管（102）、排放氫氣的y管（103）；

甲烷收集、轉化的方法是：采用排水法收集CH₄，注入活性炭吸附塔中去除H₂S；經(jīng)活性炭吸附后的CH₄氣體注入干燥塔內(nèi)，在20～30℃下用硅膠干燥，去除H₂O；干燥后的原料氣體經(jīng)除塵后注入吸附塔，在溫度25～30℃、壓力0.3～0.5MPa下吸附2h后進入脫附階段；脫附前先進行泄壓5min，壓力接近大氣常壓后均壓5min，然后抽真空1.5h，壓力到達lkPa時均壓10min完成脫附過程，獲得純度99%以上的CH₄氣體；將提純的CH₄氣體注入固定床反應器中，通入120～150℃的水蒸汽，在負載型復合半導體MoO₃-TiO₂/SiO₂的作用下生成甲醇和H₂；經(jīng)精餾塔除去雜質，得到高純度甲醇、氫氣。