余源

摘要：近年來，頁巖氣產業(yè)發(fā)展迅速，對世界能源格局產生了重要影響。頁巖氣在全球范圍內大量開采的同時，產生的環(huán)境問題也日益嚴重，引起了國際社會的廣泛關注。本文針對現(xiàn)價段開采過程中出現(xiàn)環(huán)境污染關鍵問題，客觀分析了其現(xiàn)狀，并充分結合已有研究成果和國外先進經驗，提出了應對新型能源時代所帶來的環(huán)境問題的解決措施。

關鍵詞：頁巖氣；環(huán)境污染；大氣污染；對策；措施

一、我國頁巖氣儲存狀況

據(jù)美國能源情報署估計，我國頁巖氣的儲量世界第一，為36萬億m3，遠高于美國的24萬億m3，約占全球總儲量的20%。我國的頁巖氣儲層分布廣泛，古生界頁巖氣資源量是中生界的2倍，平面分布以南方和西北地區(qū)為主，四川盆地、鄂爾多斯盆地的古生界等是頁巖氣勘探的主要層系。

二、頁巖氣開發(fā)過程中的主要環(huán)境問題

2.1水力壓裂過程中使用壓裂液的潛在風險。水力壓裂技術是目前開采頁巖氣使用最為廣泛的技術之一，頁巖氣水力壓裂技術主要使用砂子和水，通常情況下壓裂液的成份為：99.53%的水和砂子，0.05%的降阻劑，0.05%的抗菌劑，0.03%的鹽酸以及0.01%的防垢劑，其中的化學添加劑達250余種，包括苯、甲苯、二甲苯等這些已知的人類致癌物，并且是被美國政府法律管制的污染物。壓裂液中含有多種致癌有害物質，且使用量巨大，潛在風險極高。

2.2壓裂造成的地下水污染問題。頁巖氣開發(fā)過程中引起水體污染的途徑很多：（1）水力壓裂施工過程中需要使用壓裂液壓開地層、攜帶支撐劑，但是壓裂液含有緩蝕劑、除垢劑、降阻劑等化學添加劑，壓裂作業(yè)并不能完全返排，致使這些化學物質殘留在地層中，污染地下水。（2）壓裂返排液會混合重金屬、烴類物質和水溶性鹽類等，對偏遠地區(qū)的井場來說，返排液無論是就地處理還是外輸至污水處理廠都是棘手的問題，處理不當便會污染水質。水體一旦受到污染，將很難采取措施進行恢復，尤其是我國賦存頁巖氣的區(qū)域常常地質條件復雜，地下裂縫、溶洞等發(fā)育，地下水環(huán)境復雜，濾失和泄漏的污染物處理非常困難。

2.3淡水資源的大量消耗問題。在美國，采用水力壓裂法的頁巖氣開采是耗水量最多的行業(yè)之一，水平井壓裂的用水量是直井壓裂用水量的5倍左右。頁巖氣資源一般深埋在地下1500—3000m以上的地方，如果開采一口水平井鉆井和壓裂所需水量約100—500萬加侖（約4000—2萬t）。壓裂過程用水量最大，可達總用水量的90%以上，鉆井作業(yè)用水量也較多，壓裂后的設備沖洗和清潔用水相對較少。

2.4大氣污染問題。頁巖氣的最主要、最基本的成分是甲烷氣體，甲烷氣體是導致全球氣體變暖的主要溫室氣體之一。盡管甲烷在大氣中停留的時間僅為 CO2的1/10，但在質量相同的情況下甲烷比CO2產生的溫室效應影響強好幾十倍。研究表明天然氣燃燒產物經過一系列復雜光化學反應還會產生新的污染，在美國的某些地方，頁巖氣大規(guī)模開發(fā)引起了地面臭氧煙霧污染，導致臭氧煙霧達到了污染臨界值。

2.5其他方面的影響。頁巖氣資源勘探開發(fā)是一個非常復雜的系統(tǒng)工程，除對水資源、大氣和地質影響外，還對當?shù)厣a環(huán)境產生不利影響。主要表現(xiàn)在：①影響當?shù)厣鐓^(qū)道路環(huán)境。頁巖氣資源開發(fā)需要的重型設備多，這些設備會擾亂道路使用模式、居住條件，加重道路超負荷。②大量機械設備、車輛產生的噪音污染影響了當?shù)鼐用竦恼Ｉ?。③改變了當?shù)刈匀画h(huán)境，破壞了動物棲息地，造成生物多樣化喪失及引入外來物種等問題。④環(huán)境問題處理不當容易引發(fā)社會問題。在頁巖氣開發(fā)中，生態(tài)環(huán)境破壞、水體污染和土地利用改變如果不能正確處理，會引發(fā)社會問題，如公眾的抗議活動和居民的污染投訴等

三、頁巖氣開發(fā)的環(huán)保對策建議

3.1高效、配套技術的應用可減少對環(huán)境的破壞。在健康和安全環(huán)節(jié)，技術上采用有害氣體探測儀，如二氧化硫感應器、甲烷紅外氣體分析器等，并制定緊急情況反應預案，對作業(yè)者進行日常培訓。在空氣質量的保證方面，使用雙燃料（柴油和天然氣）技術設備，以減少溫室效應排放；運輸環(huán)節(jié)可采用管道運輸，從而減少運輸出現(xiàn)的氣體泄漏和交通壓力；噪音問題可以采用隔音板等裝置，并與當?shù)刈匀画h(huán)保組織合作，以保證生物棲息地安全。

3.2開發(fā)取水處理措施。在頁巖氣開發(fā)取水方面，建議進入大規(guī)模開發(fā)階段之前盡早考慮水資源論證工作，預防大量取水給局部地區(qū)造成水資源短缺及匱乏的風險。開展壓裂液與地下水污染的機理研究，放射性物質跟蹤實驗，研發(fā)水力壓裂所含有毒有害化學外加劑的替代品，在現(xiàn)有處理方法的基礎上，探索更為行之有效的生產及壓裂廢水處理方法。

3.3嚴格執(zhí)行安全生態(tài)環(huán)保措施。在頁巖氣勘探、開發(fā)和井場建設過程中，嚴格執(zhí)行安全及生態(tài)環(huán)保措施，采取準確定位、叢式井組等先進技術避免或減少對地表和植被造成破壞。盡量少占農田和耕地，勘探開采結束后，嚴格執(zhí)行國家生態(tài)環(huán)保有關要求，恢復地表植被。

3.4開展科學研究和技術攻關。大力開展頁巖氣開采技術研究，依靠技術進步來從根本上避免環(huán)境污染。據(jù)了解，國家地質實驗測試中心已將頁巖氣開采壓裂液循環(huán)使用及排放對區(qū)域環(huán)境影響評價、頁巖氣勘探開發(fā)水體中重金屬變化研究等列入“十二五”重點科研攻關課題，力圖為大規(guī)模頁巖氣勘探開發(fā)提供生態(tài)環(huán)境領域基礎數(shù)據(jù)，彌補此領域國內研究空白。

四、結語

現(xiàn)階段我國在頁巖氣資源開采利用過程中，在追求高效經濟發(fā)展的同時，更應該注重去解決頁巖氣開發(fā)造成的環(huán)境污染問題，應以預防為主，治理為輔的原則進行頁巖氣開發(fā)環(huán)境保護。在出臺相應法律法規(guī)的途中，還應加強頁巖氣開采技術研究，依靠先進的科學技術力量從根本環(huán)節(jié)上避免環(huán)境污染問題的出現(xiàn)。

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