页岩气开发过程中对环境的影响及对策研究

　　摘要：近年来，页岩气产业发展迅速，对世界能源格局产生了重要影响。页岩气在全球范围内大量开采的同时，产生的环境问题也日益严重，引起了国际社会的广泛关注。本文针对现价段开采过程中出现环境污染关键问题，客观分析了其现状，并充分结合已有研究成果和国外先进经验，提出了应对新型能源时代所带来的环境问题的解决措施。

　　关键词：页岩气；环境污染；大气污染；对策；措施

　　一、我国页岩气储存状况

　　据美国能源情报署估计，我国页岩气的储量世界第一，为36万亿m3，远高于美国的24万亿m3，约占全球总储量的20%。我国的页岩气储层分布广泛，古生界页岩气资源量是中生界的2倍，平面分布以南方和西北地区为主，四川盆地、鄂尔多斯盆地的古生界等是页岩气勘探的主要层系。

　　二、页岩气开发过程中的主要环境问题

　　2.1 水力压裂过程中使用压裂液的潜在风险。水力压裂技术是目前开采页岩气使用最为广泛的技术之一，页岩气水力压裂技术主要使用砂子和水，通常情况下压裂液的成份为：99.53%的水和砂子，0.05%的降阻剂，0.05%的抗菌剂，0.03%的盐酸以及0.01%的防垢剂，其中的化学添加剂达250余种，包括苯、甲苯、二甲苯等这些已知的人类致癌物，并且是被美国政府法律管制的污染物。压裂液中含有多种致癌有害物质，且使用量巨大，潜在风险极高。

　　2.2 压裂造成的地下水污染问题。页岩气开发过程中引起水体污染的途径很多：（1）水力压裂施工过程中需要使用压裂液压开地层、携带支撑剂，但是压裂液含有缓蚀剂、除垢剂、降阻剂等化学添加剂，压裂作业并不能完全返排，致使这些化学物质残留在地层中，污染地下水。（2）压裂返排液会混合重金属、烃类物质和水溶性盐类等，对偏远地区的井场来说，返排液无论是就地处理还是外输至污水处理厂都是棘手的问题，处理不当便会污染水质。水体一旦受到污染，将很难采取措施进行恢复，尤其是我国赋存页岩气的区域常常地质条件复杂，地下裂缝、溶洞等发育，地下水环境复杂，滤失和泄漏的污染物处理非常困难。

　　2.3 淡水资源的大量消耗问题。在美国，采用水力压裂法的页岩气开采是耗水量最多的行业之一，水平井压裂的用水量是直井压裂用水量的5倍左右。页岩气资源一般深埋在地下1500-3000m以上的地方，如果开采一口水平井钻井和压裂所需水量约100-500万加仑（约4000-2万t）。压裂过程用水量最大，可达总用水量的90%以上，钻井作业用水量也较多，压裂后的设备冲洗和清洁用水相对较少。

　　2.4 大气污染问题。页岩气的最主要、最基本的成分是甲烷气体，甲烷气体是导致全球气体变暖的主要温室气体之一。尽管甲烷在大气中停留的时间仅为CO2的1/10，但在质量相同的情况下甲烷比CO2产生的温室效应影响强好几十倍。研究表明天然气燃烧产物经过一系列复杂光化学反应还会产生新的污染，在美国的某些地方，页岩气大规模开发引起了地面臭氧烟雾污染，导致臭氧烟雾达到了污染临界值。

　　2.5 其他方面的影响。页岩气资源勘探开发是一个非常复杂的系统工程，除对水资源、大气和地质影响外，还对当地生产环境产生不利影响。主要表现在：①影响当地社区道路环境。页岩气资源开发需要的重型设备多，这些设备会扰乱道路使用模式、居住条件，加重道路超负荷。②大量机械设备、车辆产生的噪音污染影响了当地居民的正常生活。③改变了当地自然环境，破坏了动物栖息地，造成生物多样化丧失及引入外来物种等问题。④环境问题处理不当容易引发社会问题。在页岩气开发中，生态环境破坏、水体污染和土地利用改变如果不能正确处理，会引发社会问题，如公众的抗议活动和居民的污染投诉等

　　三、页岩气开发的环保对策建议

　　3.1 高效、配套技术的应用可减少对环境的破坏。在健康和安全环节，技术上采用有害气体探测仪，如二氧化硫感应器、甲烷红外气体分析器等，并制定紧急情况反应预案，对作业者进行日常培训。在空气质量的保证方面，使用双燃料（柴油和天然气）技术设备，以减少温室效应排放；运输环节可采用管道运输，从而减少运输出现的气体泄漏和交通压力；噪音问题可以采用隔音板等装置，并与当地自然环保组织合作，以保证生物栖息地安全。

　　3.2 开发取水处理措施。在页岩气开发取水方面，建议进入大规模开发阶段之前尽早考虑水资源论证工作，预防大量取水给局部地区造成水资源短缺及匮乏的风险。开展压裂液与地下水污染的机理研究，放射性物质跟踪实验，研发水力压裂所含有毒有害化学外加剂的替代品，在现有处理方法的基础上，探索更为行之有效的生产及压裂废水处理方法。

　　3.3 严格执行安全生态环保措施。在页岩气勘探、开发和井场建设过程中，严格执行安全及生态环保措施，采取准确定位、丛式井组等先进技术避免或减少对地表和植被造成破坏。尽量少占农田和耕地，勘探开采结束后，严格执行国家生态环保有关要求，恢复地表植被。

　　3.4 开展科学研究和技术攻关。大力开展页岩气开采技术研究，依靠技术进步来从根本上避免环境污染。据了解，国家地质实验测试中心已将页岩气开采压裂液循环使用及排放对区域环境影响评价、页岩气勘探开发水体中重金属变化研究等列入“十二五”重点科研攻关课题，力图为大规模页岩气勘探开发提供生态环境领域基础数据，弥补此领域国内研究空白。

　　四、结语

　　现阶段我国在页岩气资源开采利用过程中，在追求高效经济发展的同时，更应该注重去解决页岩气开发造成的环境污染问题，应以预防为主，治理为辅的原则进行页岩气开发环境保护。在出台相应法律法规的途中，还应加强页岩气开采技术研究，依靠先进的科学技术力量从根本环节上避免环境污染问题的出现。

　　参考文献：

　　[1]肖钢，白玉湖.基于环境保护角度的页岩气开发黄金准则[J].天然气工业，2012，32（9）：98-101.

　　[2]梁鹏，张希柱，童莉.我国页岩气开发过程中的环境影响与监管建议[J].环境与可持续发展，2013（2）：25-26.

　　[3]Souder D，Keppel W.Water Resources and Natural Gas Production from the Marcellus Shale[R]．US Geological Survey Fact Sheet，2013．

　　[4]Simon J A，Fleming M E.Editor’s Perspective：ShaleGas，Development：Environmental Issuesand Opportunities[R]．2011.

　　余源

关注读览天下微信， 100万篇深度好文， 等你来看……