徐浩宇，屈勇军，马洪奎 ，赵　杨，黄文韬,贺晓华

(1 博天环境集团股份有限公司重庆分公司,重庆　400042；2 重庆华地工程勘察设计院,重庆　400042；3 重庆三峡环保集团有限公司，重庆　400000)



页岩气开采对环境的影响及对策研究

徐浩宇1，屈勇军2，马洪奎3，赵杨1，黄文韬3,贺晓华2

(1 博天环境集团股份有限公司重庆分公司,重庆400042；2 重庆华地工程勘察设计院,重庆400042；3 重庆三峡环保集团有限公司，重庆400000)

页岩气作为一种非常规的清洁能源，逐渐发展成为国内外的研究热点，但其开采过程中对开采区域环境水、大气、生态等资源环境方面造成了严重的影响。因此，本文建议应加强页岩气开采对区域环境的影响研究，制定合理的页岩气开采区域环境污染防治对策及管理制度，以促进页岩气产业健康、稳步、快速的发展，更好地服务于中国和谐社会的建设与发展。

页岩气；环境影响；污染防治对策

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，主要以吸附和游离状态为存在方式的非常规天然气，其主要成份为甲烷，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料。页岩气作为在一种非常规能源，因开发潜力大、生产周期长等显著特点受到国内外的广泛关注，逐渐成为新能源研究的热点。

据报道，中国页岩气储藏量为134.42×1012m3，位居全球第二，页岩气可开采量25.08×1012m3位居全球第一[1-2]。开发页岩气将有助于改善我国的能源结构、缓解国内能源供需矛盾。随着中国经济的不断发展，对非常规天然气的需求将逐渐增大，必然加剧我们对页岩气的开发进度，页岩气开发建设及开采过程中产生的废气、废液、固体废物等如果不科学处置，必然会对区域环境造成污染，Anna J. Willow等[3]对俄亥俄州的基层反压裂人士、非营利性组织机构、政府机构代理人等进行了开放式的访谈以及发布了一份社会责任报告，报告中指出非常规能源发展的多样化正在逐渐影响着人类和自然环境的关系。本文对页岩气开采区域的环境污染的研究进展进行了综述并对页岩气开采区域的环境污染防治对策提出了建议。

1　页岩气开采对区域环境的影响

我国页岩气开发还处在起步阶段，页岩气开采技术还不是很成熟，在页岩气开采过程中给水、空气及生态环境造成了恶劣的影响[4]。李小敏等[5-8]认为页岩气开采各个阶段均会对环境造成污染，主要涉及水资源的大量消耗、甲烷气体的泄露、油基泥浆、压裂返排液、生态破坏等方面的影响。水平压裂技术会使用大量的水资源，压裂液中的化学添加剂一旦泄露，便会对周边环境造成影响[9]，页岩气的水平压裂技术也会对水资源、大气、土壤等产生污染[10]，并建议我国政府应该尽快制定与页岩气开采相关的法律法规，强化环境管理，促进页岩气产业持续健康的发展。

1.1页岩气开采对水环境的影响

据美国能源局数据统计，一口页岩气井投产平均耗水量为1.5×104m3，其中98%为水力压裂用水[11]，压裂液中添加了少量的盐酸、聚丙烯酰胺、N,N二甲基甲酰胺等化学药剂以改善页岩气的钻探环境[12-13]，化学添加剂在环境中积累的量超过环境承载能力，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累并通过“土壤→植物→人体”或“土壤→水→人体”间接被人体吸收，危害人体健康。

Llewellyn G T等[14]对宾夕法尼亚的马塞勒斯页岩气井开采造成周边居民饮用水井产生大量泡沫的事件进行了研究，采用气质连用技术对饮用水井中有害成份进行了分析，在井水中发现了二乙醇单甲醚、丙二醇、表面活性剂等压裂返排液中常见的化学物质，目前这些化学物质均没有超过水污染标准限值，但随着页岩气开采的不断发展，地表水及地下水肯定会受到页岩气开采的污染。

lawattegama S K等[15]采用了多种方法对宾夕法尼亚州西南部社区周围井水水质的变化与页岩气开采是否存在相关性进行了研究，研究结果表明井水受到铁、锰等金属离子的污染程度各不相同，部分井水还受到甲烷等有害气体的污染。Michalski R等[16]分析了水力压裂液中化学药剂的含量及压裂液对环境的污染情况，研究结果表明页岩气的开采通过直接或间接的方式对地表水、地下水、大气及土壤产生污染，进而对人类身体健康产生危害。Reins L[17]针对页岩气开采技术的发展对监管体制提出了新的挑战，现行的监管体制并没有明确页岩气开采会对水资源产生负面影响，并对美国、欧盟等发达国家有关水资源方面的法律法规在应对页岩气开采对水资源产生污染的能力方面进行了分析，研究结果表明，美国、欧盟等发达国家缺乏页岩气开采过程中对水资源产生影响的监管制度，因此有必要对水平压裂和钻井产生的废液对地表水、地下水及饮用水的影响制定合理的监管制度。 Racicot A等[18]研究了魁北克市附近的圣劳伦斯河页岩气开采基础设施对洛特比尼埃和贝坎库尔村庄的2400 km2范围内农林复合区破化率的影响，其主要是页岩气井垫、管道以及运输道路对现有土地规划提出了更大的挑战，该研究认为页岩气开采对该地区地下水和地表水的污染是一个关键性的问题，并提出随着页岩气开采技术的发展，可以建立一个合理的评价体系来评估页岩气的开采是如何影响环境的。

我国科学家Lu P等[19]在Energy Sources杂志上明确提出页岩气的开采会对周边区域产生影响，并提出在页岩气开采过程中建立地下水、地表水等环境监测系统。

1.2页岩气开采对大气环境的影响

页岩气开采不仅对水资源产生污染，还会对大气造成污染，Peischl J等[20]采用航空飞行器对海恩斯维尔页岩气开采区、费耶特维尔页岩气开采区及马塞勒斯页岩气开采区三个地区页岩气中的甲烷排放到大气中的量进行了定量分析研究，研究结果显示三个地区甲烷排入空气中量分别为(8.0±2.7)×107g/h、(3.9±1.8)×107g/h、(1.5±1.6)×107g/h，页岩气甲烷损失率分别为1.0%～2.1%、1.0%～2.8%、0.18%～0.41%；通过一段时间的研究表明，三个地区的页岩气生产加权损失率约为1.1%，该数据比2012年美国环保局及环境影响评估中心规定的温室气体排放量标准限值1%略高一点，因此有必要做好页岩气开采区域的大气环境保护措施。Rich A等[21]在达拉斯、沃斯堡市六县页岩气开采区域附近的居民居住区的空气中发现了甲烷等102种化学物质，其中甲烷等多种化学物质的含量远远高于城市的背景浓度，页岩气开采区域附近的空气已被污染。

1.3页岩气开采对生态环境的影响

页岩气的开采不仅仅对水资源、大气产生影响，还会对生态环境造成影响、引发地震等自然灾害。Kiviat E等[22]研究发现大规模的快速发展页岩气水平压裂技术对马塞勒斯和尤蒂卡州的生物多样性产生了严重的影响，其主要是通过污染生物栖息地环境状况来影响生物多样性。Arthur J D 等[23]认为页岩气开采钻井密度大、页岩气管道多，管道施工会对页岩气开采区域的植被环境产生破坏性影响。岳婷等[24]提出页岩气开采过程中对该区域的生态环境影响极其复杂，有必要对页岩气开采区域的环境影响进行详细研究。

1.4页岩气开采对其它方面的影响

英国科学家Clarke H等[25]认为位于英格兰东北部的兰开夏郡海岸以及附近的黑谭市在2011年发生的地震与当地页岩气开采有很大的关系，首次提出页岩气水平压裂开采技术可能引发地震等自然灾害的发生。

2　页岩气开采区域环境污染防治的对策

页岩气产业的发展有助于我国能源产业结构的调整、也有助于提高我国能源的安全性，中国已勘明的页岩气多数位于西部地区水资源匮乏的地区，因此，制定合理的页岩气开采区域环境污染防治对策十分必要。

2.1加强页岩气开采对区域环境影响及污染防治技术的基础研究

页岩气的开采关系重大的民生问题，与页岩气开采有关的国土资源部、环境局等部门应加强页岩气开采对水、大气、土壤、生态等环境影响的基础研究，推动页岩气开采区域环境污染防治的技术研究工作，确保在每一口页岩气井开采前做好污染防治工作，防止页岩气开采区域的环境污染问题的发生。对因页岩气开采而造成的污染，应及时采取有效的污染治理措施，防止污染的扩大化。

2.2建立完善的页岩气开采全过程的监督及管理制定

页岩气开采单位应加强对页岩气开采过程大气、水及土壤环境污染因子的监测，制定合理的环境污染监测制度。有关部门应做好该项工作的监督工作，督促页岩气开采单位做好实时监测工作，同时要求页岩气开采单位制定页岩气开采环境污染应急预案。

2.3建立健全页岩气开采的相关的环境保护的法律法规

对页岩气开采可能带来来的环境污染问题，有关政府部门应制定一系列的法律法规来规范页岩气的运营。比如美国的《清洁空气法》就明确规定所有采用水力压裂法进行页岩气开采的气井都必须安装相关的设备，减少可挥发性有机化合物及其他有害气体的排放。我国也应该制定类似的法律法规，让页岩气运营单位切实做好页岩气开采的环境保护工作。

3　结　语

页岩气井的开采建设对环境的影响不容小视，页岩气开采应结合我国的实际情况，采取相应的措施做好页岩气开采区域的环境保护工作，更好的促进页岩气产业的发展。

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Study on the Influence of Shale Gas Exploitation on Environment and Countermeasures

XU Hao-yu1, QU Yong-jun2, MA Hong-kui3, ZHAO Yang1, HUANG Wen-tao3, HE Xiao-hua2

(1 Chongqing branch, Potent Environment Group Co., Ltd., Chongqing 400042;2ChongqingHuadiEngineeringSurveyandDesignInstitute,Chongqing400042;3ChongqingThreeGorgesEnvironmentalProtectionGroupCo.,Ltd.,Chongqing400000,China)

Shale gas, as a kind of non conventional clean energy, has become the research hotspot at home and abroad, but its exploitation in the process of the environmental aspects of mining area water environment, atmospheric and ecological resources causes serious impact. Therefore, it was suggested that it should strengthen the exploitation of shale gas effect on regional environment, formulate reasonable shale gas mining area environmental pollution prevention and control measures and management system to promote the shale gas industry healthy, steady and rapid development, better service to the construction and development of harmonious society in China.

shale gas; environmental impact; pollution control measures

徐浩宇(1980-)，男，工程师，主要从事环保相关工程的设计工作。

屈勇军(1984-)，男，工程师，主要从事环保工程技术的研究及应用。

X54

A

1001-9677(2016)014-0147-03