河南省安陽市地熱開發的環境效應和環境保護

閆銀花

（中國地質大學，湖北 武漢430074）

地熱資源是一種清潔能源，有比較廣的利用價值，可以用于生活取暖、保健、溫室、養殖等方面，有著巨大的經濟效益、社會效益和環境效益。安陽市地熱資源豐富，可利用量較大，具有很大的開發潛力。雖然地熱資源開發有有利的一面，還必須注意地熱開發的負效應，科學地評估可能引發的環境問題，并積極采取預措施，防患于未然。

1 區域地質和安陽次凹熱儲特征

安陽市地處安陽次凹地熱田，其為湯陰斷陷地熱田北部之次級地熱田。湯陰斷陷地熱田位于太行山東側，呈北北東向展布于安陽、新鄉、焦作、新鄉一帶，面積1688.33k m2。其西以青羊口斷裂為界，東以湯東麓斷裂帶為界與內黃凸起地熱田相鄰，南以焦作-新鄉斷裂為界與濟源-開封凹陷地熱田相鄰。熱儲層自上而下可分為新近系熱儲層、古近系熱儲層和古生界寒武-奧陶系熱儲層。地溫梯度一般2.5～3.0℃/100 m，埋深1000 m處地溫一般為38～40℃。

安陽次凹地熱田大體呈東西向展布，面積約300k m2，廣泛分布低溫地熱資源，地溫梯度≤2.8℃/100 m。其北界為安北斷裂，規模較小；南界為安南斷裂，規模較大，呈北西西向，傾向北，張性、左旋，橫切各熱儲層，向西直達山區，推測為導水斷裂；東界為湯東斷裂帶，呈北北東向，由三條斷裂構成，傾向西，屬全新世活動斷裂帶，斷距達到4000 m，可能導通深部熱源，屬控熱斷裂；西界尚未發現邊界斷裂，似為較陡三疊系斜坡。東西向地震剖面顯示為 “楔”形斷陷，最大深陷達6000～7000 m，斷陷深度向周邊迅速變淺。儲熱條件東部優于西部。西部為侏羅—白堊系、三疊系砂質泥巖、粉砂巖，一般劃為非熱儲層，深部埋藏有奧陶系灰巖熱儲；東部為安陽次凹地熱田中心地帶，有良好的聚熱聚水的條件，4000 m以淺主要為古近系熱儲層，包括沙河街組二段和沙河街組三段上部、沙河街組三段下部和沙河街組四段，儲水條件隨深度有變差的趨勢，適宜采熱采水段位于1000～1600 m。湯東斷裂帶為脈狀熱儲，推測具有良好的勘查開發前景。

安陽次凹地熱田，按地熱資源溫度分級，屬低溫地熱資源中的溫熱水 （40℃≦t＜60℃），深部為熱水 （60℃≦t＜90℃），單井出水量40～60 m3/h，地熱流體多為氯化鈉型，溶解性總固體2000～7000 mg/l，一般為鍶型醫療熱礦水，鍶含量可高達12.67 mg/l。

2 安陽市地熱開發的環境優勢及開發前景

安陽市是一個亟待發展的豫北區域性中心城市和旅游城市，能源的穩定供給是由大量燃料化石的電廠來支撐。化石燃料消費，必然排放大量的CO2、SO2和粉塵，從而加重大氣污染，給節能減排帶來壓力。因此，大力開發新能源，就成為必然選擇。地熱資源與風能、太陽能等非人力控制的自然資源相比，地熱能是一種在開采利用時間上，可人為控制使用的可再生能源，是集熱、礦、水為一體，具有廣泛用途的新能源，其直接利用總量在可再生能源排序中，僅次于生物質能的直接利用。開發利用地熱資源，可以降低常規能源消耗，減少環境污染，尤其是大氣污染，又可以在發展某些相關產業經濟與提高人們生活質量方面發揮作用。因此，應當把勘查開發地熱資源置于重要位置，同時，還應注意 “綜合利用，梯級開發”。

安陽市目前有地熱井15眼，主要分布在鐵東地區，井深1500～2200 m，單井出水量40～60 m3/h，開采能力約7.0×104m3/a，實際開采量較低，利用率不高，主要是洗浴，個別用于采暖，商業性開發還處在很低水平，遠未形成產業化。此外，地熱水是難能可貴的高鍶醫療熱礦水，可用于發展浴療、保健及養生業。因而，地熱資源開發市場廣闊，前景看好。今后，應大力推廣地熱供暖，其將由于與熱泵技術和地板幅射采暖技術相結合，使地熱溫水、溫熱水得到比較充分的開發利用，從而取得應有的社會效益、經濟效益和環境效益，為低碳經濟的發展做出貢獻。

3 安陽市開發地熱資源可能對環境造成的影響

3.1 對生態環境的影響

安陽市地熱水為氯化鈉型，以高礦化、高氯、高鈉、高鍶為其特征，不宜飲用、不宜灌溉，如果 “不達標”排放，就會以化學污染、熱污染的方式對生態環境產生不良影響。

高礦化地熱廢水排入湖泊、河流，將造成地表水體的污染和水質變化，滲入地下則可能造成淺層地下水污染。而超過35℃的水用于灌溉，會抑制農作物生長，并可造成嚴重的土壤板結或鹽堿化。地表水體溫度升高，還會引起溶解氧減少，氧擴散系數增大，致魚類因缺氧而死亡；還由于水體富營養化，而引起水生生物大量繁殖、藻類和浮游生物爆發性生長，當藍藻占優勢時，水味劣化，甚至使人、畜中毒；水中含有的污染物，如毒性較大的汞、鉻、砷、酚和氰化物等，其化學活動性和毒性都有可能因水溫的增高而加劇。

在熱利用效率較低的情況下，地熱尾水溫度普遍較高，其排放過程中熱量的釋放，還使局部地區的小氣候發生變化。若其直接排往市政污水管道，不僅浪費資源，而且會導致細菌、病毒、微生物和蚊、蠅大量繁殖，并可能傳染各種疾病。

3.2 對地面沉降的影響

幾乎從任何熱儲層抽取地熱流體，都可能導致可檢測的地面沉降。國內外由于開采地熱流體而導致地面沉降的實例并不鮮見。如新西蘭懷拉基地熱田，1956年地熱井試采時，即開始了地面沉降監測工作。監測數據表明，1964～1974年地面沉降量最大，約為4.5 m，影響范圍達65k m2，并且發生了水平位移，最大位移0.4 m。目前，我國有近70個城市因不合理開采地熱流體，誘發了地面沉降，沉降范圍6.4萬k m2。沉降中心最大沉降量超過2 m的，有上海、天津、太原、西安、蘇州、無錫、常州等城市。

地面沉降是一種緩變型的地質災害，其形成機理，一般認為是，由于長期開采，破壞了原有的水力平衡，使原先飽和的含水層疏干壓密，從而減弱了對覆巖的頂托力；另一方面，黏土類土大量釋水壓密，則進一步加劇了地面沉降。而粘性土層的釋水壓密特征與含水砂層的釋水壓密特征不同，屬不可逆變形，它是產生地面沉降最主要的原因。

安陽市是典型的孔隙型熱儲，除砂層外，黏性土的比重很大，地熱流體開采量較小的情況下，一般不會產生地面沉降。但隨著開采量的增大，尤其是集中同一采層，呈過量開采狀態，將形成開采降落漏斗，有可能產生 “砂層疏干、黏土釋水”效應，從而導致地面沉降。

3.3 對地震活動的影響

按 《中國地震動參數區劃圖》 （GB18306-2001），安陽市地處地震動峰值加速度0.15g，地震基本烈度Ⅶ度，屬地震區。歷史上曾發生過多次地震，如1814年的湯陰宜溝5.25級地震和1737年新鄉的5.5級地震，其發震構造均為湯東斷裂。因此，在安陽市開發地熱資源是否會引發地震，便成為需要討論的話題。

國內專家一般認為，溫度在150℃以上的地熱資源往往位于地震帶上，如美國加州和我國臺灣、印度尼西亞、新西蘭等位于環太平洋地震帶，青藏高原則處在喜馬拉雅地震帶。這些地區地殼和巖漿的頻繁活動，將深層地下水 “燒”成了高溫蒸汽，可沿斷裂、裂隙直接到達地表形成溫泉甚至沸泉。相對于地球內部活動的強度而言，人類的采熱活動強度的影響微乎其微。如西藏羊八井的地熱發電站，1981年即投產運行，近30年并沒有引發地震；我國東部地區地殼運動不很活躍，雖廣泛開發地熱資源，但多屬水溫在100℃以下的中低溫地熱資源，引發地震的風險更要低得多。安陽市地熱開采深度不足2000 m，而且，開發量有限，一般不會引發地震，地震之虞的憂慮是缺乏科學依據的。

4 地熱開發過程中的環境保護措施

安陽市地熱資源如果過量開發，可能引發負效應，社會各界須高度重視。應采取以下措施，合理開發利用和保護地熱資源，保障地熱資源可持續利用。①確立地熱資源礦產資源屬性，制定完善的管理辦法，實行統一管理，制定勘查、開發規劃，逐步實施；②在開發布局上，重點是東部層狀熱儲，開采深度小于2000 m，湯東斷裂帶應作控制性開發；③實行總量控制，綜合利用，梯級開發，提高地熱資源利用技術和利用水平；④建立區域地資源開發監督監測系統，開展動態預測預報；⑤提高環保意識，制定地熱水廢水達標排放標準及措施，減少環境污染；⑥積極推行地熱尾水的回灌，確立地熱回灌是地熱開發的第一前提的觀點，并制定相應制度。

面對 “地熱潮”，應記取恩格斯100多年前的告誡： “我們不要過分陶醉于我們對自然界的勝利。對于每一次這樣的勝利，自然界都報復了我們。每一次勝利，在第一步都確實取得了我們預期的結果，但是在第二和第 三步都有了完全不同的、出乎預料的影響。常常把第一個結果取消了。

5 結論

安陽市地熱資源集熱、礦、水為一體，是具有廣泛用途的新能源，有良好的開發前景。雖然，地熱資源過量開發可能引發化學污染、熱污染、地面沉降等環境問題，在敏感地帶對地震活動性也可能有一定影響，但只要引起重視，采取措施，加強監測，實行 “立足保護，限制采量，綜合利用，梯級開發”的方針，把地熱回灌當做地熱開發的第一前提，必能極大地消減地熱開發的負效應，保障地熱資源的可持續利用，發揮地熱資源的社會效益、經濟效益和環境效益。

公示

根據新聞出版總署 《關于開展新聞記者證核發情況自查工作并重申有關規定的緊急通知》（《2009》299號）、《新聞記者證管理辦法》、《關于2009年換發新聞記者證的通知》、《關于期刊申領新聞記者證的有關通知》、《關于廣播電影電視新聞單位申領新聞記者證的通知》要求，我單位中國礦業雜志社已對申領記者證人員的資格進行嚴格審核，現將我單位已領取新聞記者證人員名單進行公示，公示期2010年1月15日～2月15日。舉報電話為010-88374940。全國新聞記者證管理及核驗網絡系統網址為htt p：//press.gapp.gov.cn。

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