我國頁巖氣開發環境管理的對策建議

牛皓，羅霂，賈瑜玲,3，莊思源，梁睿，呂巍

(1.環境保護部環境工程評估中心，北京 100012；2.中國石油集團安全環保技術研究院，北京 102206； 3.四川省環境工程評估中心，四川成都 610093)

我國頁巖氣開發環境管理的對策建議

牛皓1,2，羅霂1，賈瑜玲1,3，莊思源1，梁睿1，呂巍1

(1.環境保護部環境工程評估中心，北京 100012；2.中國石油集團安全環保技術研究院，北京 102206； 3.四川省環境工程評估中心，四川成都 610093)

目前，我國頁巖氣開發環境監管面臨的主要挑戰包括：我國相比美國頁巖氣開發可能會產生更多的廢水和廢渣，頁巖氣開發環境規劃滯后于行業發展規劃，頁巖氣開發環境監管體系頂層設計不完善，以及環境監管能力建設不足等。面對這些問題提出了具有針對性的建議，包括加強基礎性科學研究，摸清頁巖氣開發全過程環境影響；建立各部門協商長效機制，通過對多規合一和區域資源承載力的研究，解決環境規劃滯后和資源匹配問題；基于國內外科學研究成果，合理設計我國頁巖氣開發環境監管體系的頂層設計路線；建立多層次的宣貫和培訓機制，提升環境監管能力建設，以期為我國頁巖氣產業綠色、健康、有序及可持續地發展提供支撐和保障。

頁巖氣；環境監管；頂層設計；多規合一；資源承載力

我國屬于典型的“富煤、缺油、少氣”國家，對石油和天然氣進口依存度很高，2016年分別達到了64.4%和33%[1]。而國土資源部最新評價結果顯示，2016年，我國頁巖氣開采資源量約25萬億m3，其中海相8.2萬億m3、海陸過渡相8.9萬億m3、陸相7.9萬億m3[2]。綜合考慮我國能源安全和環境保護總體戰略，對頁巖氣在內的清潔能源的廣泛應用將成為我國綜合能源戰略和布局的必然選擇。

1 我國頁巖氣開發的發展進程概況

頁巖氣在我國開發起步較晚，但隨著2012年位于四川威遠縣新場鎮老場村的西南油氣田蜀南氣礦威201井(我國第一口頁巖氣井)的穩產，頁巖氣的開發進展迅速。“十二五”期間，我國頁巖氣勘查獲得重大突破，累計新增探明地質儲量5441.29億m3，并已建成涪陵、昭通、長寧和威遠等頁巖氣開采示范區。隨著頁巖氣開發關鍵技術瓶頸的逐漸突破，工程裝備的不斷進步，2014—2016年，我國頁巖氣實現了總產量約127.18億m3。其中，2015年頁巖氣產量達到44.71億m3，同比增長258.5%；2016年頁巖氣產量達到了70億m3，同比增長約56.6%[1]。

有鑒于此，國土資源部發布的《頁巖氣發展規劃(2016—2020年)》中明確，未來我國頁巖氣開發的目標為：2020年力爭實現頁巖氣產量300億m3，2030年力爭實現800億～1000億 m3[3]。由此可見，在未來相當長一段時間，我國頁巖氣的開發很可能將進入一個“近乎井噴式增長”的時代。

但從全國頁巖氣區域時空分布角度看，我國頁巖氣開發存在明顯的資源匹配性矛盾。一方面，我國頁巖氣資源主要分布在四川盆地、松遼平原、鄂爾多斯、吐哈盆地和準噶爾盆地等缺水地區或巖溶地貌發育區[4]，頁巖氣的開發給這些水資源本就捉襟見肘的區域帶來更大的用水壓力；另一方面，在華東、華南等降水量大、水資源較為豐富的地區，頁巖氣可采資源分布卻較為貧乏。此外，頁巖氣開發的環境監管亦面臨諸多挑戰。

2 頁巖氣開發環境監管面臨的挑戰

2.1 開發過程具有潛在環境影響

從美國頁巖氣開發環境影響的經驗來看，結合我國頁巖氣分布和開發現狀，我國頁巖氣開發可能產生的環境影響與美國大體類似，主要包括對水環境(包括地表水和地下水)、區域大氣環境、氣候變化以及生態破壞等潛在的影響，區別在于我國頁巖氣埋藏相對更深，且分布相對更散。因此，我國頁巖氣開采所帶來的環境生態影響又可能有別于美國，突出體現在以下兩個方面。

一是大量耗水可能導致水污染問題突出。相比于美國，我國頁巖氣開采水力壓裂會消耗更多水資源，產生更多壓裂返排液。如美國單口頁巖氣水平井耗水量一般為7600～19 000 m3[5]，我國每口頁巖氣井壓裂則需要用水30 000～50 000 m3，返排率約10%～50%，而且由于我國頁巖氣埋藏更深，鉆井過程中將產生更多鉆井廢棄液。由于頁巖氣開采產生的鉆井廢棄液和壓裂返排液中可能包含碳氫化合物、重金屬、鹽分以及放射性物質等100多種化學物質[5]，如壓裂等工藝不滿足要求，則可能造成地下水污染。加之我國頁巖氣開發的有利區域主要集中在川、渝、湘、黔等地區，地質條件復雜，地下暗河溶洞多，地下水污染的預防與控制難度將更大。

二是開發過程可能產生更多的固體廢棄物。與美國相比，由于我國頁巖氣埋藏更深，因此在鉆井過程中可能產生更多的鉆井巖屑；同時，頁巖氣開發過程一般會使用大量油基泥漿[6]，因此還將產生大量的廢棄油基泥漿。這些固體廢棄物在暫存、運輸和處理過程中一旦處置不慎，將對周邊土壤和地下水環境造成嚴重威脅。

2.2 環境規劃滯后行業發展規劃

我國已經連續發布了《頁巖氣發展規劃(2011—2015年)》[7]和《頁巖氣發展規劃(2016—2020年)》等開發規劃，但這些規劃對頁巖氣開采有利區的優選標準主要考慮資源量大小、埋深條件、地表狀況和保存能力等，未從環境保護、生態影響及人群健康等方面全面給予充分考慮。此外，由于頁巖氣開發資源需求與承載力關系、產排污環節篩選、污染因子識別、環境影響等機理方面研究的欠缺，加之從應用角度，污染防治技術和措施不甚成熟，導致目前我國對頁巖氣開發的環境規劃工作遲遲未開展。我國能源安全保障的迫切需求和頁巖氣環境保護研究領域成果欠缺的矛盾，造成目前我國頁巖氣開發環境規劃遠滯后于行業發展規劃，環境監管部門很難從源頭對頁巖氣的開發實施科學、有效的管控。

2.3 環境監管體系缺乏頂層設計

我國目前尚未有專門針對頁巖氣開發的環境監管體系的頂層設計。首先，從法律法規層面，涉及頁巖氣開發的國家層面環境保護法規主要有《環境保護法》、《水污染防治法》等，地方層面法規主要有山東、黑龍江、遼寧等7個省(自治區、直轄市)出臺的石油天然氣勘探開發環境保護條例；其次，從技術規范層面，目前僅有《環境影響評價技術導則 陸地石油天然氣開發建設項目》，尚沒有廢水地下灌注環境管理方面的相關法律法規和技術規范，而頁巖氣廢水灌注可能帶來的環境影響和環境可行性論證已成為環境管理工作的難點之一；再次，從環境監管角度，由于我國還未制定頁巖氣開發過程污染物控制標準體系，導致其日常環境監管缺少必要“武器”，地方環境監管多處于“無序”狀態；最后，從監管模式角度，當前我國頁巖氣開發的環境監管參照的是常規油氣管控體系和模式，未能全面考慮頁巖氣作為一類新礦種開發帶來的特殊環境問題，也沒有具有針對性的特殊規定。

頂層設計的缺失不利于對頁巖氣開發開展科學有效的環境監管，而造成頂層設計缺失主要是由頁巖氣開發的特點決定的。從管理角度講，頁巖氣開發的管理涉及多個部門，與頁巖氣開發環境保護密切相關的資源、能源評價等資料掌握在國土、能源和水利等部門手中，在實際操作中環保部門較難介入。從技術角度講，首先，由于頁巖氣開發是一個典型的建設期和運營期長期交織存在的“滾動”模式，決定了在初期階段項目的井口數量、位置、深度和布局等不能完全確定，從而導致壓裂返排液、鉆井廢棄液、鉆井廢水及固體廢棄物產生源強等均難以確定；其次，由于頁巖氣開發過程的環境保護研究涉及多門學科，如環境工程、水文地質、地球科學等，決定了支撐環境監管體系的頂層設計，如頁巖氣開發全過程環境影響預判、環評介入時間以及區域資源承載力評估等領域的研究難度大。

2.4 環境監管能力有待不斷提升

由于基礎性科學研究的欠缺，加之頂層設計的缺失，目前我國頁巖氣開發過程的環境監管和執法缺少科學合理的依據，造成其環境監管力量比較薄弱，并存在頁巖氣勘探和開發現場對同樣的環境問題卻執法尺度不一致等現象，比如鉆井廢棄液、鉆井廢水以及返排液處理后外排至地表水究竟執行什么排放標準，又如含油基泥漿的廢棄巖屑中油的含量處置到何種程度可界定為非危險廢棄物。此外，近年來，隨著公眾環保意識的不斷加強，一些社會組織和公眾對頁巖氣開發可能產生的環境問題愈發關注，但由于沒有權威的研究成果和令人信服的環境監管體系，以及良性宣貫和培訓機制，容易導致社會組織或者周邊公眾對頁巖氣開采產生主觀抗拒性，甚至有可能引發威脅社會穩定的鄰避效應。

3 加強頁巖氣開發環境監管的對策建議

3.1 開展頁巖氣開發環保基礎研究

加緊開展頁巖氣開發過程環境保護領域的基礎性研究，從頁巖氣開發的特殊性著手，包括對頁巖氣開發區域資源需求量與承載力的關系開展核算研究；對頁巖氣開發從勘探、鉆井、開發到集輸的每一個環節可能產生的污染因子開展識別和分析研究；結合頁巖氣開發的現場情況，包括當地的地容地貌、氣候以及水文地質條件等，摸清頁巖氣開發的各個環節對環境產生的影響；結合頁巖氣開發全過程產排污環節、污染因子以及環境影響的識別成果，對其全過程各污染防治技術的效果和可行性開展深入研究；為頁巖氣開發環境監管體系的構建提供基礎性科學成果支撐。

3.2 構建各部門高效聯動機制

>>由于我國還未制定頁巖氣開發過程污染物控制標準體系，導致其日常環境監管缺少必要的“武器”，地方環境監管多處于“無序”狀態。

通過建立跨部門“公開、共享”的開放式頁巖氣資源和環境保護大數據平臺，構建和完善包含國土、能源、水利和環保等多部門高效聯動協調機制。對頁巖氣產區的水資源、生態資源(包括樹木、草場、動物和土壤等)、大氣環境容量、周邊人群分布、數量和類型等進行評價，并對儲層狀況、區域水文地質、區域生態狀況、污染源排放以及區域環境質量現狀等情況實施監測、采集、錄用、統計和分析。依據上述大數據信息，逐步對包括區域功能規劃、能源規劃、行業規劃和環境規劃在內的多規合一模式，以及頁巖氣開發區域承載力的匹配和優化等領域開展探索和研究，從根本上解決我國頁巖氣開發環境規劃滯后以及頁巖氣開發與水資源分布“天然不匹配”的問題。

3.3 加強環境監管體系頂層設計

充分借鑒美國等發達國家頁巖氣開發的環境監管制度體系構建的經驗，結合我國對頁巖氣開發全過程環境影響的研究成果，科學構建適用于我國的頁巖氣開發環境監管制度體系。首先，結合各區域城鄉規劃、能源規劃、土地利用規劃，以及資源環境承載力等研究成果，基于資源利用上線、環境質量底線、生態保護紅線和環保負面清單在內的“三線一單”，制定各區域有針對性的評估指標，如頁巖氣開發前區域生態空間分布圖、頁巖氣開發規劃優化后區域生態空間分布圖、各空間地理位置、范圍、面積、保護對象、準入條件和管控措施等，科學制定頁巖氣開發規劃環境影響評價技術導則，對頁巖氣開發環境保護的空間、布局和準入等實施優化；其次，逐步摸清各產區、各區塊、各井場開發的污染源源強情況，合理制定頁巖氣開發建設項目環境影響評價技術導則及源強手冊；再次，基于對頁巖氣開發分區域、分階段(勘探、鉆井、壓裂、開發、集輸等)的環境保護源頭預防、過程控制、管理控制以及末端治理技術開展綜合評估研究，構建最佳可行技術(BAT)體系，為制定科學合理的頁巖氣開發污染物排放控制標準系列提供堅實的技術支撐；最后，在有針對性的環保法規、技術規范、污染物控制標準的指導下規范環境監管行為，構建科學、完整的環境監管體系。

3.4 不斷強化提升環境監管能力

分層次、分批次地依托國土、能源以及環保等多部門建立“頁巖氣+大數據”管控平臺，或通過現場/視頻交流會議等多渠道、多手段，加大針對地方環境保護主管部門、頁巖氣開發企業、公眾和社會組織有關頁巖氣開發各環節可能產生的污染物、污染物的遷移及轉化途徑、可能造成的環境影響以及相應的污染物防治技術和措施等方面開展培訓，不斷提升和強化環境監管能力建設，形成政府監管、企業自律、公眾參與和社會監督相結合的多元化共治環境監管體系。

4 結語

在保障能源安全和改善環境質量的雙重壓力下，儲藏量和可采量均名列世界前茅的頁巖氣將成為新常態下我國可持續發展的必然選擇。美國等發達國家已經證實，在頁巖氣開發過程中可能會對水、大氣、土壤以及生態等環境造成影響。相比之下，我國頁巖氣儲藏具有埋層更深、分布更松散的特點，因此，在頁巖氣開發過程中很可能會產生更多的廢水和廢渣，如果不對其進行及時有效的處置，對周邊環境將造成無可挽回的危害。然而，目前我國頁巖氣開發環境治理體系尚不完善，主要體現在：環境規劃滯后于行業發展規劃，不能夠在源頭為該行業健康、可持續發展提供有效支撐；國家環境監管體系的頂層設計還不完整，包括法律法規、管理制度、技術導則、污染物控制標準等；頁巖氣開發環境監管的執法力量比較薄弱，無法為該行業的環境監管提供堅實的人力保障。

為保證頁巖氣以“環境友好型”方式開發，真正體現其綠色能源的本質，從管理層面，建議涉及該行業開發的各部門(包括發改、國土、能源、水利和環保等)之間建立高效的聯動機制，通過大數據平臺，實現資源環境數據共享，共同組織開展科學研究、關鍵技術攻關和協同管理，在源頭對頁巖氣開發從資源、環境等綜合角度做好“劃框子、定規則”；從技術層面，建議加緊開展頁巖氣開發環境保護領域的基礎性研究，包括全過程的環境影響分析、環評介入時間判定、污染物防治技術綜合評估、污染源強核算、特征污染物采樣和監測技術等領域，為構建科學的頁巖氣環境監管體系以及提升環境監管能力建設提供扎實的科學依據。

[1] 中國石油集團經濟技術研究院. 2016年國內外油氣行業發展報告[R]. 北京: 中國石油集團經濟技術研究院, 2017.

[2] 智研咨詢集團. 2016—2022年中國頁巖氣行業前景展望預測報告[R]. 北京: 智研咨詢集團, 2016.

[3] 國家能源局. 頁巖氣發展規劃(2016—2020年)[EB/OL]. (2016-09-14)[2016-12-12]. http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto86/201609/t20160930_2306.htm?keywords=.

[4] 劉洪林, 王洪巖, 劉仁和, 等. 中國頁巖氣資源及其勘探潛力分析[J]. 地質學報, 2010, 84(9): 1374- 1378.

[5] 劉文士, 廖仕孟, 向啟貴, 等. 美國頁巖氣壓裂返排液處理技術現狀及啟示[J]. 天然氣工業, 2013(12): 158- 162.

[6] 陳曉琳, 李悅欽, 蔡成功. 微波熱解析處理油基泥漿鉆屑的可行性研究[J]. 化學工程與裝備, 2015(10): 86- 87.

[7] 國家發展改革委, 財政部, 國土資源部, 等. 頁巖氣發展規劃(2011—2015年)[EB/OL]http://www.mlr.gov.cn/xwdt/jrxw/201203/P020120316624004741256.pdf.

Suggestions on Environmental Management for Shale Gas Exploitation in China

NIU Hao1,2, LUO Mu1, JIA Yu-ling1,3, ZHUANG Si-yuan1, LIANG Rui1, LYU Wei1

(1.Appraisal Center for Environment & Engineering, Ministry of Environment Protection, Beijing 100012, China; 2.CNPC Research Institute of Safety & Environment Technology, Beijing 102206, China; 3.Sichuan Environment and Engineering Appraisal Center, Chengdu 610093, China)

This paper provided a detailed analysis and conclusion of the main challenges for the environmental supervision of shale gas exploitation in China, including more wastewater and waste residue were generated by shale gas development in China when compared with the U.S., the environmental planning of shale gas exploitation lagged behind the development plan of the industry, insufficient capacity of environmental supervision, etc. Specific suggestions were also put forward in this paper, including strengthening the foundational research to clarify the whole-process environmental impact of shale gas exploitation, establishing a long-term collaboration and negotiation mechanism between various departments to solve the problem of environmental planning lagging behind and resource matching by research on multiple plan integration and regional resource carrying capacity, establishing a top-level design plan for the environmental supervision system of shale gas exploitation in China based on scientific research findings at home and abroad, and building a multi-level propaganda and training mechanism to enhance the environmental supervision capacity, which will offer support and assurance to the green, healthy, orderly and sustainable exploitation of shale gas in China.

shale gas; environmental supervision; top-level design; multiple plan integration; resource carrying capacity

2016-12-12

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發”——頁巖氣等非常規油氣開發環境影響評估與環境效益綜合評價技術(2016ZX05040001)

牛皓(1982—)，男，遼寧人，工程師，博士，主要研究方向為環境政策和規劃，E-mail：niuhu1982@163.com

呂巍(1979—)，男，吉林人，高級工程師，碩士，主要研究方向為生態學，E-mail：lvwei@acee.org.cn

10.14068/j.ceia.2017.03.001

X37

A

2095-6444(2017)03-0001-04