2009年底以来，中国一直积极推动页岩气资源战略调查和勘探开发然而，目前中国各方面都将注意力集中在如何保障和促进页岩气资源的勘探开发技术和政策上，忽略了页岩气资源开发可能带来的水资源挑战、环境影响及其相应的防治和管理措施等问题。

根据国土部统计，截至2014年7月底，我国页岩气开发累计钻井仅400口，不及美国页岩气钻井数的1%，尚未形成规模，对其环境的重要影响还尚未充分显现，但其对环境未来的影响不容忽视，加上我国在页岩气开发方面环境法律及配套法规缺失，尚没有出台页岩气开发相关的环评导则，亟需认清页岩气开发对环境的潜在影响，这对于我国页岩气产业能否顺利发展具有至关重要的意义。

页岩气开采的潜在影响也是公众和社区关注的主题。担忧主要集中在：①开发过程需要消耗大量水；②由于管道的不密封性、压裂液等造成水污染；③存储与运输过程中甲烷的泄漏将加剧温室效应；④开发过程将可能诱发地震；⑤占用大量的耕地资源，破坏地表及生态植被等；⑥引起噪音、交通问题等将影响居民的日常生活。下面分别对这6方面的影响一一分析。

 

页岩气开发最具争议的问题之一就是水力压裂工艺在短期内对水资源的大量消耗。在开采页岩气时，水主要用于水平井钻探和水力压裂。水平井钻探过程中需要水来清除沙砾、冷却钻头和控制钻探压力，其用水量在6～60万加仑（约250～2270立方米）之间，而高密度的用水发生在水平压裂阶段。钻井完成后，需要高压注入含水、沙子和化学品的流体，以破裂页岩层。在15～30天的压裂期中，平均每口井的需水量在200～500万加仑（约7500～19000立方米）之间。以ChesapeakeEnergy单井450万加仑（约17000立方米）的耗水量为例，压裂一口井的需水量相当于10万中国城镇居民1天的用水总量（按2010年全国城镇居民日均生活用水量171升计）。

中国页岩气储量丰富的地区，大多数也是季节性缺水严重的地区。2010年，拥有我国40%页岩气储备的西南地区5个省份（四川、重庆、贵州、云南和广西），却遭受了持续6个月的严重干旱灾害。虽然华北和东北地区拥有26%的页岩气资源，但总体上该地区水资源匮乏。长江下游和东南地区水资源较为丰富，但仅拥有18%的页岩气储备。2013年，中国陕西北部地区近期在试开采的过程中就遇到了麻烦，致使当地官员不得不暂时中断附近城市的供水。

在这些地区，大部分水被用于工业生产和居民生活。在页岩气开发过程中，水平钻井和水力压裂将消耗大量的水资源，可能与工业和家庭用户形成用水竞争，很可能影响当地水生生物的生存、渔业、城市和工业用水等，并可能迅速升级为社会矛盾或社会冲突，对页岩气开发企业造成更大程度的不确定性以及企业声誉风险。此外，页岩气开采也会影响当地水流和湖泊的季节性径流变化。

因此，页岩气能否成功开发的一个关键因素是，在不干扰当地生产、生活正常用水的前提下，当地水资源的供水能力是否能够满足页岩气井的钻探与水力压裂用水。

 

水力压裂过程中需要向井下注入大量的压裂液，主要由水、支撑剂（主要是砂粒）和少量化学添加剂配制成，其中水和砂粒含量一般为99%左右，化学添加剂含量约为1%。同时，压裂产生的返排废水（flowback water）和生产废水（produced water）也含有高浓度的污染物，如果管理、处置不当，可能对环境造成污染。

用于高压液中的化学添加剂有250余种，美国能源部总结了常用的14种添加剂，例如减阻剂（friction reducer）用于降低高液与钻井管道的摩擦，杀菌剂（biocides）用于抑制液体中微生物的繁殖和裂缝中的生物沉积，除氧剂（oxygen scavengers）和碳化物稳定剂（stabilizers）用于防止金属管道的腐蚀，稀酸液（diluted acids）用于移除钻探泥浆对气藏岩层的破坏。除了含有高压液体中的化学添加剂成分外，还含有烃类化合物、重金属和高溶解固体（TDS）等，其中高溶解固体组分包括钙、钾、钠、氯化物和碳酸盐以及来自气藏岩层的天然放射性物质（Naturally Occurring Radioactive Material，NORM）如铀、钍及其衰变产物等。在页岩气行业广泛使用的数百种化学品中，至少有29种对人类健康存在潜在威胁，其中13种属于致癌物质。

我国页岩气水平井用油基钻井液钻水平段，油基钻井液属于危险品，而且含油钻屑等废弃物属于危险废弃物，每口井产生的含油钻屑等废弃物200-500吨（含油量大约15-25%左右）。在美国，他们不断实施越来越严格的含油废弃物排放标准，陆上作业的废弃物要求送往指定地点处理，定向排放，而在澳大利亚则不允许在陆上作业使用油基钻井液。

在完成压裂后，一定比例的压裂液（一般情况下8%～20%）在压力释放后会回流至地表，即返排废水（flowback water）。根据不同地区的页岩气储存构造，返排废水总量在42万～250万加仑之间（大约1600～9500立方米），这部分废水除了含有化学添加剂、重金属和放射性元素，还含有高浓度的盐类和COD，需要在反排期内（1～2周）得到有效处理。

另一方面，由于页岩气层也赋存了油和地下水，在生产过程中也会存在生产废水排放（produced water）。废水排放量与页岩气田的地质结构息息相关，单井大约在1～20立方米/日，寿命周期废水排放总量可以达到数百万加仑。生产废水的污染物浓度很高，如COD浓度是国家污水综合排放一级标准限值的数百倍，且随着开采时间逐步增加。

水力压裂过程中，来自气井中的甲烷、重金属、放射性物质、压裂液和其他污染物可能会通过多种潜在的途径，如断裂、裂缝系统自地下深处缓慢向上运移至地表或浅层。劣质套管、水泥灌注和完井工作都可能成为污染物流出的通道。另外，也可能因页岩气采气管道质量问题或操作不当而破裂和空洞，化学物质也会泄漏到地下水层中，污染河流、湖泊、蓄水层等水资源。而且水力压裂过程完成之后，大部分压裂液回流到地面，这些有毒污水先储存在现场，然后再转移到污水处理厂或回收再利用，过程中可能渗入地下或随雨季到来外溢，进而污染地下水。

 

页岩气以甲烷为主要成分，页岩气井生产与传统天然气生产相比，可能因更大量的甲烷泄漏的隐患而广受争议。页岩气开发中产生的气体含有可挥发性有机化合物及其他有害空气污染物的排放，如苯和正己烷等。2010年4月的“天普大学第二个关于Marcellus页岩气开发的公开讨论会”上有报告指出，页岩气开采产生的废气中有61%的成分是对健康有害的，该镇开采地附近的许多树木因开采产生的污水和废气已经枯死或正面临死亡。2010年4月，迪索托大约150户居民被迫疏散到邻近的卡多县正是由于埃科（Exco)。埃科公司的钻机无意中造成了浅层天然气泄漏。当时，埃科公司承认甲烷已渗入当地的饮用水中，并表示会监测是否有气体从钻井中逸出。据相关报道称，美国的页岩开采技术存在问题，如家畜饮用了开采点的水后死亡的事件。宾夕法尼亚州甲烷渗入水井之后，一些居民甚至可以点燃自家的饮用水。

同时，甲烷是一种导致全球气候变暖的温室气体，温室效应在100年时间段内比二氧化碳至少高出25倍，是比二氧化碳更强大的温室气体，甲烷逃逸到大气中会加剧全球变暖，甲烷渗入地下蓄水层，会造成地下水污染。甲烷泄漏可能来自页岩气开发过程中的故意排气、设备泄漏，或者水力压裂过程。在美国，37%的甲烷排放总量来自于油气行业。每年油气行业释放的甲烷量达到1200万吨，其中80%为不必要的排放，造成的后果相对于2亿吨以上的二氧化碳排放。

其中，美国环保署颁布了一项新法规，该法规要求到2015年1月，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设备，以减少可挥发性有机化合物及其他有害空气污染物的排放，如苯和正己烷等。截至2013年初，美国新气井中约有一半已安装了相关设备，以便在进行页岩气开采时能够根除可挥发性有机化合物的排放，捕集空气污染物及甲烷。

 

英国皇家协会的最近一份报告为英国页岩气开采和压裂活动带来的风险从科学和工程角度进行了评估。报告指出页岩气开采的带来的地震风险较低，而且“由于页岩气开发带来的地震很可能比英国自然发生的和由于煤炭开采而引发的地震低一个数量级”。另一份研究能源开发技术带来的潜在地震风险的报告指出，压裂技术本身很少会引发有感地震（M>2.0）。

尽管如此，在美国有大量石油和天然气开发的地区有越来越多的和震级较大的地震。在美国阿肯色州、宾夕法尼亚州、俄亥俄州、俄克拉何马州等地区的页岩气开发中广泛使用了水力压裂技术，而这些地区出现一连串轻微地震，理论上表明水力压裂和地震之间具有关联性，但具体原因还未查明。

也有专家表示，地震不一定是由水力压裂过程引起，而可能是水力压裂使用过的大量压裂液的处理，当打入地下深井会导致地层应力不稳定而发生微震。还有专家指出，向页岩层大量注水，可能促使深层岩石滑动，引发地震。当然，水力压裂过程是否导致地震还存在争议，需要更多证据。

美国得克萨斯州的环境保护机构最近采取行动，调查页岩气与地震之间的关系。英国皇家协会建议将环境风险评估强制纳入页岩气全寿命周期的活动，并将地震风险评估纳入其中。美国国家科学研究委员会也建议当发生可能是由水力压裂导致的地震并成为公众关心的问题时，应该开展评估来了解地震发生的原因。

 

页岩气的勘探、开发和生产过程不可避免井场建设，道路和管道基建等带来的大面积地表清理，同时，页岩气井水力压裂也需要大量施工设备。页岩气井水力压裂液储蓄池的挖掘，压裂设备的布置等使得土地占用面积远大于常规油气藏的钻井井场。在原生态地区，将造成大量的野生植被破坏，影响野生动物的栖息环境，甚至导致局部水土流失和泥石流灾害等；在农垦区，占用大量的耕地资源，加剧土地矛盾。

 

（1）噪声问题。水平井钻井、水力压裂、井场建设以及后期天然气外输所需的压缩机运行等方面都存在噪音污染；

（2）交通问题。页岩气压裂过程中使用的压裂液动辄上万立方米，需要大批罐车来回运输，其用水和废料的运输专车必然会挤占常规交通工具使用的公路，给周边交通造成压力，不仅会对当地社区造成混乱，而且有可能由于运输车的重量超过当地道路的承受能力，对道路产生严重破坏（如德克萨斯州的Parker郡由于Barnett页岩气的开采，道路受到严重破坏），而且会产生大量扬尘，尤其是非硬化路段。

（3）某些情况下，钻井和压裂过程中会遇到痕量的天然放射性物质，如铀、钍及其衰变产物镭元素等，对现场操作人员造成健康风险。