以美國為鑒探索中國頁巖氣可持續(xù)發(fā)展之路

陳 剛 李瑞娟 高穎楠

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境與經(jīng)濟(jì)政策研究中心，北京 100029)

頁巖氣是賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁巖及其夾層中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源，是全球重建能源秩序的關(guān)鍵礦種。按照美國能源信息署的評估，中國頁巖氣技術(shù)可采資源量為36萬億方;根據(jù)國土資源部2012年調(diào)查評價(jià)的結(jié)論，技術(shù)可開采資源量為25.08萬億方(不含青藏地區(qū))，居世界第一。中國政府提出“推進(jìn)頁巖氣等非常規(guī)油氣資源開采利用”，并出臺《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011-2015年)》，為我國頁巖氣開采提供了積極政策導(dǎo)向，未來頁巖發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

美國頁巖氣技術(shù)可采資源量僅次于中國，自上世紀(jì)70年代美國就已經(jīng)推出頁巖氣項(xiàng)目，目前是世界上頁巖氣開采技術(shù)最成熟、商業(yè)運(yùn)作最完整的國家。根據(jù)國際能源署預(yù)測，目前頁巖氣在美國天然氣總產(chǎn)量中所占的比例已達(dá)到25%，預(yù)計(jì)到2035年這一比例將繼續(xù)上升至49%，美國將在2015年成為最大產(chǎn)氣國、2017年取代沙特阿拉伯成為最大產(chǎn)油國，并在2035年實(shí)現(xiàn)能源的自給自足。美國頁巖氣的快速發(fā)展，在產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也帶來了一系列的環(huán)境影響和社會影響，借鑒其在頁巖氣環(huán)境管理方面的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，有助于探索中國頁巖氣開采的可持續(xù)發(fā)展之路。

1 美國頁巖氣開采的影響

1.1 環(huán)境影響

首先，頁巖氣開采需耗費(fèi)大量水資源并引發(fā)水污染。頁巖氣開采的核心技術(shù)是水力壓裂法，水力壓裂法中的壓裂液主要由高壓水、砂和化學(xué)添加劑組成，其中水和砂的含量在99%以上。據(jù)美國環(huán)保局估計(jì)，頁巖氣開采單井需要8700至14000方水，美國四個(gè)井區(qū)數(shù)據(jù)表明，高產(chǎn)單井需耗水19000至49000方。另外，每口頁巖氣井在壓裂過程中所使用的壓裂液，含有多達(dá)20×104L的酸液以及殺菌劑、阻垢劑、潤滑劑和表面活性劑等化學(xué)添加劑，返排液中還包括高礦化度地層水。如果壓裂液返回到地表后處置不當(dāng)，將會對地表飲用水源產(chǎn)生影響。如2009年，在賓夕法尼亞州，由于壓裂液泄露造成東南部的溪流中鹽度過高、藻類瘋長，43英里的地表徑流受污染，大量魚類和兩棲動物死亡。

其次，頁巖氣開采可導(dǎo)致大氣污染。據(jù)估計(jì)，美國每年大約13000口天然氣井被首次壓裂或被再壓裂，這些井會溢漏天然氣，排放揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)。2011年，康奈爾大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表報(bào)告，認(rèn)為在頁巖氣開采過程中存在大量甲烷排放，這一能源并不綠色，清潔能源的效應(yīng)也不顯著。揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)可形成煙霧，其中所含的苯和乙烷可導(dǎo)致癌癥及其他疾病，因此壓裂井可以導(dǎo)致大氣污染，影響人體健康。

從美國實(shí)踐看，頁巖氣開采期間需要占用更多場地(賓夕法尼亞州鉆井壓裂區(qū)一般占地16200-20250平米，生產(chǎn)區(qū)4050～12150平米)，并使用更多車次卡車運(yùn)輸(水平鉆井單井需要3950車次，比垂直鉆井多118%)，產(chǎn)生更頻繁的噪音影響(鉆探與運(yùn)儲全過程)。

綜上所述，頁巖氣開采可能引發(fā)多種類型的環(huán)境影響，因此在開采初期就應(yīng)該高度重視環(huán)境管理，促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展。

1.2 社會影響

首先，頁巖氣開采可能引發(fā)地震。美國奧克拉荷馬州平均每年有2至6次地震，但是2009年突然增加到50次，2010年發(fā)生了1047次地震。該州地質(zhì)調(diào)查局研究了2011年1月18日發(fā)生的地震，分析表明，水力壓裂后很快就有超過50起的小型地震發(fā)生;2012年美國地質(zhì)學(xué)年會上，美國地質(zhì)調(diào)查局公布報(bào)告稱，從阿拉巴馬州到北方落基山脈的美國中西部地區(qū)近十年來地震頻發(fā)“幾乎可以肯定是人為的”。其中石油和天然氣鉆探活動，尤其是頁巖氣開采使用的水力壓裂法和該方法涉及到的廢水處理井都同地震次數(shù)增加相關(guān)。

其次，頁巖氣開采引發(fā)了多起群體性事件。針對頁巖氣開采的環(huán)境影響，美國多個(gè)社區(qū)和環(huán)保團(tuán)體開展了一系列抗議活動。2012年8月，美國紐約州350位居民發(fā)起針對頁巖氣的抗議示威。9月，俄亥俄東北部地方組織對水力壓裂法開采頁巖氣提出抗議。美國自然資源委員會(NRDC)推出了名為“社區(qū)反對水力壓裂法”的活動，活動主要在紐約、賓夕法尼亞、俄亥俄、伊利諾伊和北卡羅萊納等頁巖氣開采密集的州推行。

考慮到地震與飲用水安全，以及來自公眾的壓力，美國部分州已開始針對水力壓裂采取行動。2011年5月份，紐約州政府要求美國聯(lián)邦政府對特拉華河盆地的水力壓裂作業(yè)施加禁令。自2012年以來，紐約州已經(jīng)有兩家地方初審法院判決禁止水力壓裂，一些社會團(tuán)體也不斷呼吁紐約州議會出臺相關(guān)法案，禁止水力壓裂在這個(gè)富含頁巖氣資源的州進(jìn)行作業(yè)。2012年5月16日，美國佛蒙特州正式立法禁止水力壓裂在該州作業(yè)。美國紐約州和特拉華盆地已叫停了在該地區(qū)的水力壓裂項(xiàng)目。

2 美國頁巖氣開采的環(huán)境管理

美國聯(lián)邦環(huán)保局和州政府是其頁巖氣環(huán)境管理的主體，通過組織開展相關(guān)研究，頒布相關(guān)環(huán)境法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則，避免頁巖氣開采可能產(chǎn)生的環(huán)境影響。另外，其他部門如美國國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、流域委員會等也在頁巖氣環(huán)境管理中發(fā)揮了重要的作用。

2.1 美國聯(lián)邦環(huán)保局

2.1.1 科學(xué)研究

美國聯(lián)邦環(huán)保局從被動進(jìn)行科學(xué)研究，公信力和話語權(quán)不足，逐步轉(zhuǎn)向主動組織開展科學(xué)研究，加快頁巖氣的環(huán)境管理。

最初美國聯(lián)邦環(huán)保局認(rèn)為水力壓裂法是一種增產(chǎn)技術(shù)，不應(yīng)受《安全飲用水法》“地下注入控制項(xiàng)目”管理。1994年美國“法律環(huán)境援助基金會”為此起訴美國環(huán)保局，第11區(qū)上訴法院1997年責(zé)令美國環(huán)保局研究《安全飲用水法》是否適用于阿拉巴馬州地下控制項(xiàng)目的煤層氣開采。經(jīng)過調(diào)研，2004年美國環(huán)保局發(fā)布報(bào)告《煤層氣儲層水力壓裂法對飲用水地下水源的影響評估研究》，認(rèn)為在煤層氣生產(chǎn)中，水力壓裂液對地下飲用水源幾乎沒有污染風(fēng)險(xiǎn)。后續(xù)多項(xiàng)研究指出，2004年作為美國環(huán)保局研究對象的帕韋林氣田，屬于煤層氣或淺層頁巖氣，開采使用的是垂直而非水平井，研究缺乏普遍性、代表性，結(jié)論并不客觀。

針對質(zhì)疑和實(shí)際發(fā)生的頁巖氣開采污染地下水、飲用水的案例，美國環(huán)保局2011年10月開始針對水力壓裂的水環(huán)境影響進(jìn)行調(diào)查;2012年12月14日，美國環(huán)保局發(fā)布《水力壓裂法對飲用水源潛在影響研究:進(jìn)度報(bào)告(2012)》，有關(guān)管理導(dǎo)則擬于2014年公布。這些研究為美國頁巖氣環(huán)境管理法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則的出臺奠定了基礎(chǔ)，在一定程度上消除了公眾的抵觸情緒，為頁巖氣的開采及環(huán)境保護(hù)做出了積極努力。

2.1.2 環(huán)境立法

(1)法律法規(guī)

美國目前沒有專門針對頁巖氣開采的環(huán)境法律法規(guī)，其他法律法規(guī)在管理頁巖氣環(huán)境問題存在局限性。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，美國聯(lián)邦共有9部環(huán)境法律法規(guī)與油氣開采相關(guān)，其中《清潔水法》對油氣鉆探和生產(chǎn)過程中的地表水排放、場地的暴雨徑流等做出要求;《安全飲用水法》管理油氣開采中液體的地下注入;《清潔大氣法》限制鉆探設(shè)備和開采過程的廢氣排放;《國家環(huán)境政策法》對場地場址的環(huán)境影響評價(jià)做出要求;《石油污染法》要求減少石油泄露的危害;《資源保護(hù)和回收法》管理油氣生產(chǎn)中的有毒廢棄物;《瀕危物種法》則保護(hù)聯(lián)邦政府列為“瀕?！被颉笆芡{的”動植物物種;《國家環(huán)境政策法》和《國家環(huán)境政策法實(shí)施條例》對環(huán)評做出規(guī)定。

這些法律因受到各種因素的影響，作用極其有限。1988年，美國環(huán)保局發(fā)布最終決定，聲明油氣開采和生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物不受《資源保護(hù)和回收法》管制;而油氣開采場地存儲燃料只要不超過限值， 《石油污染法》則不適用于頁巖氣開采。2005年，美國國會通過《能源政策法》(2005年修正案)，在322款專門針對水力壓裂法做出免責(zé)規(guī)定，明確《安全飲用水法》對水力壓裂的(不含柴油的)液體或支撐劑的地下注入無效。將水力壓裂從《安全飲用水法》中免責(zé)，導(dǎo)致美國環(huán)保局無法從飲用水安全和地下灌注角度管理頁巖氣開采(“哈里伯頓漏洞”)?！赌茉凑叻ā吠瑫r(shí)對《清潔水法》402款免責(zé)，油氣生產(chǎn)設(shè)備或過程的雨水徑流排放不受國家標(biāo)準(zhǔn)限制、不用申請排放許可。根據(jù)《國家環(huán)境政策法》和《國家環(huán)境政策法實(shí)施條例》，聯(lián)邦機(jī)構(gòu)應(yīng)通過制定無顯著影響結(jié)論(FNSI)、環(huán)境評價(jià)(EA)和環(huán)境影響報(bào)告書(EIS)三類文件，評估擬建活動產(chǎn)生的環(huán)境影響。但由于法律本身的局限性，美國在頁巖氣開采項(xiàng)目是否需提交環(huán)評文件，需提交哪種類型的環(huán)評文件等還存在較大爭議，在操作層面也引發(fā)不少糾紛。

(2)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則

美國陸續(xù)出臺了頁巖氣開采相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則，這些標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則主要針對大氣和水兩個(gè)方面進(jìn)行管理。

2012年4月，美國環(huán)保局發(fā)布《石油和天然氣大氣污染標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱“新標(biāo)準(zhǔn)”)。新標(biāo)準(zhǔn)要求壓裂天然氣井必須采用成本效益好的技術(shù)，捕獲溢漏的天然氣，同時(shí)減少甲烷排放量，產(chǎn)生最大的環(huán)境效益。“捕獲”的天然氣可以出售，從而獲得成本效益。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，2015年所有斷裂井必須使用“綠色完井”技術(shù)進(jìn)行減排。2012年8月16日，新標(biāo)準(zhǔn)在聯(lián)邦公報(bào)上以《石油天然氣行業(yè):有害大氣污染物的新建礦井執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)與國家排放標(biāo)準(zhǔn)綜述:最終條例》的名稱正式發(fā)布。

針對含有柴油的壓裂液，根據(jù)《安全飲用水法》對其地下注入活動進(jìn)行要求，美國環(huán)保局于2012年5月發(fā)布《使用柴油的油氣水力壓裂活動的許可導(dǎo)則》草案，8月23日結(jié)束公眾評議，但最終稿尚未頒布。針對頁巖氣開采中產(chǎn)生的廢水，特別是異地處理時(shí)發(fā)現(xiàn)污水處理廠的設(shè)計(jì)并不能處置該類廢水的情況，美國環(huán)保局于2011年10月啟動相關(guān)調(diào)研和咨詢，爭取2014年針對頁巖氣頒布相關(guān)的導(dǎo)則。針對壓裂過程中的回流水和再生水的總?cè)芙夤腆w(TDS)，鑒于氯化物是TDS的重要組成，美國環(huán)保局更新了氯化物的水質(zhì)基準(zhǔn)，準(zhǔn)備2013年年初發(fā)布初稿。另外，美國環(huán)保局正在積極考慮在《資源保護(hù)和回收法》框架下對頁巖氣井場的雨水收集和控制進(jìn)行管理。

2.2 州政府及其他部門

由于聯(lián)邦機(jī)構(gòu)介入較晚，美國的州在頁巖氣環(huán)境管理上扮演了更為重要的角色。各州政府及其他相關(guān)部門通過制定一系列環(huán)境管理措施，如頒布相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、開展環(huán)境監(jiān)測等，為頁巖氣、可持續(xù)發(fā)展提供保障。

2.2.1 監(jiān)測研究

美國很多州、流域委員會等對頁巖氣田附近的空氣環(huán)境和水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測，以評估頁巖氣開采是否對人體健康和環(huán)境產(chǎn)生不利影響。2012年7月23日，賓夕法尼亞州環(huán)保局頒布《馬賽勒斯頁巖氣設(shè)施周圍環(huán)境空氣長期監(jiān)測計(jì)劃(草案)》，重點(diǎn)對馬賽勒斯頁巖氣開采行業(yè)近井有毒有害空氣污染物濃度進(jìn)行監(jiān)測，避免單井、多井對公眾的慢性或長期危害。監(jiān)測將提供社區(qū)空氣污染物暴露程度數(shù)據(jù)，并對研究頁巖氣開采對人類健康的長期影響提供數(shù)據(jù)庫。為了評估巴奈特頁巖氣田的空氣環(huán)境，德克薩斯州環(huán)境質(zhì)量委員會于2009和2010年在沃斯堡周圍6縣開展了多次大型的深入調(diào)查，監(jiān)測了空氣中VOCs的濃度，監(jiān)測結(jié)果顯示其中苯是主要的空氣污染物。薩斯奎哈納流域管理委員會建立了50個(gè)站點(diǎn)的遠(yuǎn)程水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)提供流域和河流數(shù)據(jù)，以監(jiān)測水力壓裂是否對流域水質(zhì)有環(huán)境影響。另外，2012年，美國國家能源實(shí)驗(yàn)室針對馬賽勒斯頁巖氣在開采過程中對空氣、土壤和水環(huán)境影響，在賓夕法尼亞州開展了綜合環(huán)境影響評估。

這些層面的監(jiān)測和研究工作與聯(lián)邦環(huán)保局的研究相比，更為具體詳細(xì)、有針對性，監(jiān)測和研究結(jié)果不僅為頁巖氣的環(huán)境管理者提供了重要的基礎(chǔ)資料，還將有益于土地所有者、公眾及頁巖氣開采企業(yè)。

2.2.2 環(huán)境立法

2010年紐約州發(fā)布了關(guān)于頁巖氣開發(fā)的臨時(shí)禁令，以允許該州的環(huán)境保護(hù)署有充足的時(shí)間來完成對頁巖氣的環(huán)境影響報(bào)告書。2011年9月該州公布了新的規(guī)則，并正在向公眾征集意見。而在2011年8月新澤西州頒布了為期一年的暫停水力壓裂作業(yè)的命令，以便環(huán)境保護(hù)署可以進(jìn)一步評估新澤西州的相關(guān)作業(yè)對環(huán)境潛在的影響。與此同時(shí)，懷俄明州、賓夕法尼亞州、阿肯色州、科羅拉多州、路易斯安那州和得克薩斯州，都已經(jīng)頒布了新的法規(guī)，以應(yīng)對頁巖氣開發(fā)過程中不斷出現(xiàn)的問題。如賓夕法尼亞州要求在馬賽勒斯頁巖氣田作業(yè)的企業(yè)遵循加強(qiáng)對地下污水灌注的要求;蒙大拿州、懷俄明、德克薩斯州、科羅拉多州、賓夕法尼亞州和阿肯色州均要求企業(yè)公開披露壓裂液的組分信息等。

綜上所述，美國頁巖氣環(huán)境監(jiān)管還處于起步階段:聯(lián)邦環(huán)境立法不完善，頁巖氣環(huán)境管理無法可依、有法難依;美國環(huán)保局在頁巖氣開采中由于介入太晚、研究不足，喪失了頁巖氣環(huán)境管理的話語權(quán)和主導(dǎo)權(quán)，導(dǎo)致群體性事件頻發(fā)，美國頁巖氣環(huán)境管理局面并不樂觀。但近年來美國環(huán)保局、州政府及其他相關(guān)部門開始認(rèn)識到問題的嚴(yán)重性，并已經(jīng)開始采取相應(yīng)的措施，加強(qiáng)對頁巖氣的環(huán)境管理，其中新出臺和即將出臺的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)有望成為美國頁巖氣環(huán)境管理的主力軍。

3 中國頁巖氣可持續(xù)發(fā)展的政策建議

由于中國頁巖氣多分布于缺水、人口稠密地區(qū)，且埋藏較深、技術(shù)設(shè)備較為落后，開采條件不及美國，如果環(huán)境管理得不到重視，中國頁巖氣使用水力壓裂法開采可能面臨更嚴(yán)峻的環(huán)境問題。中國要發(fā)展頁巖氣，必須吸取美國的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，制定一套“基礎(chǔ)研究——初期評價(jià)——過程管理——應(yīng)急管理”的環(huán)境管理體系，形成頁巖氣開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展之路。為此，建議:

3.1 盡快出臺有關(guān)頁巖氣開采的法律法規(guī)和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)保部門應(yīng)組織力量梳理現(xiàn)有法律法規(guī)、政策和規(guī)范對頁巖氣環(huán)境問題的相關(guān)規(guī)定，明確頁巖氣環(huán)境管理的主體部門，考察現(xiàn)有法律法規(guī)、政策和規(guī)范是否可行，如果存在不足，應(yīng)盡快制定出臺針對頁巖氣開采環(huán)境管理的專門法律文件。另外，還應(yīng)借鑒美國經(jīng)驗(yàn)，盡快制定油氣行業(yè)有害大氣污染物的新建礦井執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)與國家排放標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)該對水力壓裂法出臺專門技術(shù)規(guī)范，對壓裂液進(jìn)行相關(guān)規(guī)定。

3.2 通過基礎(chǔ)研究和環(huán)境影響評價(jià)手段或措施及早介入頁巖氣開采

頁巖氣開采事關(guān)重大民生，環(huán)保部門對此要高度重視、未雨綢繆，針對頁巖氣使用水力壓裂法開采在水、大氣、土壤、噪聲、生態(tài)等方面可能產(chǎn)生的環(huán)境問題，要多做調(diào)查研究、早做準(zhǔn)備。應(yīng)在勘探開采區(qū)投入生產(chǎn)前，開展科學(xué)、詳細(xì)的規(guī)劃環(huán)評、項(xiàng)目環(huán)評，通過環(huán)評手段及早介入頁巖氣試點(diǎn)示范工作，確保在頁巖氣開采環(huán)保問題上的話語權(quán)和主導(dǎo)權(quán)，與時(shí)俱進(jìn)。

3.3 多部門合作共同對頁巖氣開采進(jìn)行過程監(jiān)管

完善的環(huán)境管理體系需要對頁巖氣的開采進(jìn)行多方位的過程管理，亟待發(fā)改(能源)、外交、環(huán)保、國土等多個(gè)部門統(tǒng)籌聯(lián)動，從國家層面制定統(tǒng)一的發(fā)展戰(zhàn)略，從不同角度對頁巖氣開采進(jìn)行過程管理，推動頁巖氣實(shí)現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展。

3.4 建立完善的事故應(yīng)急管理機(jī)制

針對頁巖氣開采可能產(chǎn)生的環(huán)境突發(fā)事件，應(yīng)建立完善的應(yīng)急組織管理指揮系統(tǒng)、強(qiáng)有力的應(yīng)急工程救援保障體系、明確的問責(zé)機(jī)制、多元的污染處理經(jīng)費(fèi)保障體系、有效的信息披露系統(tǒng)和合理的生態(tài)賠償機(jī)制，最大程度地降低頁巖氣開采突發(fā)事件造成的環(huán)境生態(tài)損失。

3.5 針對重點(diǎn)環(huán)境問題與美方開展交流合作

中美環(huán)境合作已有三十多年的歷史，合作機(jī)制有效、成果豐碩。美國在頁巖氣環(huán)境管理問題上雖然有所滯后，但對于廢氣排放的監(jiān)管有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，并正在著手對水、化學(xué)品、環(huán)境信息公開等進(jìn)行研究，雙方可在中美環(huán)境合作聯(lián)委會合作附件(大氣、水、化學(xué)品等)框架內(nèi)就此議題優(yōu)先開展交流合作，拓展合作內(nèi)容，創(chuàng)新合作成果。

［1］國家發(fā)展改革委，財(cái)政部，國土資源部，國家能源局.頁巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011-2015年).2012.03.15.

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［7］ 搜狐網(wǎng) .美國政府證實(shí)地震與水力壓裂有關(guān)［EB/OL］.2012-11-10.http://roll.sohu.com/20111110/n325225537.shtml.

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