2009年底以來(lái)，中國(guó)一直積極推動(dòng)頁(yè)巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開(kāi)發(fā)然而，目前中國(guó)各方面都將注意力集中在如何保障和促進(jìn)頁(yè)巖氣資源的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)和政策上，忽略了頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)可能帶來(lái)的水資源挑戰(zhàn)、環(huán)境影響及其相應(yīng)的防治和管理措施等問(wèn)題。
 
    根據(jù)國(guó)土部統(tǒng)計(jì)，截至2014年7月底，我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)累計(jì)鉆井僅400口，不及美國(guó)頁(yè)巖氣鉆井?dāng)?shù)的1%，尚未形成規(guī)模，對(duì)其環(huán)境的重要影響還尚未充分顯現(xiàn)，但其對(duì)環(huán)境未來(lái)的影響不容忽視，加上我國(guó)在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)方面環(huán)境法律及配套法規(guī)缺失，尚沒(méi)有出臺(tái)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)相關(guān)的環(huán)評(píng)導(dǎo)則，亟需認(rèn)清頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境的潛在影響，這對(duì)于我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)能否順利發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。
 
    頁(yè)巖氣開(kāi)采的潛在影響也是公眾和社區(qū)關(guān)注的主題。擔(dān)憂主要集中在：①開(kāi)發(fā)過(guò)程需要消耗大量水；②由于管道的不密封性、壓裂液等造成水污染；③存儲(chǔ)與運(yùn)輸過(guò)程中甲烷的泄漏將加劇溫室效應(yīng)；④開(kāi)發(fā)過(guò)程將可能誘發(fā)地震；⑤占用大量的耕地資源，破壞地表及生態(tài)植被等；⑥引起噪音、交通問(wèn)題等將影響居民的日常生活。下面分別對(duì)這6方面的影響一一分析。
 
    大量消耗水資源
 
    頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)最具爭(zhēng)議的問(wèn)題之一就是水力壓裂工藝在短期內(nèi)對(duì)水資源的大量消耗。在開(kāi)采頁(yè)巖氣時(shí)，水主要用于水平井鉆探和水力壓裂。水平井鉆探過(guò)程中需要水來(lái)清除沙礫、冷卻鉆頭和控制鉆探壓力，其用水量在6～60萬(wàn)加侖（約250～2270立方米）之間，而高密度的用水發(fā)生在水平壓裂階段。鉆井完成后，需要高壓注入含水、沙子和化學(xué)品的流體，以破裂頁(yè)巖層。在15～30天的壓裂期中，平均每口井的需水量在200～500萬(wàn)加侖（約7500～19000立方米）之間。以ChesapeakeEnergy單井450萬(wàn)加侖（約17000立方米）的耗水量為例，壓裂一口井的需水量相當(dāng)于10萬(wàn)中國(guó)城鎮(zhèn)居民1天的用水總量（按2010年全國(guó)城鎮(zhèn)居民日均生活用水量171升計(jì)）。
 
    中國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量豐富的地區(qū)，大多數(shù)也是季節(jié)性缺水嚴(yán)重的地區(qū)。2010年，擁有我國(guó)40%頁(yè)巖氣儲(chǔ)備的西南地區(qū)5個(gè)省份（四川、重慶、貴州、云南和廣西），卻遭受了持續(xù)6個(gè)月的嚴(yán)重干旱災(zāi)害。雖然華北和東北地區(qū)擁有26%的頁(yè)巖氣資源，但總體上該地區(qū)水資源匱乏。長(zhǎng)江下游和東南地區(qū)水資源較為豐富，但僅擁有18%的頁(yè)巖氣儲(chǔ)備。2013年，中國(guó)陜西北部地區(qū)近期在試開(kāi)采的過(guò)程中就遇到了麻煩，致使當(dāng)?shù)毓賳T不得不暫時(shí)中斷附近城市的供水。
 
    在這些地區(qū)，大部分水被用于工業(yè)生產(chǎn)和居民生活。在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中，水平鉆井和水力壓裂將消耗大量的水資源，可能與工業(yè)和家庭用戶形成用水競(jìng)爭(zhēng)，很可能影響當(dāng)?shù)厮�生生物的生存、漁業(yè)、城市和工業(yè)用水等，并可能迅速升級(jí)為社會(huì)矛盾或社會(huì)沖突，對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)企業(yè)造成更大程度的不確定性以及企業(yè)聲譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)。此外，頁(yè)巖氣開(kāi)采也會(huì)影響當(dāng)?shù)厮�流和湖泊的季�?jié)性徑流變化。
 
    因此，頁(yè)巖氣能否成功開(kāi)發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵因素是，在不干擾當(dāng)?shù)厣�產(chǎn)、生活正常用水的前提下，當(dāng)?shù)厮�資源的供水能力是否能夠滿足頁(yè)巖氣井的鉆探與水力壓裂用水。
 
    污染地表水和地下水
 
    水力壓裂過(guò)程中需要向井下注入大量的壓裂液，主要由水、支撐劑（主要是砂粒）和少量化學(xué)添加劑配制成，其中水和砂粒含量一般為99%左右，化學(xué)添加劑含量約為1%。同時(shí)，壓裂產(chǎn)生的返排廢水（flowback water）和生產(chǎn)廢水（produced water）也含有高濃度的污染物，如果管理、處置不當(dāng)，可能對(duì)環(huán)境造成污染。
 
    用于高壓液中的化學(xué)添加劑有250余種，美國(guó)能源部總結(jié)了常用的14種添加劑，例如減阻劑（friction reducer）用于降低高液與鉆井管道的摩擦，殺菌劑（biocides）用于抑制液體中微生物的繁殖和裂縫中的生物沉積，除氧劑（oxygen scavengers）和碳化物穩(wěn)定劑（stabilizers）用于防止金屬管道的腐蝕，稀酸液（diluted acids）用于移除鉆探泥漿對(duì)氣藏巖層的破壞。除了含有高壓液體中的化學(xué)添加劑成分外，還含有烴類化合物、重金屬和高溶解固體（TDS）等，其中高溶解固體組分包括鈣、鉀、鈉、氯化物和碳酸鹽以及來(lái)自氣藏巖層的天然放射性物質(zhì)（Naturally Occurring Radioactive Material，NORM）如鈾、釷及其衰變產(chǎn)物等。在頁(yè)巖氣行業(yè)廣泛使用的數(shù)百種化學(xué)品中，至少有29種對(duì)人類健康存在潛在威脅，其中13種屬于致癌物質(zhì)。
 
    我國(guó)頁(yè)巖氣水平井用油基鉆井液鉆水平段，油基鉆井液屬于危險(xiǎn)品，而且含油鉆屑等廢棄物屬于危險(xiǎn)廢棄物，每口井產(chǎn)生的含油鉆屑等廢棄物200-500噸（含油量大約15-25%左右）。在美國(guó)，他們不斷實(shí)施越來(lái)越嚴(yán)格的含油廢棄物排放標(biāo)準(zhǔn)，陸上作業(yè)的廢棄物要求送往指定地點(diǎn)處理，定向排放，而在澳大利亞則不允許在陸上作業(yè)使用油基鉆井液。
 
    在完成壓裂后，一定比例的壓裂液（一般情況下8%～20%）在壓力釋放后會(huì)回流至地表，即返排廢水（flowback water）。根據(jù)不同地區(qū)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)存構(gòu)造，返排廢水總量在42萬(wàn)～250萬(wàn)加侖之間（大約1600～9500立方米），這部分廢水除了含有化學(xué)添加劑、重金屬和放射性元素，還含有高濃度的鹽類和COD，需要在反排期內(nèi)（1～2周）得到有效處理。
 
    另一方面，由于頁(yè)巖氣層也賦存了油和地下水，在生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)存在生產(chǎn)廢水排放（produced water）。廢水排放量與頁(yè)巖氣田的地質(zhì)結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，單井大約在1～20立方米/日，壽命周期廢水排放總量可以達(dá)到數(shù)百萬(wàn)加侖。生產(chǎn)廢水的污染物濃度很高，如COD濃度是國(guó)家污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值的數(shù)百倍，且隨著開(kāi)采時(shí)間逐步增加。
 
    水力壓裂過(guò)程中，來(lái)自氣井中的甲烷、重金屬、放射性物質(zhì)、壓裂液和其他污染物可能會(huì)通過(guò)多種潛在的途徑，如斷裂、裂縫系統(tǒng)自地下深處緩慢向上運(yùn)移至地表或淺層。劣質(zhì)套管、水泥灌注和完井工作都可能成為污染物流出的通道。另外，也可能因頁(yè)巖氣采氣管道質(zhì)量問(wèn)題或操作不當(dāng)而破裂和空洞，化學(xué)物質(zhì)也會(huì)泄漏到地下水層中，污染河流、湖泊、蓄水層等水資源。而且水力壓裂過(guò)程完成之后，大部分壓裂液回流到地面，這些有毒污水先儲(chǔ)存在現(xiàn)場(chǎng)，然后再轉(zhuǎn)移到污水處理廠或回收再利用，過(guò)程中可能滲入地下或隨雨季到來(lái)外溢，進(jìn)而污染地下水。
 
    甲烷逸散風(fēng)險(xiǎn)
 
    頁(yè)巖氣以甲烷為主要成分，頁(yè)巖氣井生產(chǎn)與傳統(tǒng)天然氣生產(chǎn)相比，可能因更大量的甲烷泄漏的隱患而廣受爭(zhēng)議。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中產(chǎn)生的氣體含有可揮發(fā)性有機(jī)化合物及其他有害空氣污染物的排放，如苯和正己烷等。2010年4月的“天普大學(xué)第二個(gè)關(guān)于Marcellus頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的公開(kāi)討論會(huì)”上有報(bào)告指出，頁(yè)巖氣開(kāi)采產(chǎn)生的廢氣中有61%的成分是對(duì)健康有害的，該鎮(zhèn)開(kāi)采地附近的許多樹(shù)木因開(kāi)采產(chǎn)生的污水和廢氣已經(jīng)枯死或正面臨死亡。2010年4月，迪索托大約150戶居民被迫疏散到鄰近的卡多縣正是由于埃科（Exco)。埃科公司的鉆機(jī)無(wú)意中造成了淺層天然氣泄漏。當(dāng)時(shí)，埃科公司承認(rèn)甲烷已滲入當(dāng)?shù)氐娘嬘盟�中，并表示�?huì)監(jiān)測(cè)是否有氣體從鉆井中逸出。據(jù)相關(guān)報(bào)道稱，美國(guó)的頁(yè)巖開(kāi)采技術(shù)存在問(wèn)題，如家畜飲用了開(kāi)采點(diǎn)的水后死亡的事件。賓夕法尼亞州甲烷滲入水井之后，一些居民甚至可以點(diǎn)燃自家的飲用水。
 
    同時(shí)，甲烷是一種導(dǎo)致全球氣候變暖的溫室氣體，溫室效應(yīng)在100年時(shí)間段內(nèi)比二氧化碳至少高出25倍，是比二氧化碳更強(qiáng)大的溫室氣體，甲烷逃逸到大氣中會(huì)加劇全球變暖，甲烷滲入地下蓄水層，會(huì)造成地下水污染。甲烷泄漏可能來(lái)自頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中的故意排氣、設(shè)備泄漏，或者水力壓裂過(guò)程。在美國(guó)，37%的甲烷排放總量來(lái)自于油氣行業(yè)。每年油氣行業(yè)釋放的甲烷量達(dá)到1200萬(wàn)噸，其中80%為不必要的排放，造成的后果相對(duì)于2億噸以上的二氧化碳排放。
 
    其中，美國(guó)環(huán)保署頒布了一項(xiàng)新法規(guī)，該法規(guī)要求到2015年1月，所有采用水力壓裂法進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)采的氣井都必須安裝相關(guān)設(shè)備，以減少可揮發(fā)性有機(jī)化合物及其他有害空氣污染物的排放，如苯和正己烷等。截至2013年初，美國(guó)新氣井中約有一半已安裝了相關(guān)設(shè)備，以便在進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)采時(shí)能夠根除可揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放，捕集空氣污染物及甲烷。
 
    可能引發(fā)地震風(fēng)險(xiǎn)
 
    英國(guó)皇家協(xié)會(huì)的最近一份報(bào)告為英國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)采和壓裂活動(dòng)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)從科學(xué)和工程角度進(jìn)行了評(píng)估。報(bào)告指出頁(yè)巖氣開(kāi)采的帶來(lái)的地震風(fēng)險(xiǎn)較低，而且“由于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)帶來(lái)的地震很可能比英國(guó)自然發(fā)生的和由于煤炭開(kāi)采而引發(fā)的地震低一個(gè)數(shù)量級(jí)”。另一份研究能源開(kāi)發(fā)技術(shù)帶來(lái)的潛在地震風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)告指出，壓裂技術(shù)本身很少會(huì)引發(fā)有感地震（M>2.0）。
 
    盡管如此，在美國(guó)有大量石油和天然氣開(kāi)發(fā)的地區(qū)有越來(lái)越多的和震級(jí)較大的地震。在美國(guó)阿肯色州、賓夕法尼亞州、俄亥俄州、俄克拉何馬州等地區(qū)的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中廣泛使用了水力壓裂技術(shù)，而這些地區(qū)出現(xiàn)一連串輕微地震，理論上表明水力壓裂和地震之間具有關(guān)聯(lián)性，但具體原因還未查明。
 
    也有專家表示，地震不一定是由水力壓裂過(guò)程引起，而可能是水力壓裂使用過(guò)的大量壓裂液的處理，當(dāng)打入地下深井會(huì)導(dǎo)致地層應(yīng)力不穩(wěn)定而發(fā)生微震。還有專家指出，向頁(yè)巖層大量注水，可能促使深層巖石滑動(dòng)，引發(fā)地震。當(dāng)然，水力壓裂過(guò)程是否導(dǎo)致地震還存在爭(zhēng)議，需要更多證據(jù)。
 
    美國(guó)得克薩斯州的環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)最近采取行動(dòng)，調(diào)查頁(yè)巖氣與地震之間的關(guān)系。英國(guó)皇家協(xié)會(huì)建議將環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估強(qiáng)制納入頁(yè)巖氣全壽命周期的活動(dòng)，并將地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估納入其中。美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究委員會(huì)也建議當(dāng)發(fā)生可能是由水力壓裂導(dǎo)致的地震并成為公眾關(guān)心的問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該開(kāi)展評(píng)估來(lái)了解地震發(fā)生的原因。
 
    對(duì)地表造成破壞
 
    頁(yè)巖氣的勘探、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程不可避免井場(chǎng)建設(shè)，道路和管道基建等帶來(lái)的大面積地表清理，同時(shí)，頁(yè)巖氣井水力壓裂也需要大量施工設(shè)備。頁(yè)巖氣井水力壓裂液儲(chǔ)蓄池的挖掘，壓裂設(shè)備的布置等使得土地占用面積遠(yuǎn)大于常規(guī)油氣藏的鉆井井場(chǎng)。在原生態(tài)地區(qū)，將造成大量的野生植被破壞，影響野生動(dòng)物的棲息環(huán)境，甚至導(dǎo)致局部水土流失和泥石流災(zāi)害等；在農(nóng)墾區(qū)，占用大量的耕地資源，加劇土地矛盾。
 
    其他的環(huán)境影響
 
    （1）噪聲問(wèn)題。水平井鉆井、水力壓裂、井場(chǎng)建設(shè)以及后期天然氣外輸所需的壓縮機(jī)運(yùn)行等方面都存在噪音污染；
 
    （2）交通問(wèn)題。頁(yè)巖氣壓裂過(guò)程中使用的壓裂液動(dòng)輒上萬(wàn)立方米，需要大批罐車來(lái)回運(yùn)輸，其用水和廢料的運(yùn)輸專車必然會(huì)擠占常規(guī)交通工具使用的公路，給周邊交通造成壓力，不僅會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)造成混亂，而且有可能由于運(yùn)輸車的重量超過(guò)當(dāng)?shù)氐缆返某惺苣芰Γ瑢?duì)道路產(chǎn)生嚴(yán)重破壞（如德克薩斯州的Parker郡由于Barnett頁(yè)巖氣的開(kāi)采，道路受到嚴(yán)重破壞），而且會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，尤其是非硬化路段。
 
    （3）某些情況下，鉆井和壓裂過(guò)程中會(huì)遇到痕量的天然放射性物質(zhì)，如鈾、釷及其衰變產(chǎn)物鐳元素等，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員造成健康風(fēng)險(xiǎn)。