油气田开发对环境的影响及其治理政策

李志学 刘 伟

[摘 要]油气田的开采在带来巨大的经济利益的同时,它的“三废”排放给周边的生态环境也带来严重的影响。为了防治油气田开采环境污染,国家和地方各级政府已经出台了一些相关法规和政策,油气田企业也在积极响应。目前,中国在油气田开采污染防治方面已经取得了一定的成效,但在政策执行、环保意识等方面还需要进一步改善。

[关键词]油气田开发; 环境影响; 管理政策

[中图分类号]F407.22

[文献标识码]A

[文章编号]1673-5595(2009)05-0021-(05)

油气资源是国民经济的重要命脉,油气资源勘探开发项目在给社会创造巨大的社会效益和经济效益的同时,也给周围的生态环境造成了一定的污染和破坏,油气田开发会对勘探开发区域的大气、水体、土壤、生物造成复杂多样的影响。

一、油气田开发对大气环境的影响

油气田开发过程中对大气环境产生最大影响的是排放的废气,包括燃料燃烧废气和生产工艺废气。油气田开发过程中产生的污染物主要有二氧化硫(SO₂)、烟尘、粉尘、氮氧化物(NO_x)、一氧化碳(CO)和总烃等等。其中总烃的危害最大,大气环境中的总烃(特别是非甲烷烃)会造成二次污染,非甲烷烃与油气田大气环境中的另一种污染物NO_X具有联合环境效应,光化学烟雾的形成就是以这两种污染物为必要条件的[1]。

比如在新疆油气资源开发主要集中在准噶尔盆地、塔里木盆地和吐鲁番、哈密盆地,这三个盆地环境容量有限,自净能力相对较差,油气开发排放的污染物及有害气体不易排走,对油区的大气环境造成污染。其中主要的污染物有四种:逐渐挥发进入大气的原油中较轻的成分(烃类气体);跑、喷、漏、泄的天然气;油田开发钻井、井下作业中产生的废气,包括大型柴油机排放的废气和烟尘及烃类等有害气体;废弃不可利用的伴生气等气体燃烧时产生的有害气体[2]29-34。

2005年,有关部门对全国第三大油田——辽河油田——全年燃料燃烧和生产工艺过程产生污染物的情况进行了监测,调查结果见表1[3]。

近几年,国家对各工业行业对环境的影响进行了统计,其中石油和天然气开采业的情况如表2所示。

从表2可以看出,油气田开发过程中,燃料燃烧废气排放量占工业废气排放总量的比例较大,2004—2006年所占比例分别为94.6%、96.2%和84.6%。工业废气排放总量有逐年上升趋势。

二、油气田开发对水环境的影响

油气田开发活动对水资源的污染是最为严重的。水是生命的源泉,水的污染会直接造成土壤及农作物污染,作物的污染又促进家畜、家禽和人体内有毒物质的富集,在整个食物链中最终危及人的健康,因此油田废水处理应严格达标排放。

在陕北延安市,石油企业在2004年产生含油废水1 000多万吨,有600多万吨未经任何处理直接排放。再看陕北榆林市,该市境内的大理河、周河和芦河上游均受到含油废水的污染,大理河油类超标1 004倍,周河超标9倍,芦河超标54倍。特别指出的是地处石油开采区的靖边县青阳岔镇,以前这里的水质不仅甘甜,而且水位只有10米深,全镇家家都打有水井。自从石油大规模开采以来,镇上的油井数量不断增加。目前,全镇面积225 平方公里,采油区域就有180平方公里,共有油井930口,每年产值过亿元。但在能源开采的背后,该地区地下水和地表水受到严重污染,水质咸苦无法饮用。饮水困难共涉及2 000户、8 000余人,牲畜20 000多头。[4]134-136甘肃庆城县,经过多年检测,环江曲子到宁县桥头的马莲河水全部严重污染,是甘肃境内污染最严重的河流,化学耗氧量(COD)等严重超标。柔远河华池县至庆城县段水体长期处于V类水质,基本丧失水体功能。庆城县的东西两河已污染变黑,严重影响了当地群众的生产生活。[5]

表3、4是国家环境保护部对2004—2006年油气田开发对水环境影响状况的统计。

从表4可以看出,油气田开发所排放的废水中的污染物主要以有机污染物为主,其中化学需氧量、石油类、氨氮三种污染物的排放量占总量的99%以上。

三、油气田开发对土壤的影响

油气田开采本身就会占用一定数量的土地,破坏植被,与此同时,油气田开发过程中排放的废水、废气和固体废弃物直接或间接进入土壤中,会对土壤生态系统产生影响,引起土壤理化性质的改变、肥力的降低及盐碱化、沙漠化加剧。据调查资料显示,在陕西省榆林市,仅靖边县由于油气开发就破坏植被7万多亩,弃土覆盖植被3万余亩;长期占用土地27 400亩,其中耕地17 200亩;长庆采油三厂钻井时打穿裂隙,地下水渗漏,造成新城乡黑龙村石场组出现山体裂缝。在延安市,全市石油企业2004年落地原油年产生量达5.4万吨以上,钻采废液和岩屑年产生量在50万吨以上,全部未经处理就地掩埋[4]134-136。这些情况都是值得人们重视的。

2000 年在新疆的一个关于油气田开发的环境调查统计中显示,新疆油气田勘探开发污染土地面积2 874.74公顷,大部分油田终采后油井未进行彻底封井处理,留下了持续污染源的隐患。塔里木盆地西北石油局和塔里木油田分公司两个石油勘探开发部门的钻井废弃泥浆、废水、落地原油及突发性事故造成的井喷等,对土地污染面积达2 478.8公顷,至今尚未得到彻底治理。此外,油田泄漏原油覆盖于地表,使土壤透气性下降、土壤理化性状发生改变;含油污水进入土壤后,土壤的截留和吸附作用可使其大部分油残存于土壤表层,造成污染(较原油污染轻)。泄漏的原油粘附于植物体表,阻断植物的光合作用,可使植物枯萎死亡。土壤污染造成的理化性状变化也会影响生物生长,甚至导致其死亡。地震勘探和钻井作业还直接影响地表植被,扰动地表结构,使半固定沙丘有活化趋势[2]29-34。

在全国范围来说,油气田开发过程中废水和废气的排放前面已经综述过,这里主要来说油气田开发过程中产生的废弃物。废弃物中钻井液和落地原油对土壤影响较大。根据资料显示,石油和天然气开采业的工业废弃物排放情况如表5所示。

四、油气田开发对海洋环境的影响

海洋油气开采对周围环境的影响有以下几个方面[6]:

首先,在海洋开采油气资源,尤其是开采过程中油气的泄漏,会使得海水浑浊度增加,扩展后影响临近海域的清洁度,使海水自身的净化能力逐渐降低,其水质逐渐恶化,这不但影响了人类对海洋的利用,还影响了海洋自身对全球气候和生态进行调节作用的发挥,若不及时采取有效的防治措施,将会对地球的整体环境状况带来严重的不利后果。

其次,从事运输业的船舶往返运输过程中将生成的废油、废气及固体废弃物等未经净化处理而排入海中;另外在油气装船以及油气运输过程中,由于自然灾害如地震、海啸或者人为事故(如战争)等导致的输油管道破裂、船舶翻沉,使得油气泄漏,从而导致大面积的海洋污染,给海洋环境带来极大的危害。

再次,平台所有者在海上石油平台弃置活动中,为了节省资金,往往不去拆除可能造成海洋环境污染的设备和设施,如在领海以内海域进行全部拆除的平台,其残留海底的桩腿等的切割未达到标准即应切割至海底表面4m以下,从而妨碍其他海洋设备主导功能的使用;或者在平台弃置作业期间不注重海洋环境保护,不封采油井口,任地层内的流体流出海底,从而对海洋环境造成污染损害;或者海上清洗或者防腐蚀作业时,怠于采取有效措施防止油类、油性混合物或其他有害物质污染海洋环境,清洗产生的废水未经过达标处理就予以排放等。

最严重的影响是,海洋石油污染还会改变和破坏海洋环境中正常存在的生态系统。当海面漂浮着大量油膜时,会降低表层海水中的日光辐射量,因而引起靠光合作用的浮游植物数量的减少。众所周知,浮游植物处于海洋食物链的最底层,其初级生产力约占海洋生物总生产力的90%。浮游植物数量的减少,自然会引起食物链中其他更高环节上的生物数量的相应减少,这样就导致了整个海洋生物群落的衰退。另一方面,由于浮游植物又是海洋中甚至是整个地球上氧气的主要供应者(约占到70%),所以海水中溶解氧的含量也将随之而降低。最终结果是导致海洋生态平衡的失调,一些厌氧的种群增殖,而好氧的生物则衰减。研究中还发现,在自然环境中,海洋生物的许多习性如寻找食物、躲避天敌、区系选择、交尾繁殖以及鱼类洄游等都会受到海水中某些浓度极低的化学物质的影响。当海洋环境遭受石油及其他一些物质污染时,这类化学物质的浓度会发生变化,生物的上述习性就有可能受到影响,一些对石油污染敏感的种群减少,而其余种群则相应增加,结果是改变了生物群落原有的结构[7]。

五、油气田开发的环境问题与治理政策分析

(一)有关油气田开发环境问题的法律和法规建设

在中国有关环境问题的法规中,《中华人民共和国环境保护法》是核心。在坚持《环境保护法》总的原则下,中国又陆续颁布了《海洋环境保护法》、《水污染防治法》、《大气污染防治法》、《固体废物污染环境防治法》、《环境噪声污染防治法》、《环境影响评价法》、《放射性污染防治法》等法律及其实施细则。

国务院陆续颁布了几个条例,如1982年的《中华人民共和国对外合作开采海洋石油资源条例》,1983年的《中华人民共和国海洋石油勘探开发环境保护管理条例》,1993年的《中华人民共和国对外合作开采陆上石油资源条例》。

与此同时,参照相关国家法律,中国几个主要产油区的地方政府也相继制定了一些地方性的环境保护法规,比如,山东省1994年制定的《山东省陆上石油勘探开发环境保护条例》、 1995年新疆维吾尔自治区制定的《新疆维吾尔自治区石油勘探开发环境管理办法》、辽宁省1996年制定的《辽宁省石油勘探开发环境保护管理条例》、河北省1999年颁布了《河北省陆上石油勘探开发环境保护管理办法》、黑龙江省2005年颁布了《黑龙江省石油勘探开发环境保护条例》和甘肃省2006年开始实施的《甘肃省石油勘探开发生态环境保护条例》等等。

为了更好地达到环境保护的目的,石油化工行业一方面遵循相关法律法规,另一方面结合自身的行业特点,也制定了一些条例和细则,比如《石化行业环境保护工作条例》、《石油化工企业环境保护设计规范》、《石油化工建设项目环境保护管理实施细则》等等[8][9]57-43。

(二)油气田开发环境治理的有效程度

将前面所收集到的2004年、2006年的环境数据二者之间进行比较,不难发现,石油和天然气开采业2006年工业废气排放总量、二氧化硫排放量、粉尘排放量、工业用水总量、工业废水排放量和工业固体废弃物排放量等指标是有所上升的,但工业废水中各污染物的排放量较之2004年的相关数据大多都有所下降,比如六价铬、砷、挥发酚、氰化物、化学需氧量(COD) 、石油类、氨氮等等。同时下降的还有工业废弃物产生量,危险废弃物产生量等指标。经过比较分析,可以从两个方面说明问题:一方面,油气田开采环境影响问题还很严重;另一方面,国家在油气田开采环境治理方面收到了一定的成效。

总的来说,解决油气田开发的环境污染问题,主要应该从以下三个方面入手。

首先是政策方面。目前,中国在油气田勘探开发环境保护工作中,坚持的总原则是“保护优先、预防为主、防治结合”和“谁开发谁保护、谁受益谁补偿、谁破坏谁恢复、谁污染谁治理”。在陕西延安市,政府为了防治钻采石油对环境造成的污染和生态破坏,近些年来主要采取了石油开发区环境综合整治、井场环评、清洁油井建设、污染物集中治理、 油区生态恢复工程和人畜饮水工程等一系列措施, 使油气田开发对污染环境和生态的破坏得到了一定的控制,取得了一定的成效。与此同时,国内部分学者提出一些积极措施,值得借鉴。比如,努力建设清洁文明井场,把“打一口井,还一片绿”作为石油开采的首要条件;加大限期治理力度, 使所有采油废水必须达标排放;积极采用采油废水回注的先进生产技术,保护采油废水不外排;坚决关闭含水率高、无开采价值的油井。加强输油管线、输气管线安全管理,实行专人负责;道路两边、井场周围植树造林,恢复植被。退役和报废的油井(场)应将打开的油层和井口封死,地表部分应整治复垦还田或造林种草等等[4]134-136;[10]。

其次是管理方面。油田企业要求油田生产单位按照当地人民政府生态环境保护规划,制定生态环境保护方案,落实生态环境保护措施。目前,油田企业越来越重视油气田开发与环境协调之间的关系,油气生产对环境影响的综合评价和研究也越来越深入。为了油气资源的持续开发利用,油田企业越来越重视工程项目对环境影响的论证、预测和评价;整个油气田开发的环境保护工作的研究已经系统化。中国石油天然气集团公司从1997年就开始推行HSE管理体系,在结合中实践、在发展中创新,已经初步形成了具有中石油特色的HSE管理体系。国内另一石油巨头——中国石油化工集团公司,于2001年2月发布了Q/SHS0001.1——2001《中国石油化工集团公司安全、环境与健康(HSE)管理体系》和 Q/SHS0001.2——2001《油田企业安全、环境与健康(HSE)管理规范》等管理体系标准,正式开始实施HSE管理体系。与此同时,中石化集团也积极提倡各油田企业,特别是需外闯市场的企业,参照ISO14001有关标准建立企业的环保管理体系,在企业内部组织运行,待条件成熟时可申请标准认证工作,逐步提高企业环保管理水平[9]147-252;[11]。

最后是科学技术和工艺方面。据了解,目前中国油气田开采过程中对工业废水处理的方法主要有:封闭式井场处理法、化学混凝法、双管循环洗井流程等等;主要用回收利用、土壤空气抽取法、生物处理堆肥法等方法处理落地原油;对油泥砂的处理工艺有浓缩干化法、固化处理法、生物降解法等等。对工业废气的处理工艺主要是在源头的控制,比如对燃烧器进行科学改进来提高燃烧效率,同时选用清洁能源等等。对于海洋石油污染的处理,目前国际上通行的治理及回收石油的技术、方法大致分为物理处理法、化学处理法、生物处理法。其中,迅速、无残毒、低成本的生物降解法,是目前研究的重点[9]375;[12]。

(三)油气田开发环境问题治理的不足和改进建议

一方面,目前国家已经出台了许多关于油气田勘探开发的环境保护政策,政策是否依法来执行、执行部门和执行力度由谁来监管;滥用职权、玩忽职守、徇私舞弊现象的存在等问题还有待于进一步解决完善。中国应该通过立法的手段,来使经济发展和环境保护更好地协调发展。虽然部分产油省(区)已经出台了一些地方条例来规范这一行为,但是地方条例毕竟只是地方性的,起到的作用也只是区域性的。因此,中国应该借鉴各地方工作的成功经验,出台全国性的、更加全面的油气田资源勘探开发法律法规。

另一方面,要改革激励机制,提高环保意识。通过激励机制,促使企业自觉将外部环境成本内部化,引导企业由被动性防治向主动性防治转化,使企业认为在竞争日益激烈的经济中,关注环境保护可以提升企业形象和竞争力。大力提倡油气田企业清洁生产和HSE管理体系或ISO14000环境管理体系的建立。由于中国油气开发的环境经济分析和评价研究起步较晚,还属薄弱环节。经济评价大多仅针对工程的经济效益,忽视环境损益;在进行投入、产出、勘探力度的经济分析评价时,较注重产量、储量等直观的经济成果,轻视生态环境损益。因此,应该大力提倡油田企业对企业环境成本的核算,重视环境损益。与此同时,政府应建立合理、有效的油气田开发生态补偿机制,以促进生态环境的保护和恢复。

油气田勘探开发对生态环境影响可以说是严重的、不可避免的,国家和地方政府都已经认识到了这一点,先后出台了一系列的法律法规来规范油气勘探开发的环境保护问题。可以说,这些政策的实施已经取得了一定的成效。但是它们还存在着有待进一步完善的地方,比如说,大力提倡油气田企业对企业环境成本进行合理、有效的核算,计算企业环境损益,这样可以更好地揭示因环境问题引起的财务影响,反映油气田企业的环境绩效。另外,油气田勘探开发生态补偿机制的建立也刻不容缓。

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[5]庄俊康.石油污染-陇东无法承受之重[N/OL].甘肃经济日报,2005-07-14.http://www.gansu daily.com.cn/20050714/147/2005714A03116002.htm.

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[10]孙宁生,周军.延安市石油开采污染治理调查及其防治对策[J].陕西环境,2001(1):5-12.

[11]中国石油天然气集团公司HSE指导委员会.健康、安全与环境管理体系策划与建立[M].北京:石油工业出版社,2001:1-10.

[12]方曦,杨文.海洋石油污染研究现状及防治[J].环境科学及管理,2007(9):78-80.

[责任编辑:张岩林]

On Environmental Effects of Oil and Gas Development and its Related Management Policy

LI Zhi-xue, LIU Wei

(Center of Oil-gas Resources Economy and Management, Xi慳n Shiyou University, Xi慳n, Shaanxi 710065, China)

Abstract: The exploitation of oil and gas brings about rich profits, while the discharge of "three wastes" (liquid waste, gas waste and waste residue) causes great damage to ecological environment of surrounding areas. As environmental problems are becoming increasingly grave, the analysis of environmental effects caused by the exploitation of oil and gas seems to be necessary. Governments at different levels have launched a series of laws and policies in order to prevent from the environmental pollution resulted from the exploitation of oil and gas, and petroleum and gas enterprises respond energetically. Through the analysis of the effectiveness of the policies and measures, this paper concludes that we have made certain achievements in the prevention of environmental pollution caused by exploitation of oil and gas. However, it is far from enough; especially in the aspects implementation of policies and consciousness of environmental protection, great efforts should be made to achieve some improvements.

Key words: exploitation of oil and gas; environmental effects; management policy