河南省安阳市地热开发的环境效应和环境保护

闫银花

（中国地质大学，湖北 武汉430074）

地热资源是一种清洁能源，有比较广的利用价值，可以用于生活取暖、保健、温室、养殖等方面，有着巨大的经济效益、社会效益和环境效益。安阳市地热资源丰富，可利用量较大，具有很大的开发潜力。虽然地热资源开发有有利的一面，还必须注意地热开发的负效应，科学地评估可能引发的环境问题，并积极采取预措施，防患于未然。

1 区域地质和安阳次凹热储特征

安阳市地处安阳次凹地热田，其为汤阴断陷地热田北部之次级地热田。汤阴断陷地热田位于太行山东侧，呈北北东向展布于安阳、新乡、焦作、新乡一带，面积1688.33k m2。其西以青羊口断裂为界，东以汤东麓断裂带为界与内黄凸起地热田相邻，南以焦作-新乡断裂为界与济源-开封凹陷地热田相邻。热储层自上而下可分为新近系热储层、古近系热储层和古生界寒武-奥陶系热储层。地温梯度一般2.5～3.0℃/100 m，埋深1000 m处地温一般为38～40℃。

安阳次凹地热田大体呈东西向展布，面积约300k m2，广泛分布低温地热资源，地温梯度≤2.8℃/100 m。其北界为安北断裂，规模较小；南界为安南断裂，规模较大，呈北西西向，倾向北，张性、左旋，横切各热储层，向西直达山区，推测为导水断裂；东界为汤东断裂带，呈北北东向，由三条断裂构成，倾向西，属全新世活动断裂带，断距达到4000 m，可能导通深部热源，属控热断裂；西界尚未发现边界断裂，似为较陡三叠系斜坡。东西向地震剖面显示为 “楔”形断陷，最大深陷达6000～7000 m，断陷深度向周边迅速变浅。储热条件东部优于西部。西部为侏罗—白垩系、三叠系砂质泥岩、粉砂岩，一般划为非热储层，深部埋藏有奥陶系灰岩热储；东部为安阳次凹地热田中心地带，有良好的聚热聚水的条件，4000 m以浅主要为古近系热储层，包括沙河街组二段和沙河街组三段上部、沙河街组三段下部和沙河街组四段，储水条件随深度有变差的趋势，适宜采热采水段位于1000～1600 m。汤东断裂带为脉状热储，推测具有良好的勘查开发前景。

安阳次凹地热田，按地热资源温度分级，属低温地热资源中的温热水 （40℃≦t＜60℃），深部为热水 （60℃≦t＜90℃），单井出水量40～60 m3/h，地热流体多为氯化钠型，溶解性总固体2000～7000 mg/l，一般为锶型医疗热矿水，锶含量可高达12.67 mg/l。

2 安阳市地热开发的环境优势及开发前景

安阳市是一个亟待发展的豫北区域性中心城市和旅游城市，能源的稳定供给是由大量燃料化石的电厂来支撑。化石燃料消费，必然排放大量的CO2、SO2和粉尘，从而加重大气污染，给节能减排带来压力。因此，大力开发新能源，就成为必然选择。地热资源与风能、太阳能等非人力控制的自然资源相比，地热能是一种在开采利用时间上，可人为控制使用的可再生能源，是集热、矿、水为一体，具有广泛用途的新能源，其直接利用总量在可再生能源排序中，仅次于生物质能的直接利用。开发利用地热资源，可以降低常规能源消耗，减少环境污染，尤其是大气污染，又可以在发展某些相关产业经济与提高人们生活质量方面发挥作用。因此，应当把勘查开发地热资源置于重要位置，同时，还应注意 “综合利用，梯级开发”。

安阳市目前有地热井15眼，主要分布在铁东地区，井深1500～2200 m，单井出水量40～60 m3/h，开采能力约7.0×104m3/a，实际开采量较低，利用率不高，主要是洗浴，个别用于采暖，商业性开发还处在很低水平，远未形成产业化。此外，地热水是难能可贵的高锶医疗热矿水，可用于发展浴疗、保健及养生业。因而，地热资源开发市场广阔，前景看好。今后，应大力推广地热供暖，其将由于与热泵技术和地板幅射采暖技术相结合，使地热温水、温热水得到比较充分的开发利用，从而取得应有的社会效益、经济效益和环境效益，为低碳经济的发展做出贡献。

3 安阳市开发地热资源可能对环境造成的影响

3.1 对生态环境的影响

安阳市地热水为氯化钠型，以高矿化、高氯、高钠、高锶为其特征，不宜饮用、不宜灌溉，如果 “不达标”排放，就会以化学污染、热污染的方式对生态环境产生不良影响。

高矿化地热废水排入湖泊、河流，将造成地表水体的污染和水质变化，渗入地下则可能造成浅层地下水污染。而超过35℃的水用于灌溉，会抑制农作物生长，并可造成严重的土壤板结或盐碱化。地表水体温度升高，还会引起溶解氧减少，氧扩散系数增大，致鱼类因缺氧而死亡；还由于水体富营养化，而引起水生生物大量繁殖、藻类和浮游生物爆发性生长，当蓝藻占优势时，水味劣化，甚至使人、畜中毒；水中含有的污染物，如毒性较大的汞、铬、砷、酚和氰化物等，其化学活动性和毒性都有可能因水温的增高而加剧。

在热利用效率较低的情况下，地热尾水温度普遍较高，其排放过程中热量的释放，还使局部地区的小气候发生变化。若其直接排往市政污水管道，不仅浪费资源，而且会导致细菌、病毒、微生物和蚊、蝇大量繁殖，并可能传染各种疾病。

3.2 对地面沉降的影响

几乎从任何热储层抽取地热流体，都可能导致可检测的地面沉降。国内外由于开采地热流体而导致地面沉降的实例并不鲜见。如新西兰怀拉基地热田，1956年地热井试采时，即开始了地面沉降监测工作。监测数据表明，1964～1974年地面沉降量最大，约为4.5 m，影响范围达65k m2，并且发生了水平位移，最大位移0.4 m。目前，我国有近70个城市因不合理开采地热流体，诱发了地面沉降，沉降范围6.4万k m2。沉降中心最大沉降量超过2 m的，有上海、天津、太原、西安、苏州、无锡、常州等城市。

地面沉降是一种缓变型的地质灾害，其形成机理，一般认为是，由于长期开采，破坏了原有的水力平衡，使原先饱和的含水层疏干压密，从而减弱了对覆岩的顶托力；另一方面，黏土类土大量释水压密，则进一步加剧了地面沉降。而粘性土层的释水压密特征与含水砂层的释水压密特征不同，属不可逆变形，它是产生地面沉降最主要的原因。

安阳市是典型的孔隙型热储，除砂层外，黏性土的比重很大，地热流体开采量较小的情况下，一般不会产生地面沉降。但随着开采量的增大，尤其是集中同一采层，呈过量开采状态，将形成开采降落漏斗，有可能产生 “砂层疏干、黏土释水”效应，从而导致地面沉降。

3.3 对地震活动的影响

按 《中国地震动参数区划图》 （GB18306-2001），安阳市地处地震动峰值加速度0.15g，地震基本烈度Ⅶ度，属地震区。历史上曾发生过多次地震，如1814年的汤阴宜沟5.25级地震和1737年新乡的5.5级地震，其发震构造均为汤东断裂。因此，在安阳市开发地热资源是否会引发地震，便成为需要讨论的话题。

国内专家一般认为，温度在150℃以上的地热资源往往位于地震带上，如美国加州和我国台湾、印度尼西亚、新西兰等位于环太平洋地震带，青藏高原则处在喜马拉雅地震带。这些地区地壳和岩浆的频繁活动，将深层地下水 “烧”成了高温蒸汽，可沿断裂、裂隙直接到达地表形成温泉甚至沸泉。相对于地球内部活动的强度而言，人类的采热活动强度的影响微乎其微。如西藏羊八井的地热发电站，1981年即投产运行，近30年并没有引发地震；我国东部地区地壳运动不很活跃，虽广泛开发地热资源，但多属水温在100℃以下的中低温地热资源，引发地震的风险更要低得多。安阳市地热开采深度不足2000 m，而且，开发量有限，一般不会引发地震，地震之虞的忧虑是缺乏科学依据的。

4 地热开发过程中的环境保护措施

安阳市地热资源如果过量开发，可能引发负效应，社会各界须高度重视。应采取以下措施，合理开发利用和保护地热资源，保障地热资源可持续利用。①确立地热资源矿产资源属性，制定完善的管理办法，实行统一管理，制定勘查、开发规划，逐步实施；②在开发布局上，重点是东部层状热储，开采深度小于2000 m，汤东断裂带应作控制性开发；③实行总量控制，综合利用，梯级开发，提高地热资源利用技术和利用水平；④建立区域地资源开发监督监测系统，开展动态预测预报；⑤提高环保意识，制定地热水废水达标排放标准及措施，减少环境污染；⑥积极推行地热尾水的回灌，确立地热回灌是地热开发的第一前提的观点，并制定相应制度。

面对 “地热潮”，应记取恩格斯100多年前的告诫： “我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。每一次胜利，在第一步都确实取得了我们预期的结果，但是在第二和第 三步都有了完全不同的、出乎预料的影响。常常把第一个结果取消了。

5 结论

安阳市地热资源集热、矿、水为一体，是具有广泛用途的新能源，有良好的开发前景。虽然，地热资源过量开发可能引发化学污染、热污染、地面沉降等环境问题，在敏感地带对地震活动性也可能有一定影响，但只要引起重视，采取措施，加强监测，实行 “立足保护，限制采量，综合利用，梯级开发”的方针，把地热回灌当做地热开发的第一前提，必能极大地消减地热开发的负效应，保障地热资源的可持续利用，发挥地热资源的社会效益、经济效益和环境效益。

公示

根据新闻出版总署 《关于开展新闻记者证核发情况自查工作并重申有关规定的紧急通知》（《2009》299号）、《新闻记者证管理办法》、《关于2009年换发新闻记者证的通知》、《关于期刊申领新闻记者证的有关通知》、《关于广播电影电视新闻单位申领新闻记者证的通知》要求，我单位中国矿业杂志社已对申领记者证人员的资格进行严格审核，现将我单位已领取新闻记者证人员名单进行公示，公示期2010年1月15日～2月15日。举报电话为010-88374940。全国新闻记者证管理及核验网络系统网址为htt p：//press.gapp.gov.cn。

已领取新闻记者证名单：陈颂今 宋 菲