2009年底以來，中國一直積極推動頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開發(fā)然而，目前中國各方面都將注意力集中在如何保障和促進頁巖氣資源的勘探開發(fā)技術(shù)和政策上，忽略了頁巖氣資源開發(fā)可能帶來的水資源挑戰(zhàn)、環(huán)境影響及其相應的防治和管理措施等問題。

根據(jù)國土部統(tǒng)計，截至2014年7月底，我國頁巖氣開發(fā)累計鉆井僅400口，不及美國頁巖氣鉆井數(shù)的1%，尚未形成規(guī)模，對其環(huán)境的重要影響還尚未充分顯現(xiàn)，但其對環(huán)境未來的影響不容忽視，加上我國在頁巖氣開發(fā)方面環(huán)境法律及配套法規(guī)缺失，尚沒有出臺頁巖氣開發(fā)相關(guān)的環(huán)評導則，亟需認清頁巖氣開發(fā)對環(huán)境的潛在影響，這對于我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)能否順利發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。

頁巖氣開采的潛在影響也是公眾和社區(qū)關(guān)注的主題。擔憂主要集中在：①開發(fā)過程需要消耗大量水；②由于管道的不密封性、壓裂液等造成水污染；③存儲與運輸過程中甲烷的泄漏將加劇溫室效應；④開發(fā)過程將可能誘發(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、交通問題等將影響居民的日常生活。下面分別對這6方面的影響一一分析。

大量消耗水資源

頁巖氣開發(fā)最具爭議的問題之一就是水力壓裂工藝在短期內(nèi)對水資源的大量消耗。在開采頁巖氣時，水主要用于水平井鉆探和水力壓裂。水平井鉆探過程中需要水來清除沙礫、冷卻鉆頭和控制鉆探壓力，其用水量在6～60萬加侖（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、沙子和化學品的流體，以破裂頁巖層。在15～30天的壓裂期中，平均每口井的需水量在200～500萬加侖（約7500～19000立方米）之間。以ChesapeakeEnergy單井450萬加侖（約17000立方米）的耗水量為例，壓裂一口井的需水量相當于10萬中國城鎮(zhèn)居民1天的用水總量（按2010年全國城鎮(zhèn)居民日均生活用水量171升計）。

中國頁巖氣儲量豐富的地區(qū)，大多數(shù)也是季節(jié)性缺水嚴重的地區(qū)。2010年，擁有我國40%頁巖氣儲備的西南地區(qū)5個省份（四川、重慶、貴州、云南和廣西），卻遭受了持續(xù)6個月的嚴重干旱災害。雖然華北和東北地區(qū)擁有26%的頁巖氣資源，但總體上該地區(qū)水資源匱乏。長江下游和東南地區(qū)水資源較為豐富，但僅擁有18%的頁巖氣儲備。2013年，中國陜西北部地區(qū)近期在試開采的過程中就遇到了麻煩，致使當?shù)毓賳T不得不暫時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。在頁巖氣開發(fā)過程中，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爭，很可能影響當?shù)厮锏纳?、漁業(yè)、城市和工業(yè)用水等，并可能迅速升級為社會矛盾或社會沖突，對頁巖氣開發(fā)企業(yè)造成更大程度的不確定性以及企業(yè)聲譽風險。此外，頁巖氣開采也會影響當?shù)厮骱秃吹募竟?jié)性徑流變化。

因此，頁巖氣能否成功開發(fā)的一個關(guān)鍵因素是，在不干擾當?shù)厣a(chǎn)、生活正常用水的前提下，當?shù)厮Y源的供水能力是否能夠滿足頁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）和少量化學添加劑配制成，其中水和砂粒含量一般為99%左右，化學添加劑含量約為1%。同時，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，可能對環(huán)境造成污染。

用于高壓液中的化學添加劑有250余種，美國能源部總結(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氣藏巖層的破壞。除了含有高壓液體中的化學添加劑成分外，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。在頁巖氣行業(yè)廣泛使用的數(shù)百種化學品中，至少有29種對人類健康存在潛在威脅，其中13種屬于致癌物質(zhì)。

我國頁巖氣水平井用油基鉆井液鉆水平段，油基鉆井液屬于危險品，而且含油鉆屑等廢棄物屬于危險廢棄物，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，他們不斷實施越來越嚴格的含油廢棄物排放標準，陸上作業(yè)的廢棄物要求送往指定地點處理，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%）在壓力釋放后會回流至地表，即返排廢水（flowback water）。根據(jù)不同地區(qū)的頁巖氣儲存構(gòu)造，返排廢水總量在42萬～250萬加侖之間（大約1600～9500立方米），這部分廢水除了含有化學添加劑、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，由于頁巖氣層也賦存了油和地下水，在生產(chǎn)過程中也會存在生產(chǎn)廢水排放（produced water）。廢水排放量與頁巖氣田的地質(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到數(shù)百萬加侖。生產(chǎn)廢水的污染物濃度很高，如COD濃度是國家污水綜合排放一級標準限值的數(shù)百倍，且隨著開采時間逐步增加。

水力壓裂過程中，來自氣井中的甲烷、重金屬、放射性物質(zhì)、壓裂液和其他污染物可能會通過多種潛在的途徑，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，也可能因頁巖氣采氣管道質(zhì)量問題或操作不當而破裂和空洞，化學物質(zhì)也會泄漏到地下水層中，污染河流、湖泊、蓄水層等水資源。而且水力壓裂過程完成之后，大部分壓裂液回流到地面，這些有毒污水先儲存在現(xiàn)場，然后再轉(zhuǎn)移到污水處理廠或回收再利用，過程中可能滲入地下或隨雨季到來外溢，進而污染地下水。