油田生態環境論文

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1生態環境特征

從氣象、降水條件看，環渤海地區位于半干旱暖溫帶，年降雨量為500～700mm，地面蒸發量為1500～2000mm，蒸發量是降水量的3～4倍。降雨量主要集中在7～8月份，占全年降水量的50%～70%，常常出現春旱、夏澇和晚秋又旱的自然災害，土壤具有明顯的季節性積鹽和脫鹽的交替過程。從水文、地質條件看，黃河、海河和遼河等16條河流的入海口均在環渤海地區，因而該區域地勢多以濱海平原三角洲為主，海拔高程－1～10m之間。土壤受海洋侵蝕現象較重，土壤鹽分呈現從內陸向海濱逐漸增強的規律。從土壤、植被類型看，環渤海地區屬于濕潤－半濕潤海水浸漬鹽漬區，鹽漬過程先于成土過程，是在鹽漬淤泥的基礎上逐漸成陸發育而成。此外，土壤鹽分組成也具有地區差異。在黃河三角洲，土壤以鹽土為主，鹽分組成主要以Cl－和Na+為主，鹽含量為6～30g/kg，鹽土占土壤總面積的50%以上;而在遼河下游濱海三角洲的鹽漬土中則出現了少量SO42－［2］。黃河三角洲和遼河三角洲濱海地區是典型的生態脆弱區，植物種類較少，主要以濕生、水生和鹽生植物為建群種形成的群落在該區占據主要地位［6－8］。常見的植物群落類型主要有蘆葦(Phragmitescommunis)群落、鹽地堿蓬(Suaedasalsa)群落、檉柳(Tamarixchinensis)群落、獐毛(Aeluropuslittoralis)群落等。總體來看，由河流沖積形成的三角洲地區土壤的成土歷程短，熟化程度低，土壤養分少，但土壤含鹽量高，地表蒸發快，極易鹽堿化，生態系統自我調節能力較差。同時，該地區人類活動頻繁，對生態系統的擾動較大，因而，環渤海地區是典型的生態脆弱區。

2環渤海油田區開發歷史

目前，環渤海地區是我國重要的石油生產、加工基地，勝利、遼河和大港油田的開采時間均超過50年，最年輕的冀東油田開采年限也已達20年。以勝利油田為例，自1961年發現以來，目前擁有油井2萬余口，已累計生產原油8億余噸，主要工作面積達4．4萬平方公里。勝利油田在1987年產量突破3000萬噸后一直保持了9年，至今原油產量仍然保持在2500萬噸以上。冀東油田開發最晚，最初原油產量每年僅有18萬噸，而今年產量已達213萬噸，累計探明儲量17662萬噸，該油田目前已步入快速開采期，預計5～10年即可達到千萬噸油田的生產規模。石油的勘探與開發涉及面廣、涉及點多，需要占用大量土地。在油井建設過程中，主要涉及到鉆井、勘探、管線埋設以及道路建設等地面工程的占地用地問題。每口油井的井臺占用的土地面積約為400m2左右，油井位置一般較為分散，油井間以作業路面相連接，油田長期勘探、開發后的結果就是導致原本脆弱的環境更加破碎化。油田作業區污染物累積量逐年加大，環境自凈能力越來越弱，生態風險越來越高。

3油田開發對生態環境的影響

3．1油田開發對大氣的影響

濱海油田區稠油比例高，多采用蒸汽驅原油的開采方式。在鍋爐加熱和采油運輸過程中產生大量廢氣，然而針對油田伴生氣體處理的工藝設備配備不完善，技術工藝不成熟，無法實現對排出氣體的完全回收再利用。排放氣體中，總烴含量最大，大約占46．77%;其次是非甲烷總烴(non-methanehydrocarbon，NMHC)。這類物質易與油田的另一類特征污染物NOx發生化學反應，形成光化學煙霧，而光化學煙霧也是近年來霧霾的來源之一。據統計，勝利油田NMHC日排放量超標準值的2．6倍，遼河油田的日排放量超標準值的2．8倍。

3．2油田開發對地表植被的影響

在油田開發過程中，從前期的勘探到搭建井場采油，到后期的鋪設管道以及儲運集輸，油田井場及周邊的植被受到了極嚴重的破壞。長期高強度、無節制和大面積的石油開采造成了土地鹽堿化沙化、草場退化、濕地退化以及水質污染等眾多生態問題。勝利油田附近的草場面積已不足60年代的30%。大港油田開發區域，被石油破壞的植被達到了7萬多畝。植被大大減少的同時又伴隨著植物生產能力降低，生態系統植物多樣性減少，由于食物鏈底端的生產者減少，導致生態系統的總生物量減少，進而造成環境功能的衰退。而環渤海油田區處于生態脆弱區，生態系統抗干擾能力差。生態系統結構不穩定，對環境變化比較敏感，自我修復能力差，造成不可逆的生態破壞。

3．3油田開發對土壤環境的影響

土壤是油田生產過程中產生的眾多污染物的主要歸宿地。隨著開發時間的延長，土壤中污染物總量不斷累積。落地原油、泥漿和油砂等進入土壤后，會改變土壤的理化性質，土壤有機質組成發生變化，土壤通透性降低，對土壤微生物群落和區系結構產生顯著影響。據調查，勝利油田年均產生油泥在1×105噸以上，有些區塊土壤中石油含量達到了105．7g/kg，是臨界值(0．2g/kg)的528倍，對土壤生態系統產生嚴重影響。遼河油田也存在相似的污染狀況。

3．4油田開發對水體環境的影響

在油田生產過程中，井場作業、井管破裂和輸油管線穿孔均會造成原油泄漏進入水體。目前，環渤海地區的油田大部分已進入開采的暮年期，采出油綜合含水率都在90%以上，其中含有大量的石油類物質及采油過程中投加的表面活性劑、破乳劑等高分子采油助劑，其有機成分包括烷烴、芳烴、酚、酮、酯、酸、鹵代烴及含氮化合物等。采油廢水目前主要通過回注的方式加以利用，但并不能完全解決。油田開采對自然水體的危害是多方面的，石油類污染物可以在水面形成油膜，阻礙水氣交換，破壞了水體的溶氧過程，進而影響水質和水生生物的生存。污染物經長期累積和滲漏將進入地下水，導致地下水質量下降。此外，回注地下的污水也會通過土壤或注水井漏層(或套管破裂)滲漏，或因注水井注入層位淺，使注入水進入地下水，將使地下水利用價值降低甚至不能利用。

4油田現行污染物控制措施

4．1氣體污染物的控制措施

氣體污染物在油井井場、原油接轉站、聯合站、注水站和油田開發輔助工程及運輸過程中均有產生［14］。這類氣體污染物的控制幾乎涉及到油田生產的各個環節。然而，環渤海地區的油田多為老油田，設備較為陳舊，許多需密閉的流程仍為開放式生產，輕質烴揮發嚴重。例如，聯合站接收來自前線集輸站來油后，須經脫水、凈化和加溫處理，這個過程中會揮發出大量輕質油氣，如不加裝油氣回收裝置，這類氣體污染物將直接進入大氣環境中。此外，在原油煉制環節，每年會產生數千噸的火炬氣，主要成分為C2H6、C2H4和H2S等，這類氣體熱值較低，回收利用率僅有10%左右，煉廠一般是將其排放至火炬燃燒［25］。這種處置方式仍然會產生大量的溫室氣體，既不經濟，也不環保。

4．2土壤污染的控制措施

石油污染土壤的修復是近年來環境領域研究的熱點問題。從技術類型上可以分為物理修復、化學修復和生物修復技術。常用的物理、化學技術包括濃縮干化法、固液分離法、萃取分離法、電動力學修復法、熱處理和熱解吸技術以及化學破乳回收法等。物理、化學技術對治理高濃度的石油污染技術優勢明顯，但若用于中低濃度石油污染土壤則成本太高，還會造成二次污染的問題;生物修復的成本低、無二次污染，在處理低濃度污染土壤方面有明顯優勢，不足之處是污染物降解速率較低。在實際應用過程中，各類土壤修復技術的推廣并不順利。首先，土壤污染通常較為分散、濃度不均，通過挖掘、運輸對污染物集中處置成本過高，因此目前多采用原位處置的方式。原位處理的首選技術是生物修復技術，而環渤海地區的油田土壤多為鹽堿化土壤，鹽堿對生物技術的使用效果具有明顯的抑制作用。研究者通常采取壓堿、土質改良和增加地表植被等方式降低鹽堿帶來的影響。當前，這類技術仍以研究為主，國家尚未出臺油田污染土壤強制修復措施。

4．3水污染的控制措施

目前，多數濱海油田已進入中后期開采階段，多采用水驅來實現大規模生產，油田化學品的應用非常廣泛。采出油綜合含水率不斷提高，污水產出量不斷增加，已超過注水量的需求，不能全部用于回注;再加上有些區塊地層滲透率低，對注水水質要求很嚴，處理后的采油廢水達不到要求，只能注新鮮水;還有的地區采用注蒸汽采油，但采油污水處理后很難達到鍋爐水質標準。所以，相當一部分采油廢水必須要排放到環境中，而且必須達到國家排放標準，油田企業的污水處理壓力巨大。國內油田對含油污水處理的傳統方法主要有自然沉降、混凝沉降、氣浮和過濾等常規物理方法，一般可以滿足注水指標的條件。外排水還需經過深度處理才能排放，大多數油田外排廢水采用生化處理為主。這類技術可分為兩類，即利用好氧微生物作用的好氧法與利用厭氧微生物作用的厭氧法。但由于重組分的難降解性，更應該采用組合工藝。

4．4固體廢棄物的控制措施

油田生產過程中產生的固體廢棄物最主要的就是油泥砂。其主要來源包括接轉站、聯合站的油罐、沉降罐、污水罐和隔油池的底泥，含油污水處理設施、輕烴加工廠和天然氣凈化裝置等清除出來的油砂、油泥，鉆井、作業、管線穿孔而產生的落地原油及含油污泥等［30］。油田通常根據油泥來源對其進行不同處理，含油量20%～30%的油泥直接可以進入物化處理裝置回收原油，處理后的油泥一般用于建材生產;含油量10%左右的油泥砂可進入熱電廠焚燒發電;對于含水量在90%以上且含油量較低的油泥砂一般直接排入天然蒸發池，進行自然蒸發，而后集中至污泥干化場堆放。以勝利油田為例，每年通過各種途徑產生的油泥砂數量大約11萬噸，而目前通過各種方式處理的油泥砂的量僅占50%左右。

5我國濱海油田區環境綜合治理對策

5．1大力推行清潔生產

原油勘探開發、油氣集輸和煉油等作業過程不可避免會對環境產生影響。通過改進生產工藝，降低生產過程中各類污染物的產生及排放量，從源頭抓起，能夠減輕末端治理的壓力、。清潔生產著眼于污染預防，通過不斷地改善管理和技術水平，提高資源利用率，減少污染排放，將污染整體預防戰略持續地應用于生產全過程。新的形勢要求油田企業在加大環保投入的同時，轉變觀念，致力推行清潔生產，促進污染物的“零排放”。清潔生產模式已成為當前油田企業節能降耗、控制污染和轉變經濟增長方式的最佳途徑。

5．2實施嚴格的末端治理

按照我國現行的石油開采、加工技術和生產模式，尚無法實現生產過程污染物的“零排放”。因此，在現階段采油污水、油泥以及井場作業區的污染問題仍是亟待解決的環境問題。必須實行嚴格的末端治理措施，從政策上提高“偷排”、“漏排”的違法成本，加大對責任人和直接領導的處罰;對污染物處理實行政府計量補貼措施，提高油田企業治污的積極性和主動性;推行污染物資源化利用新技術和分類集中處理模式，實現污染物的資源化和無害化處理。

5．3加強植被恢復和生態建設

油田開發過程中對植被的破壞是非常大的。如20世紀80年代開發建設的孤東油田，是在潮上帶濕地上圍海建壩開辟出的68km2采油區，在開發初期打井、修路，動用了1．2×104m3土方，但開發后未進行綠化，致使地表裸露。在油田生產進入穩產階段后，通過種植紫穗槐、檉柳等對道路兩旁進行綠化，人工綠化加上自然植被恢復，綠化覆蓋率已達到30%～50%，生態環境有所改善［34］。因此應當注重施工后的地表修復和綠化，注意管道回填后地表的平整度，在工作空間內種植草坪和樹木，不僅可以美化環境，而且還可保護土壤結構。生態恢復工程的實施有助于緩解油田開發給生態環境帶來的嚴重損害，強化生態系統的自身調節能力和平衡作用。

5．4劃定生態紅線，制定生態脆弱區保護規范

2014年，環保部《國家生態保護紅線———生態功能基線劃定技術指南(試行)》，規定在自然生態服務功能、環境質量安全和自然資源利用等方面，實行嚴格保護的空間邊界與管理限值，以維護國家和區域生態安全及經濟社會可持續發展。生態脆弱區的保護工作被納入其中，環渤海地區的山東、遼寧、天津以及河北等地區陸續開展了生態紅線的劃定工作。以山東為例，此次劃定的紅線區范圍覆蓋全部渤海海域，紅線區共計73個(禁止開發區23個，限制開發區50個)，紅線區總面積達6534．42km2。在實際工作中，采油區的拓展極有可能涉及到紅線區內的限制開發區，因此，油田應該盡早建立生態脆弱區域保護措施，在開采過程中盡可能減小對區域內生態環境的破壞和擾動;同時，如果出現突發事故，應建立更為嚴格的修復措施，消除污染物，使被破壞區域盡快恢復原有生態功能。

作者:郭書海王加寧高永超李婷婷單位:中國科學院沈陽應用生態研究所山東省科學院生物研究所山東省應用微生物重點實驗室