引言

页岩气，作为一种从页岩层中开采出来的非常规天然气，由于其燃烧后主要产生一氧化碳、二氧化碳和水，基本属于绿色环保的清洁能源，将在满足未来能源需求方面起着重大作用。目前，页岩气开发已成为国际能源战略中的新亮点。我国页岩气富集地质条件优越，在南方、北方、西北和青藏等广大地区均有分布，页岩气开发前景广阔。然而，由于受页岩气分布分散等地质限制和水力压裂等技术的限制，页岩气在开发过程中带来了水资源消耗过度、环境污染等一系列问题，会影响人民群众的生命、健康和财产安全。那么，如何在生态文明建设的大背景下科学合理地开发页岩气，对有效解决我国能源短缺、改善我国能源结构，更好地实现经济效益、社会效益和生态效益的统一具有重大的现实意义。

1 充分认识我国页岩气开发对生态文明建设的重大意义

面对我国资源约束趋紧的现状，如何打破资源能源对我国社会主义建设事业的制约是当务之急。一方面我们要开发新的能源资源，另一方面我们必须大力推进生态文明建设。2013 年10 月30 日，国家能源局发布的《页岩气产业政策》明确“将页岩气开发纳入国家战略性新兴产业”^[1]，为我国页岩气的开发和利用指明了方向。加快页岩气的开发和利用，不仅可以推动我国能源结构变革，减少环境污染和生态破坏，实现美丽中国梦，而且可以从根源上缓解对石油等传统能源的大量需求，减少有害气体和温室气体的排放，为全球生态安全做出巨大贡献。

1.1 推进页岩气开发与利用，建设生态文明新时代

习近平总书记在致生态文明贵阳国际论坛2013 年年会的贺信中指出，“走向生态文明新时代，建设美丽中国，是实现中华民族伟大复兴的中国梦的重要内容”^[2]211，而大力推进页岩气的开发与利用则承载着建设美丽中国的美好愿景，是迈向生态文明建设新时代的重要途径。

建设自然美、生态美、生活美的美丽中国，一方面，要消除人与自然的紧张关系，杜绝向自然界排放有毒有害物质。页岩气正是人们基于环境的承载力范围的考量，为了减少和避免使用煤炭、石油等常规能源所带来的环境污染和生态破坏，实现人类的永续发展而勘探、开发出来的一种清洁、高效能源。相同能耗下，天然气比煤炭、石油污染物排放量要低得多^[3] （表 1）。所以加快页岩气这种非常规天然气的开发利用进程，加大页岩气利用强度以逐渐取代煤炭、石油，减少环境污染，是实现自然美、生态美的必然途径。

另一方面，生活美是建设美丽中国的根本出发点和最终落脚点。国务院副总理张高丽指出，推进生态文明建设，“首先要保障好人民群众的身心健康”^[4]626。加大页岩气的开发和利用，以解决损害群众健康的突出环境问题为重点，强化大气、水体、土壤等污染防治，保障老百姓喝上干净的水、呼吸新鲜的空气、吃上安全的食品、享受绿色的空间这一民生目标的实现，切实减少危害人民群众健康、安全的环境群体事件的发生，建设环境优美、人民生活幸福的美丽中国。

1.2 改善能源结构，推动低碳发展

2014 年7 月8 日，英国石油公司发布的《BP能源统计年鉴》显示，2013 年中国仍然是煤炭消费市场的主力军，煤炭在我国能源结构中的比重高达67%，石油占17.8%，原油加工量占全球总量的12.6%，仅次于美国，而天然气在我国能源结构中的比重仅为5.1%，远低于世界平均水平23.7%^[5]。由此可见，煤炭、石油等传统化石能源仍在我国能源结构中占据主体地位，在我国国民经济发展中扮演重要角色。然而，伴随着煤炭、石油等传统化石能源的开采、运输、加工和利用，会出现一系列的环境污染和生态破坏问题：煤炭、石油等矿物燃料的大量燃烧会释放出大量的CO、SO₂ 等多种有毒有害气体，损害人民群众生命健康；产生的SO₂ 气体会导致全球温室效应，两极冰川融化，海平面上升，影响人类的可持续发展；硫化气体的大量排放还会通过全球大气循环和水循环，形成大面积的酸雨，加重土壤酸化，危害全球动、植物生态系统。党的“十八大”提出要大力推进生态文明建设，“着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展”^[6]39。因此加快推进我国页岩气的产业化和规模化步伐，扩大清洁、高效的页岩气的使用范围，加大页岩气供应力度，优化页岩气使用方式，不仅可以降低我国对煤炭、石油等传统能源的依赖程度，缓解我国能源储量不足与经济社会发展对能源需求巨大之间的矛盾，保护我国的能源安全，而且可以加速我国节能减排进程，推动高能耗、高污染、高排放的传统生产方式的转变，加快产业结构调整，改善传统能源结构，降低环境污染，走出一条低碳、绿色、可持续发展的道路，“为子孙后代留下天蓝、地绿、水清的生产生活环境”^[2]211。

1.3 推动节能减排，保护全球生态

气候变暖事关人类生存和发展大计，全球持续升温会造成全球生态系统紊乱，威胁人类的可持续发展，因此成为当今国际社会热点议题之一。2014年1 月跨国石油巨头BP 在北京发布《BP2035 世界能源展望》，对经合组织、非经合组织未来20 年的二氧化碳排放量进行了预测^[7] （图 1）。

由图 1 可知，从1965 年到2035 年，由于能源需求的不断增加导致二氧化碳排放呈逐年上升趋势，预计到2035 年二氧化碳排放量将会接近40 亿吨。而随着全球能源结构的变化，尤其是页岩气等非常规天然气能源的广泛使用，加上限制排放的政策趋于严格，预计在未来20 年时间里，美国、欧盟等经合组织经济体的二氧化碳排放量将会显著下降。

国与世界各国同处一个地球，中国作为碳排放大国，如何扭转二氧化碳等温室气体排放量居高不下的趋势，是中国现在以至未来相当长的时期内必须要解决的首要问题。中国节能减排目标的实现，不仅符合全球利益，是人类可持续发展的需要，而且节能减排目标的顺利实施将为保护全球生态环境做出积极贡献。国务院印发的《“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》指出，到2015 年，把全国二氧化硫排放总量控制在2 086.4 万吨，比2010 年的2 267.8 万吨下降8%，氮氧化物排放总量控制在2 046.2 万吨，比2010 年的2273.6 万吨下降10%^[8]。为了实现“十二五”规划提出的节能减排目标，页岩气的开发和利用必须在中国未来20 年内保持快速发展。国家应加快对页岩气的评价工作，积极开展对海相页岩和陆相页岩的地质评价，优选一批成藏有利区进行勘探和研究，使页岩气成为我国能源结构优化和低碳经济发展的重要武器。

2 我国页岩气开发中存在的环境问题

目前，我国的页岩气开发利用还处于起步阶段，由于页岩气本身的分散性特征以及储气地区复杂的地质结构，导致页岩气开采过程中可能会对当地的自然生态系统造成一定的破坏。同时，由于受水力压裂等开采技术的限制，导致水体污染、大气污染等一系列的环境污染问题相伴而生。国务院副总理张高丽指出：“全面认识我国生态文明建设的成就和存在的问题，才能激发强烈的忧患意识和责任意识”^[4]627。全面、深刻地认识页岩气开发过程中所产生的环境问题，警惕它给我们带来的生态威胁，才能激发我们去弥补这些缺陷，推进生态文明建设取得新进展。

2.1 用水需求量大，水体污染严重

页岩气开发过程中所使用的水平钻井技术和水力压裂技术因其所具有的优势而成为当前使用最广泛的技术。但不可忽视的是，这两种技术会造成对水资源的大量消耗。研究表明，一口页岩气水平井需要消耗大量的水资源，仅在开采过程中水资源的消耗就达50%~70%^[9] （表 2）。

我国属于世界上水资源紧缺的国家之一，西北地区尤其缺水，但恰好我国西北地区的页岩气储量十分丰富。如果大规模开采，势必为我国水资源紧缺的局面雪上加霜，并且大量消耗地表水和地下水，会造成地下水资源枯竭，导致含水层储水能力减弱，水体质量总体下滑，威胁当地的生态系统的稳定与平衡，影响水资源的可持续发展。

页岩气的开发不仅会造成水资源的大量消耗，更可能带来水资源的严重污染，严重影响水资源的可持续发展。在页岩气开采过程中，常规钻井作业或意外井喷都会带来大量的有毒有害物质，尤其是在常规钻井作业过程中所使用的压裂液中基本都添加有种类繁复的化学药剂^[10] （表 3）。水力压裂过程中，压裂液中的有毒有害物质可能会通过地质缝隙混入到地下水中，水力压裂结束后，压裂液会被抽回地表，如果处理不当，就会污染地表水。我国很大一部分页岩气分布在河流、水网密布的地区，如果对页岩气的产出液、压裂液的处理稍有疏忽，则可能严重污染河流、湖泊和地下水资源，给水生态系统带来难以预计的灾难。

2.2 温室气体逃逸，降低大气质量

美国的Robert W Howarth 和Enee Santoro 以及Anthony Ingraffea 三位研究学者在《ClimaticChange》期刊上发文指出，页岩气是比常规天然气更容易泄漏的一种气体，尤其是在完井钻穿气孔时泄漏量会大幅增加^[11] （表 4）。

页岩气的泄漏主要有人为和地质构造两种原因。一方面，由于完井工艺的缺陷或者对页岩气的开采过程监管不力，会造成页岩气人为泄漏。一般而言，当一个页岩气深井完钻后，从地表到地下深层会形成一个自上而下的通道，如果开采过程中钻井或完井不当，会造成大量页岩气逃逸；再者，如果对开采完毕的废弃井缺乏科学封堵，也可能导致废余页岩气自然上溢。更有甚者，如遇钻井机器出现故障、运输装载设备出现泄漏等突发意外，则可能出现大面积的页岩气泄漏。另一方面，页岩气一般在盖层之下开采，形成一个封闭性极高的小区域，但由于页岩气分布地区的地质结构十分复杂，可能存在一些尚未被发现的断裂、盖层扩散裂隙等地质构造，破坏了盖层的完整性，在水力裂压所形成的高压环境下，部分页岩气可能从断裂、裂隙泄漏，并且由地下含水层一直逃逸到大气中去。

页岩气的主要成分是甲烷（CH₄）。甲烷是造成全球变暖的主因。美国宇航局（NASA）戈达德太空研究所负责人Hansen J 认为，“造成全球变暖的主要因素是CH₄ 而不是CO₂”^[12]。大量科学实验表明，以单位分子和单位质量计算，每分子CH₄ 的温室增温潜力是CO₂ 的21~22 倍^[13]，因此无论从短期还是长期来看，甲烷对全球的温室效应都应当引起我们的高度重视。温室效应不仅会降低全球大气质量，而且对自然生态系统产生重大影响，如海平面升高、冰川融化，河（湖）结冰推迟与提早融化、动植物生长范围向高海拔地区迁移，珍稀动植物数量锐减、热带所占纬度扩展，草原和荒漠增加、森林减少等一系列问题。

2.3 轻微地震频发，威胁人民安全

美国地震专家麦盖尔（Arthur McGarr）曾发文指出：“水力压裂和处置井引发的地震，地表有震感，因为冲击波或液体释放会扭曲以前存在的断层”^[14]。一般而言，由于水力压裂技术要求把高压水通过钻杆注入地下1 500~3 000 米以冲击页岩层而使其爆裂岩层，出现裂缝，从而使页岩气从裂缝中被开采出来。水力压裂作业具有规模化特征，如果开发井位十分密集，在反复的压裂过程中，高压液体自上而下注入页岩层，会使页岩产生许多裂缝，使页岩的抗压强度减小，从而引起地面沉陷、山体塌陷、滑坡等地质灾害发生，最危险的是“当压裂液注入深井，可能会导致地层应力不稳定，从而产生微震”^[15]。目前，美国一些学者认为：虽然水力压裂法会带来一些小规模的地震，但页岩气开发过程中对污水的处理才是引发更大规模地震的罪魁祸首。2013 年7 月美国环境工程专家R D Vidic 等人在《Science》杂志上发表其研究结果，指出“水力压裂法的废水注入会带来更显著的地震风险”^[16]，自2010~2012 年间，美国中部、东部发生了近300 次地震，且都大于里氏3 级^[17] （图 2）。

研究表明，这些地震都与页岩气开发过程中的污水处理有关。页岩气污水作为高压流体通过蒸汽涡轮机被压入深井中，高压流体会挤开平面断层，释放相邻页岩，诱发断层滑动，最终引发比水力压裂更大规模的地震。地震是一种破坏力极强的地质灾害，它不但会导致山崩地裂、房屋倒塌、人畜伤亡，还会伴生火灾、暴雨、滑坡、泥石流、瘟疫等次生灾害，严重危害人民群众的生命、财产安全，而且对于大规模地震而言，堰塞湖的形成会改变原有的水生态系统，水的局部滞留会导致水质恶化，动植物尸体腐化以及震后所用的消毒液会在暴雨的冲刷下进入河流、湖泊、土壤，造成生物水、陆生存环境被破坏，动植物多样性减少，对自然生态系统造成难以弥补的伤害。

3 重视我国页岩气开发的生态路径

习近平总书记指出，“生态环境保护是功在当代、利在千秋的事业”^[2]208。下决心把环境污染治理好，下力气把生态环境建设好，切实重视我国页岩气开发的生态路径，走生态文明建设之路，是我国页岩气开发必须要解决的重要问题。

3.1 加大页岩气开发环保宣传，增强环保意识

党的十八大要求我们“加强生态文明宣传教育，增强全民节约意识、环保意识、生态意识，形成合理消费的社会风尚，营造爱护生态环境的良好风气”^[6]41。页岩气作为一种新兴的非常规能源，人们对它的开发与环境保护之间的关系认识还不够，因此，对于全面认识页岩气的经济价值、政治价值、社会价值和生态价值，积极开展页岩气开发环境保护教育和宣传，提升公众的节约、生态环保意识，形成全民参与环保的良好社会风尚，还有很长的路要走。第一，要明确页岩气资源的不可再生性，树立节约意识。虽然我国的页岩气储量丰富，开发潜力巨大，但毕竟属于不可再生资源，所以我们必须本着对子孙后代高度负责的态度，将生态价值观和高校环保教育、页岩气行业教育结合起来，在相关课程和职业培训中渗透对页岩气这种新兴不可再生资源的教育，加强页岩气开发利用过程中环境保护的教育理论研究，积极探索教育规律，强化教育成果，构建教育理论体系。同时，加强页岩气开发利用过程中环境保护的理论研究，为环境保护提供理论支撑，最终让每一位社会成员认识到页岩气并不是取之不尽用之不竭的资源，自觉形成节约意识，反对挥霍浪费，在全社会范围内形成健康、绿色的消费观念。

第二，要重视页岩气信息的发布方式，丰富传播渠道。页岩气信息多渠道、及时发布，是公众了解页岩气开发利用工程中环境保护状况的窗口，也是提高公众参与环境保护意识的重要途径。各级政府环保部门要严肃新闻发言人制度，定期发布环境状况白皮书，尤其对事关人民群众生命、健康、财产安全的重大突发环境事件要第一时间向全社会发布。另外，充分利用报纸、广播、电视、网络等不同传播渠道，进行环境信息传播，健全新闻媒体信息发布、报道责任追究制度，杜绝虚假信息和不实报道现象。积极培育环保社会组织，引导环保组织有序参与我国生态文明建设事业，充分发挥环保社会组织对政府环保工作的监督，充分调动每位社会成员对我国生态文明建设事业的参与热情，增强公众对页岩气开发利用过程中环境保护问题的关注度，提高生态环保意识。

3.2 创新页岩气开发绿色技术，推动国际合作

党的十八大提出：“推动能源生产和消费革命，控制能源消费总量，加强节能降耗，支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展，确保国家能源安全”^[6]40。推动页岩气生产革命，缓解国家能源压力，保障国家能源安全，必须以绿色环保技术为先导，克服页岩气开发过程中的技术障碍。同时加强与国际大型能源公司的交流与合作，努力“形成节约资源、保护环境的空间结构、产业结构、生产方式、生活方式”^[18]，建设生态文明强国。

邓小平说过：“科学技术是第一生产力”^[19]，页岩气开发绿色环保技术的重大突破和创新，对消除页岩气传统开采工艺对环境的负面影响意义重大。在页岩气勘探阶段，要发展资源评价技术，改变原有的仅仅依据矿床的地质、储量就盲目开采的做法，必须对勘探阶段所取得的页岩气储量、区域地质条件以及当地的生态环境状况等综合信息进行全面分析，提高页岩气开发的科学性；在页岩气开采阶段，要加强对水平钻井、水力压裂、裂缝综合检测等关键核心技术进行突破和创新，尤其是要解决水力压裂技术需水量大、污染水体和大气的难题，改善压裂液成分或者以其他零污染流体取代压裂液，重点研发清洁压裂技术。加强科研院校人才培训，搭建校企合作平台，促进国家能源页岩气研发中心建设和页岩气重点项目建设，形成产、学、研合作的长效机制。

习近平总书记在致生态文明贵阳国际论坛2013 年年会的贺信中呼吁，我国要“同世界各国深入开展生态文明领域的交流合作，推动成果共享，携手共建生态良好的地球美好家园”^[2]212。一方面由于我国页岩气开发还处于摸索起步阶段，仅仅掌握了页岩气开发的基本技术，所以我们必须加强对钻井、压裂等核心技术的创新，研发配套生产仪器，以增加页岩气产量和降低开采成本。另一方面，一花独放不是春，百花齐放春满园。我们要定期与国外政府、公司间开展页岩气开发管理经验交流，加强资金、技术等方面的合作，共同关注页岩气开发前沿与热点信息，推动科研成果共享，共筑美丽地球。

3.3 完善页岩气开发制度建设，加强环境监管

党的十八届三中全会指出：“用制度保护生态环境”^[20]。我国页岩气开发正处于起步阶段的国情决定了我国尚未制定专门的制度以规制页岩气开发利用活动，为了避免我国走上西方发达国家“先污染后治理”的工业化老路，大力推进社会主义生态文明建设，我们必须在制度上下大功夫，为我国狂奔的页岩气革命套上“制度缰绳”。

首先，完善页岩气开发评价体系。改变仅以经济效益作为对页岩气开发活动成果评价的唯一指标的作法，充分认识到页岩气开发对于能源安全和生态保护的价值，把资源消耗、环境损害、生态效益等体现生态文明建设状况的指标纳入页岩气开发利用评价体系，按照生态文明建设的要求设立页岩气开发目标并层层分解，建立目标体系。科学制定页岩气开发环境保护考核办法，力求考核全面。建立页岩气开发环境保护奖惩机制，树立环保典型，最终实现页岩气开发的经济效益、社会效益和生态效益的有机统一。

其次，改革页岩气开发中的环境管理体制。根据“十二五”规划确定的主要污染物总量控制指标，将水污染、大气污染等页岩气开发过程中出现的污染物总量减排指标分解落实到勘探、开发、运输、使用各个具体环节，建立页岩气开发过程中所有污染物排放总量控制制度；建立公平高效、覆盖面广的污染物排放许可制度，要求各页岩气开采单位必须持证排污、按证排污；根据页岩气开采地区的环境承载能力划定生态红线，当大量消耗水资源，污染物排放超出这一红线时提出警告，建立和完善资源环境承载能力监测预警制度。

最后，完善页岩气开发后的生态补偿制度和环境责任追究制度。我国的页岩气储量丰富地区大多属于缺水的西北地区或生态系统十分复杂的南方地区，那么就必须建立体现生态价值、代际补偿的生态补偿制度，实现谁污染谁补偿、谁受益谁补偿；建立领导干部生态环境损害责任追究制度，改变长期以来形成的以GDP 论英雄的政绩观和干部选拔制度，对于领导干部在页岩气的勘探、开发等环节所做的决策都要进行评估，对于造成严重环境事故的要追究责任，而且要终身追究。

4 结语

总之，加强页岩气开发不仅能有效维护我国的能源安全，而且能为全面建设小康社会不断巩固能源基础。但是，在生态文明建设的大背景下，我们又必须直面页岩气开发所带来的环境污染和生态破坏问题，充分认识到“如果不计代价，片面追求经济增长,必然导致能源资源约束突出，生态环境破坏严重,人与自然关系紧张,反过来影响人与人、人与社会的和谐”^[21]。因此，我们绝不以牺牲环境为代价换取页岩气资源，我国页岩气开发必须走生态文明之路。