油田生态环境论文

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1生态环境特征

从气象、降水条件看，环渤海地区位于半干旱暖温带，年降雨量为500～700mm，地面蒸发量为1500～2000mm，蒸发量是降水量的3～4倍。降雨量主要集中在7～8月份，占全年降水量的50%～70%，常常出现春旱、夏涝和晚秋又旱的自然灾害，土壤具有明显的季节性积盐和脱盐的交替过程。从水文、地质条件看，黄河、海河和辽河等16条河流的入海口均在环渤海地区，因而该区域地势多以滨海平原三角洲为主，海拔高程－1～10m之间。土壤受海洋侵蚀现象较重，土壤盐分呈现从内陆向海滨逐渐增强的规律。从土壤、植被类型看，环渤海地区属于湿润－半湿润海水浸渍盐渍区，盐渍过程先于成土过程，是在盐渍淤泥的基础上逐渐成陆发育而成。此外，土壤盐分组成也具有地区差异。在黄河三角洲，土壤以盐土为主，盐分组成主要以Cl－和Na+为主，盐含量为6～30g/kg，盐土占土壤总面积的50%以上;而在辽河下游滨海三角洲的盐渍土中则出现了少量SO42－［2］。黄河三角洲和辽河三角洲滨海地区是典型的生态脆弱区，植物种类较少，主要以湿生、水生和盐生植物为建群种形成的群落在该区占据主要地位［6－8］。常见的植物群落类型主要有芦苇(Phragmitescommunis)群落、盐地碱蓬(Suaedasalsa)群落、柽柳(Tamarixchinensis)群落、獐毛(Aeluropuslittoralis)群落等。总体来看，由河流冲积形成的三角洲地区土壤的成土历程短，熟化程度低，土壤养分少，但土壤含盐量高，地表蒸发快，极易盐碱化，生态系统自我调节能力较差。同时，该地区人类活动频繁，对生态系统的扰动较大，因而，环渤海地区是典型的生态脆弱区。

2环渤海油田区开发历史

目前，环渤海地区是我国重要的石油生产、加工基地，胜利、辽河和大港油田的开采时间均超过50年，最年轻的冀东油田开采年限也已达20年。以胜利油田为例，自1961年发现以来，目前拥有油井2万余口，已累计生产原油8亿余吨，主要工作面积达4．4万平方公里。胜利油田在1987年产量突破3000万吨后一直保持了9年，至今原油产量仍然保持在2500万吨以上。冀东油田开发最晚，最初原油产量每年仅有18万吨，而今年产量已达213万吨，累计探明储量17662万吨，该油田目前已步入快速开采期，预计5～10年即可达到千万吨油田的生产规模。石油的勘探与开发涉及面广、涉及点多，需要占用大量土地。在油井建设过程中，主要涉及到钻井、勘探、管线埋设以及道路建设等地面工程的占地用地问题。每口油井的井台占用的土地面积约为400m2左右，油井位置一般较为分散，油井间以作业路面相连接，油田长期勘探、开发后的结果就是导致原本脆弱的环境更加破碎化。油田作业区污染物累积量逐年加大，环境自净能力越来越弱，生态风险越来越高。

3油田开发对生态环境的影响

3．1油田开发对大气的影响

滨海油田区稠油比例高，多采用蒸汽驱原油的开采方式。在锅炉加热和采油运输过程中产生大量废气，然而针对油田伴生气体处理的工艺设备配备不完善，技术工艺不成熟，无法实现对排出气体的完全回收再利用。排放气体中，总烃含量最大，大约占46．77%;其次是非甲烷总烃(non-methanehydrocarbon，NMHC)。这类物质易与油田的另一类特征污染物NOx发生化学反应，形成光化学烟雾，而光化学烟雾也是近年来雾霾的来源之一。据统计，胜利油田NMHC日排放量超标准值的2．6倍，辽河油田的日排放量超标准值的2．8倍。

3．2油田开发对地表植被的影响

在油田开发过程中，从前期的勘探到搭建井场采油，到后期的铺设管道以及储运集输，油田井场及周边的植被受到了极严重的破坏。长期高强度、无节制和大面积的石油开采造成了土地盐碱化沙化、草场退化、湿地退化以及水质污染等众多生态问题。胜利油田附近的草场面积已不足60年代的30%。大港油田开发区域，被石油破坏的植被达到了7万多亩。植被大大减少的同时又伴随着植物生产能力降低，生态系统植物多样性减少，由于食物链底端的生产者减少，导致生态系统的总生物量减少，进而造成环境功能的衰退。而环渤海油田区处于生态脆弱区，生态系统抗干扰能力差。生态系统结构不稳定，对环境变化比较敏感，自我修复能力差，造成不可逆的生态破坏。

3．3油田开发对土壤环境的影响

土壤是油田生产过程中产生的众多污染物的主要归宿地。随着开发时间的延长，土壤中污染物总量不断累积。落地原油、泥浆和油砂等进入土壤后，会改变土壤的理化性质，土壤有机质组成发生变化，土壤通透性降低，对土壤微生物群落和区系结构产生显著影响。据调查，胜利油田年均产生油泥在1×105吨以上，有些区块土壤中石油含量达到了105．7g/kg，是临界值(0．2g/kg)的528倍，对土壤生态系统产生严重影响。辽河油田也存在相似的污染状况。

3．4油田开发对水体环境的影响

在油田生产过程中，井场作业、井管破裂和输油管线穿孔均会造成原油泄漏进入水体。目前，环渤海地区的油田大部分已进入开采的暮年期，采出油综合含水率都在90%以上，其中含有大量的石油类物质及采油过程中投加的表面活性剂、破乳剂等高分子采油助剂，其有机成分包括烷烃、芳烃、酚、酮、酯、酸、卤代烃及含氮化合物等。采油废水目前主要通过回注的方式加以利用，但并不能完全解决。油田开采对自然水体的危害是多方面的，石油类污染物可以在水面形成油膜，阻碍水气交换，破坏了水体的溶氧过程，进而影响水质和水生生物的生存。污染物经长期累积和渗漏将进入地下水，导致地下水质量下降。此外，回注地下的污水也会通过土壤或注水井漏层(或套管破裂)渗漏，或因注水井注入层位浅，使注入水进入地下水，将使地下水利用价值降低甚至不能利用。

4油田现行污染物控制措施

4．1气体污染物的控制措施

气体污染物在油井井场、原油接转站、联合站、注水站和油田开发辅助工程及运输过程中均有产生［14］。这类气体污染物的控制几乎涉及到油田生产的各个环节。然而，环渤海地区的油田多为老油田，设备较为陈旧，许多需密闭的流程仍为开放式生产，轻质烃挥发严重。例如，联合站接收来自前线集输站来油后，须经脱水、净化和加温处理，这个过程中会挥发出大量轻质油气，如不加装油气回收装置，这类气体污染物将直接进入大气环境中。此外，在原油炼制环节，每年会产生数千吨的火炬气，主要成分为C2H6、C2H4和H2S等，这类气体热值较低，回收利用率仅有10%左右，炼厂一般是将其排放至火炬燃烧［25］。这种处置方式仍然会产生大量的温室气体，既不经济，也不环保。

4．2土壤污染的控制措施

石油污染土壤的修复是近年来环境领域研究的热点问题。从技术类型上可以分为物理修复、化学修复和生物修复技术。常用的物理、化学技术包括浓缩干化法、固液分离法、萃取分离法、电动力学修复法、热处理和热解吸技术以及化学破乳回收法等。物理、化学技术对治理高浓度的石油污染技术优势明显，但若用于中低浓度石油污染土壤则成本太高，还会造成二次污染的问题;生物修复的成本低、无二次污染，在处理低浓度污染土壤方面有明显优势，不足之处是污染物降解速率较低。在实际应用过程中，各类土壤修复技术的推广并不顺利。首先，土壤污染通常较为分散、浓度不均，通过挖掘、运输对污染物集中处置成本过高，因此目前多采用原位处置的方式。原位处理的首选技术是生物修复技术，而环渤海地区的油田土壤多为盐碱化土壤，盐碱对生物技术的使用效果具有明显的抑制作用。研究者通常采取压碱、土质改良和增加地表植被等方式降低盐碱带来的影响。当前，这类技术仍以研究为主，国家尚未出台油田污染土壤强制修复措施。

4．3水污染的控制措施

目前，多数滨海油田已进入中后期开采阶段，多采用水驱来实现大规模生产，油田化学品的应用非常广泛。采出油综合含水率不断提高，污水产出量不断增加，已超过注水量的需求，不能全部用于回注;再加上有些区块地层渗透率低，对注水水质要求很严，处理后的采油废水达不到要求，只能注新鲜水;还有的地区采用注蒸汽采油，但采油污水处理后很难达到锅炉水质标准。所以，相当一部分采油废水必须要排放到环境中，而且必须达到国家排放标准，油田企业的污水处理压力巨大。国内油田对含油污水处理的传统方法主要有自然沉降、混凝沉降、气浮和过滤等常规物理方法，一般可以满足注水指标的条件。外排水还需经过深度处理才能排放，大多数油田外排废水采用生化处理为主。这类技术可分为两类，即利用好氧微生物作用的好氧法与利用厌氧微生物作用的厌氧法。但由于重组分的难降解性，更应该采用组合工艺。

4．4固体废弃物的控制措施

油田生产过程中产生的固体废弃物最主要的就是油泥砂。其主要来源包括接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐和隔油池的底泥，含油污水处理设施、轻烃加工厂和天然气净化装置等清除出来的油砂、油泥，钻井、作业、管线穿孔而产生的落地原油及含油污泥等［30］。油田通常根据油泥来源对其进行不同处理，含油量20%～30%的油泥直接可以进入物化处理装置回收原油，处理后的油泥一般用于建材生产;含油量10%左右的油泥砂可进入热电厂焚烧发电;对于含水量在90%以上且含油量较低的油泥砂一般直接排入天然蒸发池，进行自然蒸发，而后集中至污泥干化场堆放。以胜利油田为例，每年通过各种途径产生的油泥砂数量大约11万吨，而目前通过各种方式处理的油泥砂的量仅占50%左右。

5我国滨海油田区环境综合治理对策

5．1大力推行清洁生产

原油勘探开发、油气集输和炼油等作业过程不可避免会对环境产生影响。通过改进生产工艺，降低生产过程中各类污染物的产生及排放量，从源头抓起，能够减轻末端治理的压力、。清洁生产着眼于污染预防，通过不断地改善管理和技术水平，提高资源利用率，减少污染排放，将污染整体预防战略持续地应用于生产全过程。新的形势要求油田企业在加大环保投入的同时，转变观念，致力推行清洁生产，促进污染物的“零排放”。清洁生产模式已成为当前油田企业节能降耗、控制污染和转变经济增长方式的最佳途径。

5．2实施严格的末端治理

按照我国现行的石油开采、加工技术和生产模式，尚无法实现生产过程污染物的“零排放”。因此，在现阶段采油污水、油泥以及井场作业区的污染问题仍是亟待解决的环境问题。必须实行严格的末端治理措施，从政策上提高“偷排”、“漏排”的违法成本，加大对责任人和直接领导的处罚;对污染物处理实行政府计量补贴措施，提高油田企业治污的积极性和主动性;推行污染物资源化利用新技术和分类集中处理模式，实现污染物的资源化和无害化处理。

5．3加强植被恢复和生态建设

油田开发过程中对植被的破坏是非常大的。如20世纪80年代开发建设的孤东油田，是在潮上带湿地上围海建坝开辟出的68km2采油区，在开发初期打井、修路，动用了1．2×104m3土方，但开发后未进行绿化，致使地表裸露。在油田生产进入稳产阶段后，通过种植紫穗槐、柽柳等对道路两旁进行绿化，人工绿化加上自然植被恢复，绿化覆盖率已达到30%～50%，生态环境有所改善［34］。因此应当注重施工后的地表修复和绿化，注意管道回填后地表的平整度，在工作空间内种植草坪和树木，不仅可以美化环境，而且还可保护土壤结构。生态恢复工程的实施有助于缓解油田开发给生态环境带来的严重损害，强化生态系统的自身调节能力和平衡作用。

5．4划定生态红线，制定生态脆弱区保护规范

2014年，环保部《国家生态保护红线———生态功能基线划定技术指南(试行)》，规定在自然生态服务功能、环境质量安全和自然资源利用等方面，实行严格保护的空间边界与管理限值，以维护国家和区域生态安全及经济社会可持续发展。生态脆弱区的保护工作被纳入其中，环渤海地区的山东、辽宁、天津以及河北等地区陆续开展了生态红线的划定工作。以山东为例，此次划定的红线区范围覆盖全部渤海海域，红线区共计73个(禁止开发区23个，限制开发区50个)，红线区总面积达6534．42km2。在实际工作中，采油区的拓展极有可能涉及到红线区内的限制开发区，因此，油田应该尽早建立生态脆弱区域保护措施，在开采过程中尽可能减小对区域内生态环境的破坏和扰动;同时，如果出现突发事故，应建立更为严格的修复措施，消除污染物，使被破坏区域尽快恢复原有生态功能。

作者:郭书海王加宁高永超李婷婷单位:中国科学院沈阳应用生态研究所山东省科学院生物研究所山东省应用微生物重点实验室