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天然气开采污染土壤的修复技术应用及现状


作者:王飞 刘荣
摘要:随着能源消耗结构的不断改变,天然气以其清洁能源的优势将逐渐取代石油的主导地位,天然气的开采与利用成为世界各国关注的话题。天然气在开采过程中,同样会对周边环境,尤其是土壤产生极大的污染,因此了解常见的土壤修复技术是有利于环境保护,也是有利于企业发展的有效途径。
关键词:天然气;污染;土壤修复
1引言
随着能源结构的不断调整,天然气的消费量已经达到了能源总消耗量的24%以上,成为三大主力能源之一。目前,世界正处于天然气取代石油成为主要能源的关键过渡期,做好天然气资源的勘探、开采、处理工作就显得十分必要。天然气开采过程中,由于工业废水和化学药剂的排放,给周边的空气、水体、土壤等环境带来了极大的危害,严重影响了人类的生存环境,因此,了解天然气开采中污染物的来源,采取有效措施降低污染物对环境的损害具有重要意义。
2天然气开采对土壤的危害
2.1天然气
天然气和石油同属埋藏地下的烃类资源,有时为共生矿藏,燃气和石油的开采工艺联系较为紧密,因此被统一成为油气田开采。天然气开采除勘探开采外,还包括天然气的净化分离和化学加工。
2.2天然气开采对土壤的危害
天然气开采本身会占用大面积的土地,破坏植被;开采过程过程中排放的废水、废渣、废气等污染物的直接或间接的排放到土壤中,会引起土壤理化性质发生变化、肥力降低、盐碱化或沙漠化加剧,极大的破坏了土壤系统原有的生态平衡。地震勘探和钻井作业对地表植被和地标结构具有一定的影响,会活化半固定沙丘;天然气开采过程中,若掺杂的大分子液态烷烃发生泄露,将覆盖于地表,降低土壤的透气性;若覆盖于植物体表,会影响植物的光合作用,造成植物枯萎死亡。
污染案例:①陕西省某市,天然气开采破坏植被7万多亩,弃土覆盖植被3万余亩;长期占用土地27400亩,其中耕地17200亩;②长庆某厂在开采钻井时,打穿裂隙,地下水渗漏,造成附近出现山体裂缝;③新疆油气田勘探开发,土壤污染面积高达2874174公顷,多数油田终采后油井缺乏有效处理,留下了持续污染源的隐患。
3天然气开采污染土壤修复技术应用
3.1微生物修复技术
3.1.1原位生物修复技术
原位修复即为就地修复,土壤修复时可保留在原地不同。比较常见的方法是在土壤的水饱和区填入营养盐、氧源(多为H2O2)和微生物等物质进行生物降解,从而提高土壤中生物降解的能力。微生物添加法是在污染区开挖组井,然后向井中注入适量的含有微生物的溶液,将微生物直接引入土壤中。生物强化法是原位生物修复技术中的一种,是以改变生物降解中微生物的活动和强度而进行的一种土壤修复,投菌方法有两种,引入外来菌和培养土著菌。具体培养方法是定期向土壤中加入营养和H2O2,以达到污染土壤中生物菌讲解的条件,使其通过代谢将污染物矿化为CO2?和H2O。这种修复方法可对多种污染物具有明显的降解作用,但该法对温度较为敏感,只能用于8℃以上。
3.1.2异位生物修复技术
异位生物修复技术可包括土地填埋、预备床、堆腐、泥浆生物反应器以及厌氧生物处理法等。以其中的土地掩埋法为例,将被污染的土壤施加在其他土壤上,然后通过施肥、灌溉、添加石灰的方法使土壤的含氧量、水分和pH达到最佳值,进行耕作后可改善土壤的土质,以此促使污染物的降解。一般在降解过程中会加入土著微生物,但若加入驯化微生物后可提高降解效果。
3.2植物修复技术
3.2.1修复原理
植物修复是利用农业技术改善土壤中不利于植物生长得物理和化学性质,以满足土壤的种植条件,然后通过种植的植物以及根际微生物的作用对污染进行吸收、挥发、分离或降解,使土壤恢复种植功能。目前,对土壤有机污染的生物修复较多,而事实上,植物对污染物的降解也起着直接和间接的作用。植物通过污染物积累、代谢加快污染物的转化和矿化,而植物根圈与根茎的共生关系能提高微生物的活动,从而加速土壤的修复。植物修复方式主要由以下三种:
植物提取利用植物吸收并积累污染物,达到一定程度后在对其进行处理,处理方法有热处理、化学处理和微生物处理三类。
植物降解利用植物与微生物的关系,将污染物转化为低毒物质或无毒物质,若对种植植物的品种进行优化选择,灌溉合理,制定科学合理的施肥制度和耕作制度,可进一步提高修复效果。
植物稳定化在土壤的作用下,植物将污染物固定,从而起到降低生物和环境所收到的损害。植物根际会改善和调节土壤的环境,使其达到有利于污染物降解的目的。
3.2.2技术评价
植物修复对环境的干扰小,可归为原位处理行列。相对于传统的物理、化学和微生物修复技术而言,植物修复不仅能改善土壤,还可净化空气,绿化周围的环境,这对于燃气类能源开采是极为有利的。植物修复过程中,提高了土壤的有机质含量和肥力,可适用于多种农作物的生长;此外,植物的修复技术可稳定地表,对于风蚀、水蚀的控制具有明显效果;植物修复技术原动力是太阳能,这种无污染的清洁能源可有效降低土壤修复的成本。
3.3土壤修复技术展望
科技的发展,推动了土壤修复技术的创新和进步,但现有的各种土壤修复技术仍具有一定的局限性,其修复效果、适用范围、经济成本、修复后可能带来的其他问题等是困扰专家多年的难题。单一的修复技术无法满足实际应用的需求,污染土壤修复技术有向多种技术复合修复发展的趋势。目前开发的复合修复技术相对于原始技术,其修复效果有了明显改善,如物理-化学-生物复合修复技术,在修复周期和修复效果方面都有了较大的改善;淋洗-反应器复合修复技术是物理、化学和生物修复技术的结合;植物-微生物结合而成的菌根菌剂修复技术的修复效果也超出了单一修复技术的修复效果。
4总结
随着人们对环境的关注度不断加强,污染土壤修复技术也将越来越受到重视,并有望成为环境科学与技术研究的重要组成部分。我国的污染土壤修复技术研究工作起步较晚,目前只进展到实验向实用阶段,若通过使用后,我国将将进入到一个快速、全面的土壤治理时期,这必将极大的推动环境土壤学的发展,使土壤资源的保护和利用进入一个新的发展阶段。

参考文献
[1]陈璐.天然气在我国能源结构中的比较优势及其战略地位研究[D].长江大学,2014.
[2]王灿.陕北天然气能源区土地利用变化与土地生态安全评价[D].陕西师范大学,2014.
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[4]本报记者郭薇.石油开采应提防哪些环境问题?[N].中国环境报,2012-08-08006.