地熱礦水資源開發(fā)問題探討
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地熱礦水具有較高的溫度，是一種非常寶貴的資源，當前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)中的應用非常廣泛，在工業(yè)領域中主要在發(fā)電、造紙以及釀造等領域中應用。但是，由于大規(guī)模的開發(fā)利用，也帶來嚴重的環(huán)境問題，其中非常嚴重的就是地面沉降、熱污染等，應當采取措施進行改善，實現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展。
1．1地面沉降
地面沉降的問題出現(xiàn)已有一段時間，由于城市化發(fā)展，人類過度的開發(fā)石油、天然氣以及地下水等資源，導致嚴重的地面沉降現(xiàn)象發(fā)生，其中過量開發(fā)地下水是造成沉降的主要原因之一。如我國福州市市區(qū)中出現(xiàn)較為嚴重的沉降現(xiàn)象，主要就是由于地熱礦水資源開采造成的，其中自然沉降區(qū)域超過93%，但是嚴重沉降的區(qū)域也較大，平均的年沉降量在10mm/a以上。由于福州熱田地熱開發(fā)造成的重度沉降也較為嚴重，年平均的沉降量在0.5mm/a－10mm/a之間。
1．2大氣污染
地熱礦水資源在排放過程中會伴隨著大量的氣體，常見的有硫化氫和二氧化碳，對周邊的環(huán)境造成較大的影響。其中硫化氫氣體對人體會產(chǎn)生很大的危害，在濃度非常高的情況下引發(fā)肺水腫甚至導致呼吸停止，而二氧化碳則是當前溫室效應的元兇。
1．3水體污染
地熱水的水質(zhì)是對環(huán)境造成影響的重要因素，溫度會對溶濾過程產(chǎn)生較大的影響。地熱水當中的硫化物與氯化物相對于正常的地下水而言要高出很多，沒有通過加熱處理的地熱尾水直接排放到環(huán)境當中會導致地表水以及淺層地下水的污染。這樣的污染現(xiàn)象還存在南北方的差異，南方的降水量較大，河流的水量非常充沛，當?shù)責崴湃氲江h(huán)境中之后會立刻被稀釋，對環(huán)境產(chǎn)生的影響較小;但是在北方，地表水與降水量都非常小，地熱水排放造成的污染比在南方要高出很多。在我國河北省固安縣，由于長期直接排放地熱礦水，造成附近的井水變苦。不僅如此，地熱水的過量開采還會造成水位的大幅下降，淺層的水體從地下水位降落進入到深層的基巖水體當中，沿海地區(qū)還很有可能出現(xiàn)海水入侵的現(xiàn)象。
1．4熱污染
就我國目前的地熱礦水資源利用程度而言，多為單一的利用形式，沒有形成可持續(xù)額的階梯式利用模式，因而排放到環(huán)境中的尾水的溫度仍然很高，尤其是使用地熱供暖的尾水，在不經(jīng)過處理的前提下溫度在40℃以上，排放到環(huán)境中之后會造成局部的氣溫和水體的溫度上升，打破原來的生態(tài)平衡，對動植物的生長產(chǎn)生不良影響。熱污染出現(xiàn)造成的主要危害有:水體中的氧氣含量減少，更容易出現(xiàn)富營養(yǎng)化的現(xiàn)象，導致水生植物的瘋狂繁殖，進而出現(xiàn)水體污染;第二則是水溫的上升會對魚類等水生動物的正常生長與繁殖造成影響，第三則是水文升高導致水分子的運動更加劇烈，水面上出現(xiàn)大量的蒸汽，使水汽的垂直對流運動增強，整個水面上的大氣會受到熱量的影響向上升，液體的蒸發(fā)速度加快，造成地上失水的速度加快，對于北方干旱地區(qū)而言非常不利。
1．5土壤與農(nóng)作物的影響
地熱礦水具有非常高的礦化度，直接滲透到土壤當中會聲場大量的鹽類物質(zhì)，造成鹽堿化，對農(nóng)作物的生產(chǎn)非常不利。此外，地熱礦水當中本身就含有一些污染物如氟，相關調(diào)查顯示，含有氟的地熱水長期排放與環(huán)境當中會造成土壤和農(nóng)田的嚴重污染。河北省的某縣城中由于含氟的尾水直接排放到農(nóng)田當中，土壤受到嚴重的污染，耕地變成了荒地。雖然當前無法得知氟含量對于農(nóng)作物的質(zhì)量的影響，但是某些高氟的地區(qū)中，其農(nóng)作物當中的氟含量要遠高于其他地區(qū)。
1．6地熱礦水資源的衰減
地熱礦水的補給源非常遠，循環(huán)的周期也很長，通過地質(zhì)分析，大多數(shù)地區(qū)地熱礦水的年齡都超過10000年，所以地熱水資源不是大量的能夠再生的能源，無節(jié)制的大量開采會直接造成資源的衰減。在山西奇村，地熱礦水資源發(fā)現(xiàn)到今天不過30多年的歷史，無節(jié)制的開采讓地熱礦水的數(shù)量急劇減少，冷水的進入造成礦水溫度的下降，伴隨化學成分的變化，對地熱礦水資源的可持續(xù)開發(fā)利用非常不利。
2地熱礦水資源開發(fā)利用過程中的環(huán)境保護對策
首先，對地熱礦水資源進行綜合性的評估與管理，國家相關部門應當制定法律對地熱礦水資源的開發(fā)與利用實施嚴格管理與監(jiān)控，科學規(guī)劃資源的開發(fā)，才能夠保證開采活動不給環(huán)境造成較大的負面影響。第二，強化對地熱礦水的動態(tài)監(jiān)測以及開采區(qū)域周邊的地面沉降監(jiān)測，成立地熱礦水動態(tài)的檢測系統(tǒng)。每月度和季度都對地熱井的水位、流量、溫度以及水質(zhì)等情況進行監(jiān)測，與往期的數(shù)據(jù)進行對比分析，掌握地熱礦水資源的變化，了解本區(qū)域的地熱資源情況。第三，采用人工回灌的方式，人工回灌是當前世界上多個國家應用的尾水處理方式，將地熱礦水進行回灌，能夠加快對地下熱水的補給速度與補給量，同時保持熱儲流體壓力的恒定，以消除尾水直接排入環(huán)境造成的影響，延長地熱礦水的使用壽命，實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。第四，關于熱污染的探討非常多，而控制和解決的手段也較多，當前最佳的方式就是使用梯級手段利用地熱礦水，進而提高利用的效率，同時還需要降低尾水的排放溫度。北京市就有很多小區(qū)采用了梯級的地熱礦水利用方式，通過將高溫的地熱礦水分級分層次的使用，在經(jīng)由板換換熱之后的二次溫度仍然能夠滿足供暖的需要，對于不能滿足供暖需求的分級水科室使用水源熱泵對其進行升溫然后繼續(xù)用于供暖當中。同樣可以使用回灌的方式，但是在此之前需要對尾水進行相應的處理，只有滿足回灌水質(zhì)標準的尾水才能夠用于回灌，否則很可能造成嚴重的二次污染。就北京來說，當前擁有300多眼地熱井，能夠回灌的井只有六分之一，每年將會產(chǎn)生大量的地熱尾水需要排放，所以才去有效的尾水處理方式非常重要。在地熱尾水排放之前應當基于尾水的水質(zhì)進行加工，對其實施凈化處理，達到廢水排放標準之后才能夠進行排放，嚴格防止出現(xiàn)水體污染現(xiàn)象。
3結(jié)束語
地熱礦水資源的開發(fā)利用過程會造成很多的問題，如地面沉降、大氣污染、水體污染以及熱污染等，對人類生活以及資源的可持續(xù)額利用都造成很大的影響，因此人們必須高度重視這一問題。基于產(chǎn)生的環(huán)境問題，本文提出相關的應對措施，從地熱礦水資源的開發(fā)、管理、利用以及保護等多個方面入手，實現(xiàn)地熱礦水資源“清潔能源”的意義，發(fā)揮出更大的社會、經(jīng)濟與環(huán)境效益。
作者：張學東 馬睿 單位：貴州省地礦局109地質(zhì)大隊
