3.5.1 石油开采过程产生的环境问题
石油开采过程中，既产生含油污水、含油固体物、落地原油等污染物排放，又伴随着地质勘探、钻井、道路建设以及油田地面工程建设等活动占用土地的问题。这些污染物的排放累积和工程活动的实施开展对石油开采区周边区域的水体、大气、土壤等生态环境造成了综合性、长期性、系统性的影响。
3.5.1.1 石油开采过程的主要污染物
石油开采是一项包括地下、地上等多种工艺技术的系统工程，主要包括物理勘探、钻井、测井、井下作业试油、压裂、酸化、洗井、除砂、采油气、油气集输、储运等。在这些具体的开发生产过程中，不同的生产阶段与不同的工艺过程，均会产生大量不同的污染物。
（1）钻井过程的主要污染物
钻井是利用特定工具和技术，产生足够的压力把钻头压到地层，用动力转动钻杆带动钻头旋转破碎井底岩石，在地层中钻出一个较大孔眼的过程。在钻井过程中不仅占用土地、破坏地表植被，而且会排放废钻井液、机械冲洗水、跑冒滴漏的各种废液、油料等污染物。钻井阶段的污染物主要来自钻井设备和钻井施工现场，在实际生产作业过程中产生大量的固体废弃物、废水、废弃泥浆、岩屑、噪声等各种污染物，对周边环境造成一定的影响和危害。
（2）井下作业过程的主要污染物
井下作业过程是石油开采生产阶段的重要环节之一，是对石油、天然气井实施油气勘探、修理、维护、增产等一切井下施工的统称，是石油开发过程中的重要组成部分。其主要污染物有废弃钻井泥浆、冲砂施工时携带出井口的砂及压裂施工时散落的砂、起油管、抽油杆时带出的蜡等固体污染物，洗井、压井、冲砂、套铣等施工时产生的废水，酸化、酸压后排出的废酸液等液体污染物、落地原油及二氧化硫、氮氧化物、烃类、硫化氢等气体污染物。
（3）采油、集输过程的主要污染物
采油生产过程主要是把地下石油、天然气资源经天然和人工的方式由地层下开采出地面，从油井采出的气液混合物通过集输管道、计量站进入原油处理站，进行气液分离、脱水处理过程，达到向外输出的要求。在采油、集输过程中，产生的主要污染物有采油水、落地原油、油泥砂、采油废气、采油噪声等。
生产运行后期，随着原油产量下降和原油含水量上升，排放的废水污染物相应增加，但生产噪声及向土壤输入的落地原油将比开发施工期有明显下降。
另外，油田开发不仅在正常运行情况下会对环境产生影响，而且当事故发生时，污染物对周边环境的影响更大，如在开发建设期可能出现的井喷事故产生的有毒气体及生产运行期发生的输油管线泄漏、井壁泄漏等事故产生的落地原油，对环境和人造成很大的危害。
3.5.1.2 陆基石油开采过程中的环境问题
如前所述，陆基石油开采过程中的各环节均会产生大量的污染物，从而导致严重的环境问题。陆基石油开采过程中环境问题的形成原因及危害如表3-2所示。
表3-2 陆基石油开采过程中环境问题的形成原因及危害
（1）大气污染
陆基石油开采过程造成大气污染的主要原因是石油开采过程释放的气体污染物，包括：油气挥发进入大气的有毒废气，钻井、井下作业过程中产生的大量废气，大型柴油机排放的各类废气和烟尘等有害气体，主要含有SO2、NOx、烃类等气体污染物。各类油气挥发物含有大量有毒有害气体，这些有毒气体经太阳光照射，温度升高，与空气发生复杂的化学和物理反应，产生光化学烟雾，将会破坏臭氧层，对大气环境造成严重危害。SO2对人类身体健康有较大影响，主要表现在影响呼吸道，导致咳嗽、胸痛、支气管炎、肺气肿等刺激作用发生；CO危及人体中枢神经系统；NOx对人体呼吸器官有强烈刺激，引起哮喘，甚至肺气肿、肺癌等病症；H2S经黏膜吸收，会导致呼吸道及眼睛刺激症状频发，甚至出现急性中毒症状，呼吸道麻痹，从而导致死亡。牛冠明等的研究表明，在石化厂周围一定距离范围内，大气污染对儿童肺功能已产生显著影响。
（2）水体污染
石油开采过程导致的水体污染表现在两个方面。
1）地表水源污染
石油开采过程中产生的各类污染物直接排入水体，就会造成地表水源污染，而地表水源污染会直接造成灌溉区土壤及农作物污染损害，农作物的污染损害将会导致区域内的家畜、家禽体内有毒物质的富集，通过食物链危及人类健康。张亚非通过调查发现，若原油泄漏时泄漏区域内的农作物正处于生长期，可以直接导致该区域农作物大量死亡或减产。曹文钟等人对大庆油田开发区域的研究发现，滞留在草原中的落地原油对草原植被产生一定的消极影响，影响牧草质量并在牧草中富集，通过各级生物链将严重影响到牲畜和人体健康。
2）地下水源污染
钻井废液和含油废水等泄漏于地表，当土壤孔隙较大时，由降雨形成的地表径流将落地原油和受污染的土壤渗透到土壤深层，从而造成地下水污染。刘宇程等利用水质调查监测井对新疆地区油田开发区30个监测点进行了地下水水质监测，结果表明油气开发活动对地下水资源造成了一定的污染，特别是出现渗漏的干化池周围地下水污染严重。
（3）土壤污染
油田开采过程的施工期占地，均会对附近土壤产生相应破坏。如地面工程建设过程中，因井场、道路、管网、站场等长期或临时占地，以及堆积、挖掘、碾压、践踏使得土壤结构遭到破坏，土壤表面被压实、板结，进而导致土壤次生盐碱化发生，影响土壤生产力；运行期间试油、采油、集输等各种活动，产生跑、冒、滴、漏等落地油、洗井废水等，造成土地退化、土壤板结、面积减少。无论是临时性占地，还是永久性占地，都改变了土壤原有的理化性质和结构，使原有土壤的结构和物理化学性状都难以恢复。
石油开采过程中会产生大量的废弃污染物，如落地原油、含油污水、含油固体废物和钻井泥浆等。废弃石油污染物如果处理不当，长时间遗留在开采井场区域内，由于其密度小、黏附性强，很容易吸附在土壤颗粒上，进入土壤内部，污染物质难以通过扩散作用进行稀释，大部分的石油烃被固定在土壤中，其中高分子量石油烃难以被降解，随着大量污染物累积、时间延长，使得难降解组分在土壤中大量富集。此外，石油污染物进入土壤环境后，污染物中含有的各类反应基团与氮、磷结合，限制了微生物的硝化作用和脱磷作用，从而导致土壤中有效氮、有效磷减少，土壤肥力降低，各类污染物附着在植物根系表面形成油膜，阻碍植物根系呼吸和对养分的吸收，从而导致植物根系腐烂，影响农作物的生长。
刘键对胜利油田采油区4个不同开采年代油井周边土壤的取样与测试分析表明，油井周边土壤中石油烃浓度达到993～5550mg/kg，均高于土壤石油污染临界值（500mg/kg），石油烃浓度随离油井距离增加而降低。土壤中石油烃含量与有机碳呈显著正相关。石油污染物导致土壤pH值降低、C/N和C/P浓度比升高。
（4）破坏生态平衡
油田开采期间的占地、石油开采机械的运转、各种建筑物与构筑物的建设等，都会使自然生态系统遭到严重破坏。石油开采过程对生态平衡的破坏表现为三个方面：对野生动物的影响、对野生植物的影响和对林业生态系统的影响。
1）对陆生动物的影响
石油开采对陆生动物的影响主要表现在：开采活动扰乱野生动物的栖息地、活动区域等；机械设备等会产生不同程度的噪声，对野生动物造成惊扰等。
2）对野生植物的影响
石油开采对野生植物的影响主要表现在施工过程中所使用的施工车辆或机械对野生植物造成碾压和破坏，使植被根系遭到彻底破坏，且被破坏的植被在短时间内是无法恢复正常的，进而对该项目区的生态稳定性造成严重影响。
3）对林业生态系统的影响
石油开采对林业生态系统造成的影响主要表现在两个方面。
① 林地面积的损失。在林地地段进行的施工活动会对现有林地造成不同程度的破坏，甚至造成大部分林地的无法恢复。针对这部分无法恢复的林地，只能将其土地利用方式转换为荒草地或其他利用类型。
② 生物量及其生产力的损失。对于能恢复的林地，其在恢复期间的生物量和生产力均呈大幅度下降，这一过程所造成的损失也是巨大的。
（5）水资源紧缺
油田开采过程中修建了大量的机井取水工程，过度开采地下水用于注水采油生产，造成开采区域地下水位急剧下降，使区域水资源的供需矛盾更加突出。程金香的研究表明，石油开采活动在一定程度上会降低地下水位，严重影响石油开采区地下水的供给和应用，进而影响该区域的水文地质环境。马耀春对青西油田的研究表明，长期无计划超量开采地下水供给油田勘探开发，引起了该区域地下水位持续下降，使地下水量大幅度减少。
由此可见，陆基石油的开采过程会导致大气污染、水体污染、土壤污染、生态系统破坏、水资源紧缺等环境问题，而且这些问题的影响具有长期性、综合性的特点，导致石油开采区域内的自然生态环境严重恶化，对人类的生存发展产生负面影响。因此，政府部门和企业有必要在大力开采石油资源、促进社会经济发展的前提下，制定相关的防治措施，有效降低石油开采各环节对自然生态环境的影响，实现石油开采和自然生态环境的可持续发展。
3.5.1.3 海洋石油开采产生的环境问题
我国海域有着非常庞大的石油蕴藏量，但是海上石油的开采对于海洋环境的污染是必须要重视的。海洋石油的开采过程包括钻井生产、采油气、集中、处理、贮存、运输等环节，海洋石油开采过程中的污染源如表3-3。
表3-3 海洋石油开采过程的污染源
在海洋石油开采的过程中，大量废弃物和污水排入海中，对海域的自然环境造成了不利影响，特别是对海洋生物栖息地的破坏，海洋生物也受到石油污染，造成其死亡，产生毒性伤害。海洋石油开采过程中环境问题的形成原因及危害如表3-4所示。
表3-4 海洋石油开采过程中环境问题的形成原因及危害
（1）生态破坏
采油过程中的油气泄漏是频繁发生的。泄漏的油气会导致严重的生态危害，主要有如下几个方面。
1）破坏光合作用
石油污染破坏了海洋固有的碳和氧吸收机制（形成碳酸氢盐和碳酸盐，缓冲海洋的pH值），从而破坏了海洋中氧气和二氧化碳的平衡；泄漏的油膜削弱和阻挡太阳辐射射入海洋，从而降低海水温度并破坏海洋中氧气和二氧化碳的平衡。这导致海洋酸化的发生，破坏了光合作用的客观条件，从而影响海洋植物的生长。另外，分散的乳化油侵入海洋植物，破坏叶绿素，阻止植物呼吸孔正常活动。
2）影响海气交换
油气一旦泄漏，就会漂浮在海面，从而将空气和海水隔绝，阻止氧气和二氧化碳等气体的交换。氧气的交换受阻，海洋中的氧气被消耗掉，不能被大气补充。二氧化碳交换被阻止，使缓冲海洋pH值的功能被破坏，破坏了海洋中溶解气体的循环平衡，进而加剧海洋酸化。
3）影响海洋生态
被石油覆盖的海域将导致海水缺氧，从而导致大量海洋生物因缺氧而死亡。另外，厌氧生物繁殖，海洋生态系统的食物链遭到破坏，导致整个海洋生态系统的不平衡。
4）毒化作用
石油中所含的芳烃是海洋环境中最严重的有机污染物，严重威胁了海洋生物的生存，造成不可估量的损失。
（2）社会危害
海洋石油开采过程产生的各种污染物直接排放至海水中，不仅会对海洋生态系统产生上述的破坏，还会进一步对社会生产活动造成影响。
1）对渔业的危害
由于石油污染会抑制光合作用，降低溶解氧含量和破坏生物生理功能，因此海洋渔业资源正在逐渐减少。烃类化合物对新兴海水养殖业的危害不容忽视。
2）对工农业生产的影响
海中的石油很容易附着在渔网上，增加了清理的难度，降低了网的效率，增加了捕鱼成本，并造成巨大的经济损失。对于以海水为原料的海水淡化厂和其他公司来说，受污染的海水将不可避免地大大增加生产成本。
3）对旅游业的影响
海洋石油很容易附着在岸边，影响沿海城市的形象，从而对旅游业造成影响。
4）危害人的健康
石油进入海洋后，有害物质不易分解，不仅伤害水生生物，还会通过食物链进入人体进行生物积累，危害人类的肝脏、肠道、肾脏和胃，还可引起人体组织细胞突变，从而对人体和生态系统造成长期影响。
海上石油开采所造成的污染已引起社会各界广泛关注，因此治理海洋石油污染应从强化管理角度入手，寻找解决措施。