垃圾不可以亂(luan)扔，工業廢(fei)液更不能隨意處(chu)置(zhi)。于是，人們想了個辦法——挖口深井，把這些不受地(di)表生物歡迎的玩意兒送到千米之(zhi)下的地(di)質深層。

深井結構剖面圖

關于地下灌注，依照灌注物性質的不同，EPA將地下灌注所采用的灌注井分為五類

今年6月(yue)，曲靖市發生震驚全(quan)國的(de)鉻渣污染事(shi)件，曲靖陸良(liang)化(hua)工(gong)實(shi)業(ye)有限(xian)公(gong)司5000多噸劇毒工(gong)業(ye)廢(fei)料鉻渣被(bei)非法(fa)丟(diu)棄在當地水庫中，對附近居民生命(ming)財產安全(quan)造(zao)成嚴重(zhong)威脅；而在陸良(liang)化(hua)工(gong)實(shi)業(ye)有限(xian)公(gong)司后門(men)處，還有一處總量達28.84萬噸的(de)露天(tian)鉻渣堆，距南盤(pan)江(jiang)僅一條土路之隔(ge)。

鉻原本就(jiu)是自然存在的(de)物質，鉻礦是一種對工業極其(qi)重(zhong)要的(de)金(jin)屬(shu)礦產，幾萬年(nian)內都(dou)和人類相安無事(shi)，為什么(me)突然成了污染(ran)源呢(ni)？

究其(qi)根本是因(yin)為(wei)鉻以不合適的(de)形態出(chu)現(xian)在了(le)不該出(chu)現(xian)的(de)地方(fang)，污(wu)染了(le)人類賴(lai)以生(sheng)存的(de)土(tu)壤、空氣(qi)和水(shui)。實際上(shang)，石油工(gong)業、化學工(gong)業等產生(sheng)的(de)各種天然(ran)的(de)、非天然(ran)的(de)固、液態有害物(wu)質，在多數情況(kuang)下是通(tong)過污(wu)染土(tu)壤、水(shui)源或大氣(qi)對人類造(zao)成(cheng)損(sun)害的(de)。

人(ren)(ren)類無法(fa)停(ting)下(xia)工業(ye)發展的(de)腳步，因(yin)此除了從源頭上減少廢物(wu)、廢液的(de)產出，如(ru)何處置(zhi)這(zhe)些廢物(wu)、廢液，也是(shi)人(ren)(ren)們必(bi)須面臨的(de)選擇。目前，人(ren)(ren)們處理(li)這(zhe)些廢物(wu)的(de)主(zhu)要(yao)方(fang)式有六(liu)種(zhong)：傾倒于(yu)(yu)海洋、在遠洋進行焚燒、直接(jie)堆積于(yu)(yu)地(di)(di)面、在地(di)(di)面貯存、填埋(mai)于(yu)(yu)淺層(ceng)地(di)(di)表和深(shen)井(jing)灌注。其中深(shen)井(jing)灌注(Deep Well Injection)，就是(shi)將廢液灌注到與人(ren)(ren)類日常生(sheng)活環(huan)境隔絕(jue)的(de)地(di)(di)質(zhi)深(shen)層(ceng)，從而實現安全處置(zhi)。作為一種(zhong)環(huan)境處置(zhi)技術(shu)，它在美國已經有50余年的(de)歷史(shi)，主(zhu)要(yao)用(yong)于(yu)(yu)處置(zhi)工業(ye)或市政(zheng)廢液、廢水。

將廢液(ye)封存(cun)在(zai)巖層中

“深(shen)(shen)井灌注(zhu)(zhu)”有(you)個基本前提，就是要保證(zheng)排放物與地(di)下水(shui)完全隔絕。我(wo)們知(zhi)道(dao)，并非所有(you)地(di)層(ceng)都含有(you)地(di)下水(shui)，目前人們開采(cai)地(di)下水(shui)的(de)深(shen)(shen)度(du)一般不超(chao)過300～500米(mi)。“深(shen)(shen)井灌注(zhu)(zhu)”的(de)井深(shen)(shen)通(tong)常從約(yue)800米(mi)到超(chao)過3200米(mi)不等(deng)，這跟當地(di)地(di)下水(shui)所在的(de)地(di)層(ceng)深(shen)(shen)度(du)相關。井太(tai)深(shen)(shen)會加大灌注(zhu)(zhu)壓力和應(ying)用成本，井太(tai)淺則會存在污染地(di)下水(shui)的(de)風險。

同時(shi)，并(bing)非所有的(de)地方都適(shi)合打深井(jing)，深井(jing)灌(guan)注技術的(de)安全使用對地質條件有著嚴格要(yao)(yao)(yao)求。首先(xian)，灌(guan)注層(ceng)需要(yao)(yao)(yao)有足夠(gou)的(de)厚度，并(bing)且具有足夠(gou)的(de)孔隙(xi)率(lv)，即選(xuan)擇多孔的(de)巖層(ceng)。事實(shi)上，地下(xia)(xia)水和石油正是存(cun)儲于這樣的(de)巖石里(li)，可見里(li)面(mian)的(de)空間(jian)是非常大的(de)。其(qi)次，選(xuan)址一定要(yao)(yao)(yao)避開地震多發(fa)帶，以防止封存(cun)在巖層(ceng)中的(de)廢液(ye)借(jie)地層(ceng)活(huo)動之際，流(liu)溢到其(qi)他(ta)地下(xia)(xia)水層(ceng)中或地表。另外，灌(guan)注地要(yao)(yao)(yao)和其(qi)他(ta)鉆井(jing)保持安全距離，以免(mian)這邊灌(guan)下(xia)(xia)去，那邊又抽上來了。除此(ci)之外還有其(qi)他(ta)更細節的(de)要(yao)(yao)(yao)求，來不得(de)半點含(han)糊。

灌(guan)注(zhu)(zhu)地的(de)(de)選(xuan)擇(ze)至關(guan)重(zhong)(zhong)要，灌(guan)注(zhu)(zhu)井(jing)的(de)(de)安全系數同樣重(zhong)(zhong)要。具(ju)體(ti)方法是(shi)這樣的(de)(de)，先打通(tong)一(yi)(yi)(yi)個井(jing)到灌(guan)注(zhu)(zhu)層，插一(yi)(yi)(yi)根很結實的(de)(de)鋼管(guan)，鋼管(guan)外面(mian)(mian)(mian)灌(guan)水泥(ni)；然后(hou)在鋼管(guan)內再接著(zhu)往下打一(yi)(yi)(yi)口直徑小一(yi)(yi)(yi)點的(de)(de)豎井(jing)，插進(jin)一(yi)(yi)(yi)根細一(yi)(yi)(yi)些(xie)的(de)(de)管(guan)子(zi)，外圍也灌(guan)上(shang)(shang)水泥(ni)；井(jing)的(de)(de)末端開有孔(kong)，可以讓廢(fei)液(ye)泄出(chu)；然后(hou)在這個井(jing)里(li)面(mian)(mian)(mian)插一(yi)(yi)(yi)根耐(nai)腐蝕的(de)(de)管(guan)子(zi)，在它和(he)外面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)管(guan)子(zi)之間灌(guan)有非腐蝕性的(de)(de)液(ye)體(ti)(環(huan)空(kong)流(liu)體(ti))，又加上(shang)(shang)一(yi)(yi)(yi)層隔離措施；最(zui)后(hou)在地面(mian)(mian)(mian)上(shang)(shang)修(xiu)一(yi)(yi)(yi)個灌(guan)注(zhu)(zhu)站。重(zhong)(zhong)重(zhong)(zhong)密封保證在灌(guan)注(zhu)(zhu)過程中沒有廢(fei)液(ye)滲(shen)出(chu)。

要(yao)保證1萬年(nian)無轉移(yi)

“深(shen)井(jing)灌(guan)注(zhu)”是“地(di)下(xia)灌(guan)注(zhu)”(Underground Injection Control，詳(xiang)見注(zhu)腳)的(de)一(yi)種，因其(qi)所使用(yong)的(de)灌(guan)注(zhu)井(jing)比較深(shen)而得(de)名。美國(guo)利用(yong)灌(guan)注(zhu)處置技術始于20世紀30年(nian)(nian)代(dai)，當時主要是石油(you)公(gong)司(si)用(yong)來處置石油(you)和天然氣生(sheng)產產生(sheng)的(de)鹽水及(ji)其(qi)他廢(fei)液(ye)(ye)。20世紀50年(nian)(nian)代(dai)，有(you)些(xie)企業開(kai)始了(le)把化學廢(fei)料灌(guan)注(zhu)到深(shen)地(di)質層的(de)嘗試(shi)。1988年(nian)(nian)，美國(guo)國(guo)家(jia)環保(bao)署(shu)(EPA)發(fa)布“無轉(zhuan)移可(ke)能(neng)豁免計劃”，建立了(le)有(you)害(hai)成(cheng)分無轉(zhuan)移可(ke)能(neng)的(de)示(shi)范證(zheng)明(ming)制度。該規定強化了(le)對危(wei)險性(xing)廢(fei)物灌(guan)注(zhu)井(jing)的(de)管理要求，要求I類井(jing)的(de)管理者應提(ti)供“無轉(zhuan)移可(ke)能(neng)”的(de)示(shi)范證(zheng)明(ming)，即在(zai)一(yi)萬(wan)年(nian)(nian)的(de)時間里，所灌(guan)注(zhu)液(ye)(ye)體的(de)有(you)害(hai)成(cheng)分不會從灌(guan)注(zhu)區發(fa)生(sheng)轉(zhuan)移，或者含有(you)危(wei)險性(xing)質的(de)灌(guan)注(zhu)液(ye)(ye)在(zai)離開(kai)灌(guan)注(zhu)區時已經(jing)不再含有(you)有(you)害(hai)成(cheng)分。

那么，深(shen)(shen)井灌注的(de)安全性如(ru)何呢？1989年，EPA完成了(le)一(yi)項風險(xian)研究，該研究認為：與地表填埋、貯存罐藏或焚燒等其他處(chu)置技術相比(bi)，深(shen)(shen)井灌注技術對于人體健康和環境(jing)所構成的(de)危害極低，可能(neng)造成的(de)危害風險(xian)最小(xiao)。

EPA2009年(nian)的(de)(de)數(shu)據顯示，美(mei)國用(yong)來處理(li)工(gong)業危險(xian)性(xing)和無危險(xian)性(xing)廢液、市政廢液的(de)(de)I類深(shen)井總數(shu)超(chao)過(guo)500口，用(yong)于處理(li)石油和天然(ran)氣采掘(jue)過(guo)程中伴(ban)生鹽水的(de)(de)II類深(shen)井超(chao)過(guo)147000口，當時全美(mei)約89%難以(yi)處理(li)的(de)(de)危險(xian)工(gong)業廢液均通過(guo)深(shen)井灌注(zhu)方式來進(jin)行處置，以(yi)實現(xian)對環境(jing)影(ying)響(xiang)的(de)(de)最小化。

如前所述，人類不可能停(ting)止(zhi)對(dui)自然資源的(de)(de)開(kai)發和大規模的(de)(de)工業生產，因噎廢食的(de)(de)做(zuo)法(fa)無益于任(ren)何問題的(de)(de)解(jie)決。人們必須(xu)在(zai)權衡利(li)弊(bi)的(de)(de)前提下，尋(xun)找一種(zhong)相對(dui)最為安全合(he)理(li)的(de)(de)廢棄物處置(zhi)方(fang)式，包(bao)括開(kai)辟新的(de)(de)、安全的(de)(de)環境處置(zhi)空間。在(zai)這(zhe)樣的(de)(de)背景之下，深(shen)井(jing)灌注技術雖然并不是人類的(de)(de)終極環境解(jie)決方(fang)案，但目前它應當是最好的(de)(de)選擇之一。

對話

深井灌注的安全性到底怎么樣？這項(xiang)技術適合中(zhong)(zhong)國(guo)嗎(ma)？看(kan)過上文(wen)之后，你可能更加(jia)關注它何(he)時會在國(guo)內應用。為此，我們采訪了國(guo)際(ji)地(di)科聯(lian)環境(jing)管理地(di)球科學(xue)委(wei)員(yuan)會副主席、中(zhong)(zhong)國(guo)地(di)質環境(jing)監(jian)測(ce)院副總工(gong)程師何(he)慶成博士。

提問：中國適(shi)合深井灌(guan)注(zhu)(zhu)技術嗎？如何(he)保(bao)證灌(guan)注(zhu)(zhu)層不斷裂(lie)？

何(he)慶成：不是(shi)(shi)(shi)任何(he)地(di)(di)(di)(di)方(fang)都可以進行(xing)(xing)(xing)深(shen)井(jing)灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注的(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)進行(xing)(xing)(xing)深(shen)井(jing)灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注之前，一定要(yao)(yao)選(xuan)擇合(he)適的(de)(de)(de)(de)地(di)(di)(di)(di)質空間，準備(bei)好配套的(de)(de)(de)(de)工程(cheng)措施，這樣(yang)才(cai)能(neng)保證(zheng)液體灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注的(de)(de)(de)(de)安(an)全(quan)。灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注井(jing)選(xuan)址和(he)灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注層選(xuan)擇需要(yao)(yao)符(fu)合(he)很多條(tiao)件，比(bi)如灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注層需要(yao)(yao)有足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)(de)厚度，并且具(ju)有足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)(de)孔隙率；地(di)(di)(di)(di)質結構(gou)條(tiao)件應該簡(jian)單，沒有復雜的(de)(de)(de)(de)斷層和(he)褶皺(zhou)現(xian)象；灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注區受地(di)(di)(di)(di)震破(po)壞影響(xiang)小，地(di)(di)(di)(di)震活動(dong)少；污水能(neng)與巖石礦物相(xiang)(xiang)容(rong)，或經過(guo)處(chu)理后可以相(xiang)(xiang)容(rong)等(deng)。同(tong)時，要(yao)(yao)保證(zheng)地(di)(di)(di)(di)下有足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)(de)空間進行(xing)(xing)(xing)灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注，地(di)(di)(di)(di)層結構(gou)穩定，不會(hui)因為(wei)壓力增(zeng)大(da)誘(you)發地(di)(di)(di)(di)震。如果說年(nian)產200萬(wan)噸(dun)廢(fei)液的(de)(de)(de)(de)話(hua)，每(mei)小時也就(jiu)是(shi)(shi)(shi)灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)下90來(lai)個立(li)方(fang)米(mi)，灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)幾(ji)十年(nian)也就(jiu)幾(ji)千萬(wan)噸(dun)(作(zuo)為(wei)比(bi)較，北(bei)京每(mei)年(nian)僅高爾夫球(qiu)場耗費的(de)(de)(de)(de)地(di)(di)(di)(di)下水就(jiu)達(da)到4000萬(wan)噸(dun)，編者注)。像日本(ben)這樣(yang)處(chu)在(zai)(zai)板塊連(lian)接處(chu)的(de)(de)(de)(de)地(di)(di)(di)(di)方(fang)就(jiu)不適合(he)進行(xing)(xing)(xing)深(shen)井(jing)灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注。相(xiang)(xiang)反(fan)，中國有不少合(he)適的(de)(de)(de)(de)地(di)(di)(di)(di)方(fang)。中國的(de)(de)(de)(de)幾(ji)大(da)盆(pen)(pen)地(di)(di)(di)(di)，包括(kuo)松(song)嫩、松(song)遼(liao)、華北(bei)、江漢盆(pen)(pen)地(di)(di)(di)(di)等(deng)，以及許(xu)多廢(fei)棄的(de)(de)(de)(de)油氣田地(di)(di)(di)(di)區等(deng)，都是(shi)(shi)(shi)很好的(de)(de)(de)(de)灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注地(di)(di)(di)(di)址。作(zuo)為(wei)地(di)(di)(di)(di)質大(da)國，我國有很好的(de)(de)(de)(de)深(shen)井(jing)鉆井(jing)技術和(he)經驗豐富的(de)(de)(de)(de)專業人(ren)員，在(zai)(zai)我國實行(xing)(xing)(xing)深(shen)井(jing)灌(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)注在(zai)(zai)技術層面上是(shi)(shi)(shi)完(wan)全(quan)可行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)。

提問(wen)：深井灌注是否曾發(fa)生過事(shi)故？

何慶成：20世紀80年(nian)代之前，美(mei)國(guo)的(de)深(shen)井(jing)灌注(zhu)曾經發(fa)(fa)(fa)生過兩(liang)次事故。一(yi)次是灌注(zhu)壓力過大引(yin)發(fa)(fa)(fa)周邊的(de)巖石(shi)破裂，誘發(fa)(fa)(fa)小型(xing)地震。另(ling)一(yi)次是管道(dao)腐蝕，造成滲漏。1980年(nian)美(mei)國(guo)環保(bao)署制定了嚴(yan)格的(de)標準，將原來(lai)的(de)三(san)層(ceng)安全保(bao)護提(ti)高到六(liu)層(ceng)安全保(bao)護，之后沒有(you)發(fa)(fa)(fa)生過事故。

提問：我國就深井灌注技術的使用是(shi)否(fou)已經制(zhi)定了法規？

何慶成：我國(guo)對此還沒有成文的(de)法規(gui)。環保(bao)部(bu)(bu)現在主要監管地(di)(di)表，大氣(qi)和(he)水，地(di)(di)下(xia)部(bu)(bu)分只監管土壤，管不了(le)那么深(shen)(shen)；而國(guo)土資(zi)源部(bu)(bu)監管的(de)是地(di)(di)下(xia)的(de)礦產和(he)一(yi)些施工，目(mu)前還沒有專門(men)針對深(shen)(shen)井灌注的(de)法規(gui)。

提問(wen)：那深井灌(guan)注(zhu)在(zai)我國是否有合法性？

何慶成(cheng)：環保部已經(jing)認識到深井(jing)灌(guan)注的(de)(de)必要性，從2006年開(kai)始就(jiu)開(kai)展了(le)地下灌(guan)注科研示范項目(mu)，目(mu)前已取得了(le)積極進展。在(zai)我國(guo)(guo)沒有(you)成(cheng)文(wen)法的(de)(de)情況下，我們可(ke)以采用(yong)其(qi)他國(guo)(guo)家已經(jing)成(cheng)熟(shu)的(de)(de)法則。美(mei)(mei)國(guo)(guo)的(de)(de)相(xiang)關法規非常(chang)完善，經(jing)過了(le)實(shi)踐的(de)(de)考驗(yan)，如果我國(guo)(guo)開(kai)展這樣的(de)(de)工作的(de)(de)話，可(ke)以引(yin)用(yong)美(mei)(mei)國(guo)(guo)完善的(de)(de)法規。

提(ti)問：如果已經(jing)開始灌(guan)注，是(shi)否有(you)辦法實時監控地下(xia)的情況？

何慶成：我們有一些方法可以監控(kong)地下(xia)灌(guan)注(zhu)(zhu)(zhu)的(de)情況。灌(guan)注(zhu)(zhu)(zhu)井(jing)將持續(xu)監測灌(guan)注(zhu)(zhu)(zhu)速率、井(jing)頭壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)、環空(kong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)、環空(kong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)差、灌(guan)注(zhu)(zhu)(zhu)溫度、井(jing)底壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(此值通過其它(ta)變量(liang)計算(suan)得(de)出)、環空(kong)流體流量(liang)、灌(guan)注(zhu)(zhu)(zhu)液的(de)平均比(bi)重。除了(le)以上(shang)(shang)內容(rong)，總灌(guan)注(zhu)(zhu)(zhu)速率也(ye)被監測和記錄(lu)比(bi)如說(shuo)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)監控(kong)，我們可以測灌(guan)注(zhu)(zhu)(zhu)孔(kong)的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)，如果(guo)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)減少，上(shang)(shang)面(mian)(mian)就可能漏掉了(le)；如果(guo)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)太大(da)，我們就立刻(ke)關閉閥門(men)。除了(le)灌(guan)注(zhu)(zhu)(zhu)孔(kong)的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)，還(huan)會(hui)實時監控(kong)環空(kong)流體壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)。正常(chang)情況下(xia)，環空(kong)流體壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)始終比(bi)灌(guan)注(zhu)(zhu)(zhu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)高1.7個大(da)氣壓(ya)(ya)(ya)(ya)。一旦(dan)環空(kong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)發(fa)生異常(chang)且15分鐘內無法找到原因，自動聯(lian)鎖(suo)裝置都會(hui)自動關停灌(guan)注(zhu)(zhu)(zhu)操作(zuo)。也(ye)可以監測上(shang)(shang)面(mian)(mian)的(de)含水層的(de)物質(zhi)，如果(guo)里面(mian)(mian)出現(xian)了(le)有害物質(zhi)，就說(shuo)明(ming)有滲(shen)漏。

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