蒋新建，李旭强，卜宏伟
华北油田电力分公司综合运维大队地热项目部河北省任丘市 062552
摘要：在能源短缺时期，地热资源越来越集中于清洁和可再生能源。地热资源虽然在一定程度上可以解决当今的能源问题，但由于底层物质的复杂组成和地热水被引入地表，地热资源的开发利用中分析环境问题。本文在此基础上，研究了与地热资源开发利用有关的主要环境问题，指出了地热资源开发中存在的问题，并提出了相应的措施。
关键词：地热资源；开发利用；主要环境问题；研究分析
地热资源是一种环境友好、低碳和广泛使用新的可再生能源的能源，可用于畜牧、医疗、发电和供暖等许多领域。地热资源可以替代不可再生能源，缓解当今社会的能源短缺，促进我国经济的可持续发展。但是，地热资源的开发也有负面影响，如热污染、土壤沉积和地球温度变化，直接影响到地热工业的进一步发展。因此，应可持续地利用地热资源，并应采取有效措施解决现有问题，保护其他矿物资源，以促进地热资源的长期开发。
一、地热资源的开发利用过程
1.浅层地温能的开发利用。它利用主要包括地下水源热泵和土壤源热泵。热泵机组主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、调节阀控制系统和换热器组成。在能量转换过程中，会消耗一定数量的辅助能量(通常是电能)。由于压缩机和机组内部的制冷剂的综合作用，低含量的热能被环境吸收，然后转化为高含量的热能，冬季热泵机组吸收生产井提供的地热能，气温上升后，建筑物受热，地热热水注入地下。夏季生产井和回灌井被热取代，室内热转移到低温热源，使其冷却降温。土壤源热泵系统的原理与地下水热泵系统相似，不同之处在于前者的热源是土壤。由于土壤源热泵系统和大多数地下水源热泵系统都是能源回收模式，即它们只吸收热量而不取水，因此浅层地热能对总体环境的影响相对较小，这些问题主要是由于热泵的运行以及钻井场地的测量、环境损害和土壤侵蚀造成的环境问题(见图1)。
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2.深层地热能的开发和利用。它的开发利用可分为直接和间接利用。间接使用主要指发电，用于发电的地热流体通常需要180℃或更高的成本效益。直接使用需要相对较低的水温。地热能工程包括地面和地下部分。地面部分主要是一个地热站，配有除砂器、除铁罐、热置换板、循环水泵、补水箱等辅助装置。热量通过传输通道传递给用户；地下由水泵和地热残馀物充装组成，其中有些由于地质条件而难以填补，残馀物直接或多次抽水，并排放到城市下水道供进一步使用。地热项目需要安装发电机、凝气器和工控泵。地热水洗浴工程相对简单，热水通过传输渠道直接传递给用户。从经济角度来看，与地热项目共用生产井和部分运输管道或利用地热残馀物洗浴是常见的做法。当地热能在开发和利用过程中完全重新回灌时，主要由于噪音和对大气环境的影响，对环境的影响较小；如果没有回灌，对环境，特别是生态环境的影响就更大。此外，地热井和废弃设施必须在地热工程结束时妥善处置。
二、地热资源开发和利用过程中产生的环境问题
能源的开发和使用目前正在影响自然环境。地热资源是一种新型低碳能源。地热资源开发成本可能受到过度开采的影响。对地热资源的过度开采可能危及地质状况。
1.水污染。地热水在高温下含有大量氯和氧化硫。热水处理不当时，排出的热水可能流入地下水、河流和正常田地，造成水环境的高度污染。关于水污染问题，西南地区降水、空气湿度、洪水、未经处理的热水排出量低，没有对水环境的过度污染，水环境迅速稀释。但是，由于该国北部的降雨和干燥空气，未经处理的热水如果直接流入地下水地区、田地和河流，可能会非常危险。此外，地下水的过度开采，特别是沿海地区的过度开采，可能导致海平面急剧下降，并导致海水倒灌。
2.热污染。我国地热资源利用不足目前导致资源浪费，无法有效防治污染。地热资源的利用只有一种形式，没有分层使用模型或循环利用模型。因此，地热资源利用率低造成了污染问题。如果使用当地热源进行加热，则废水温度可能为40℃。直接排尾水大大改善了我们周围的水质。水温和水环境破坏，植物的生存受到威胁。对地热资源的过度开采可能导致热污染和环境破坏。第一，地下水和地下水含氧量下降，原因是利用热水直接废水不足，水生植物的逐步养殖和传播，严重影响了水的生态平衡；二、地热能较高，自然水域较多，直接排放对鱼类种群等动物生存产生重大影响；第三，水温升高，水质发生剧烈变化，直接影响水系统上方的大气，加速水的蒸发，加快地下水流失。
3.地面沉降。地热水长期开采无回灌减少了孔隙水压力，导致地下水水位持续下降，导致土壤沉积，导致复盖面破裂或土壤淤积。地热资源通常分布在现代构造活跃的地区，如火山区、地震区等。但是，大规模开采地热资源可能会引起地震和改变地下应力场。目前，许多地热田靠近里氏规模小于4级的小地震，开采地热资源不会造成短期地震，但长期开采是否会造成大地震尚不清楚。在浅层地热能源开发过程中，压力急剧下降可能导致高温热液区的热液爆炸。
4.污染大气。地热资源是一种新的低污染资源，释放出硫化氢等有毒气体。如果不迅速处理有毒物质，就会严重危害人民的生命，破坏大气环境。
5.污染土壤。有很大的矿化作用，一旦渗入土壤，就会增加土壤的盐分和酸度。土壤pH值直接影响作物生长，土壤盐碱化可能导致产量大幅下降，甚至阻碍作物生长。除盐外，热水中含有很多氟氟对作物生长构成严重威胁。如果不迅速加以解决，作物就会死亡，土壤肥力也会下降。
三、地热资源开发利用过程中的环境保护对策
1.有关部委必须加强监督和管理。与地热资源开发有关的问题广泛存在，但过度开采除外，这主要是由于主管当局缺乏监管。为了解决地热资源开发利用中存在的问题，有关当局必须加强监测和管理，严格执行地热项目审批制度，重点监测网络和回灌系统，并充分利用。
2.加强地热资源的研究、开发和保护。随着地热资源的逐步开发，出现越来越多的问题。必须加强对地热资源的研究、开发和保护，使有关当局能够有效地处理这些问题。改进地热尾水回灌技术和尾水的研究分析，以提高热管的热采保温效率，降低地热和尾水温度，有效提高地热资源综合利用的效率以及经济和环境效益。
3.使用人工回灌技术。利用人工回灌技术达到地热能补给，加快地热能补给和补给量，保持储热液的恒定压力，避免直接排入环境造成的污染，并通过延长地热能的使用寿命，实现资源的可持续利用。在这一阶段，许多国家采取了这种办法来解决地热水资源开发方面的问题。
随着时代的发展和进步，地热资源越来越多地用于清洁和可再生能源的生活和生产，与传统的化石能源相比，这些能源污染较少，在可再生能源领域具有优势。但是，鉴于地热尾水排放造成地下水和地下水污染、钻机等设施的噪音污染、管道铺设造成的土壤侵蚀以及致局部地温升高，这些问题可能会随着时间的推移造成不同的污染和环境损害，因此，有关当局必须加强对其发展的监督，并采取科学合理措施解决这些问题，从而为我国经济的健康发展奠定良好基础。
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