文丨王星锦 澳大利亚地质学家、昆士兰大学教授、丹尼森天然气公司（Denison Gas）董事会主席

中国在碳达峰和碳中和的总目标下，以积极姿态开展国际合作。在可再生能源推广方面，中国更是走在世界前列。

据世界能源署统计，2024年中国生产太阳能产量占世界总量的35%，风能产量接近世界总量的一半。在二氧化碳捕获、利用和封存（CCUS）项目规模和数量上，排名世界第五。在新能源设施制造方面，中国更是一枝独秀，全球太阳能光伏板77.8% 产于中国。

中国政府对新能源项目政策支持的力度，令世界敬佩，也因此带动了中国低碳能源产业的蓬勃发展。中国各级政府出台多项政策，鼓励企业和科研单位在所属地区设立新能源项目。然而，这个繁荣现象背后存在的一些隐患，值得提前防范和注意。如果新能源项目或减碳项目设立不当，可能造成环境污染，导致项目效果与立项目的背道而驰。

作为一位地质工作者，笔者观察到国际上典型低碳项目在实施过程中积累的经验与暴露的教训，对于未来中国低碳项目在环保风险考量方面，具有重要的参考价值和借鉴意义。

地下煤气化（UCG）项目环境安全隐患不可忽视

近几年，国内掀起了地下煤气化（UCG）的立项热潮，一些学者和企业把UCG包装成绿色环保和低碳项目。15年前，笔者在澳大利亚参与过UCG项目的实施。实践证明，UCG是环境安全的隐患。首先，我们需要了解什么是地下煤气化（UCG）。顾名思义，地下煤气化也就是把埋藏于地下的煤，先在原地转化成天然气，然后采到地面。这个概念是由英国电气工程师西门子在19世纪末提出的，当时伦敦因为冬天燃煤取暖，造成了严重的空气污染。

UCG概念的提出，点亮了人们把煤炭转变成洁净能源的希望。听起来这是一个很符合环保要求的能源开采模式，它既能避免煤炭燃烧过程中对环境造成的粉尘污染， 也能降低燃煤过程中向大气排碳造成的温室效应，同时又可以防止采煤造成的地面沉降。UCG的基本工作原理是，向地下煤层注入氧气、水和催化剂，使煤层燃烧产生合成气体。合成气体主要成分为甲烷、二氧化碳、一氧化碳和硫化氢等，在地面经过净化处理后，甲烷作为能源可以利用，其他副产品作为垃圾处理掉。近几年又演化出另一种气化技术，把生物酶和水注入煤层，使其生成甲醇溶液，然后把甲醇采到地面，在地面从甲醇中分离出甲烷。

20世纪80年代，美国在煤炭富集区尝试了地下煤气化技术，第一个项目代号是落基山一号。开采商采用石油钻探技术，从一口直井注入氧气、水和催化剂，在另一口直井把煤层燃烧后生成的合成气采到地面。通过这个实验，他们把一万吨煤成功转化成合成气。这次实验证明采用垂直井技术进行UCG，在技术上是可行的。随后，美国在全国范围内推广UCG项目，到20世纪90年代初，美国总共实施了30多个UCG项目。但是，美国环保部门对其中两个项目进行了抽查，发现两个项目均存在环境污染的严重问题，一是对地下水资源造成了永久性污染，二是产出的气体含有毒性物质。随后，所有UCG项目在美国被叫停。

2013年前后，随着水平井技术在煤层气开采过程中的成功应用，澳大利亚林克能源公司（以下简称林克公司）开始在昆士兰州苏拉特盆地霍普兰矿区和钦其拉矿区采用水平井技术实施UCG。水平井的成功利用，不仅提高了气化率，而且单井产量大幅提高。正当澳大利亚投资者效仿林克公司大规模推广UCG技术时，昆士兰州环保部门检查出林克公司的UGC项目对环境造成了严重污染。污染范围很大，不仅造成地下水的永久性污染，而且地面水库也受到污染，一名采气工人因吸入有毒气体致病而亡。最后，布里斯班地方法院判林克公司构成犯罪，赔偿受害者损失并处以巨额罚款，林克公司的法人被判入狱。林克公司因此案破产。而后，昆士兰州出台法规禁止UCG项目。从此，澳大利亚不再有人实施UCG项目。

从上述两个例子可以看出，就环境安全来说，UCG是高风险项目，事故发生率高达80%。为什么UCG项目有这么大的安全隐患？我们不妨做一些科普。UCG技术是通过燃烧把煤转化成合成气的，这些合成气除甲烷外还包括苯、有毒的芳香烃、硫化氢等有毒气体和固体。一方面，这些毒性物质随水溶液进入煤层上部或下部水层，从而造成对水资源的永久性污染。这些水层都比较浅，是人畜饮用水的来源。另一方面，有毒气体也随甲烷一起排到地面，很难避免对人的伤害和对环境的污染。

近几年，中国很多科研单位或企业，把UCG包装成绿色环保或低碳项目，对它的污染风险估计不足。从一些报道中得知，有些企业和科研单位已经立项在新疆、山西、内蒙古等含煤区实验UCG。需要提醒的是，这些地区含水层与煤层邻近，煤层与水层连通性很好。在UCG实施过程中，很难做到煤层和水层的隔断，无法避免工程实施时气化副产物（含毒性物质）对水层的污染。我国北方地区，大都干旱缺水，地下水资源异常宝贵。美国和澳大利亚的教训告诉我们，UCG对水资源的污染是永久性的，我国对水资源保护的迫切性应高于对能源的需求。

另外，关于有些专家提到UCG的低碳性，UCG的开采过程中产生的合成气，其甲烷浓度比较低，在进入输气管网前，这些合成气需要在地面提纯处理。依照国内目前采用的天然气处理技术，合成气在处理过程中，大量含碳气体将不可避免地被释放到大气中。据统计，处理UCG合成气造成的碳排放量，是处理等量常规天然气造成的碳排放量的10倍以上。所以，一些专家提出推广UCG可以降低碳排放量，这种说法有一定的误导性。

地下煤气化，作为煤炭未来开采模式，需要继续探索它的环保可行性。 在未来，技术攻关重点应该放在如何防止发生类似美国和澳大利亚的环保事故。建议政府出台法规，对UCG项目的立项和实施进行严格监管。监管内容可以涵盖如下几个方面。

第一，UCG项目选址。选择的UCG项目地点和煤层要远离含水层。监管方应要求立项方提供目标煤层的水文地质调查报告，在立项前要完成水文钻探工作，并且通过水文工程实验， 证明水层和煤层没有贯通。

第二，对已经开工的UCG项目，增加污染防范措施。例如，在含水层增加观测井，定时取样检测，一旦发现污染苗头及时采取措施或停工。

第三，正如前面所提到的，UCG是高排碳项目，建议所有UCG项目都要配置CCS项目，保证CCS项目的碳捕集量不小于其排放量。

综上所述，笔者认为UCG项目不应列为绿色环保项目或低碳能源项目，它在环境安全方面存在巨大隐患，环境污染概率非常高。在我们还没有掌握可靠的水资源保护措施前，UCG项目的设立应慎重。

CCS项目选址不当，可能污染水层

众所周知，二氧化碳捕获和地下封存（CCS） 是降低碳排放最直接有效的地质方法。CCS工作原理是把地面捕获的二氧化碳，通过钻井的方式注入地下岩层，进行永久性封存。

与UCG项目一样， 如果封存二氧化碳的储层和含水层连通性好，二氧化碳或者二氧化碳衍生的化学物质进入水层后，可能与水或岩石或水中矿物质发生化学反应，造成对地下水资源的污染。 澳大利亚曾发生过因怀疑CCS项目可能对水层造成污染而终止CCS项目建设的情况，并立法禁止在该区域进行CCS。

位于澳大利亚昆士兰州的博恩—苏拉特盆地是世界上最大的煤层气生产区，也是世界上最主要的煤炭生产基地。该地区每年碳排放量约1.24亿吨， 成为澳大利亚境内最主要的排碳区，从2010年到2024年，澳大利亚联邦政府和昆士兰州政府拿出超过10亿澳元的财经拨款作为政策补贴，鼓励企业在该地区实施CCS项目，其中全球知名矿业巨头嘉能可在澳大利亚组建了专业公司CTSCO，在博恩—苏拉特盆地进行CCS作业。中国的一家企业在该地区有一座火力发电厂，该企业与CTSCO签订协议，计划将电厂产生的二氧化碳运到CTSCO的CCS项目处进行封存。该CCS项目设计年封存能力为30万吨。CTSCO在研究和工程试验的基础上，最后选定侏罗系砂岩层作为封存二氧化碳的储库。

当昆士兰州政府收到CTSCO计划书后，邀请研究机构对方案的环保可靠性做了深入研究，包括进行模拟和实验测试。根据研究结果，昆士兰州政府否决了CTSCO的申请，并立即出台法规，禁止在博恩—苏拉特盆地实施CCS。因为模拟和测试结果表明， 封存储层和上覆的水层是连通的，水矿化度高，呈碱性，当二氧化碳进入水层后，水变为酸性，并且二氧化碳和水层中的岩石可能发生化学反应，产生有毒的矿物质。

总之，研究和实验证明，CCS会对盆地内的水资源造成严重污染。所以政府通过立法，禁止在博恩—苏拉特盆地进行CCS。

国内对CCS的设立也是科学和严谨的，对CCS项目可能影响环境的情景也会认真评估。笔者注意到，国内一些CCUS项目很多用于提高石油开采效率，而地质资料显示，一些项目存在油水同层的情况，因此二氧化碳注入地下时，有可能发生类似博恩—苏拉特盆地污染水层的情况。希望澳大利亚的相关案例能为国内同行提供参考。

据笔者观察，中国和澳大利亚在CCS项目方面有着广泛的合作，通过资料与技术的双向共享，不仅助力提升全球 CCS 技术水平，也为降低项目成本发挥了积极作用。特别是当前国内很多企业正在积极推动CCS项目落地，未来中澳双方可进一步深化在 CCS及CCUS 环保风险控制领域的经验交流与实践分享，以保障相关项目高质高效、安全可靠地实施。

综上所述，在当前中国减碳项目蓬勃发展的阶段，科研工作者与政府监管部门均应保持严谨审慎的态度，对于存在环境安全隐患的项目需严格甄别，不可轻易纳入低碳项目予以立项。应以国际能源项目历史上的环保事故为警示，积极吸纳环保监管经验，严格把控项目立项环节，确保中国减碳事业实现蓬勃且健康的发展。

编辑丨王秋蓉

来源丨《可持续发展经济导刊》2025年7月刊

原文标题丨《防止因减碳项目的实施造成环境污染》

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