页岩气的商业化开采虽然可以缓解油气资源短缺问题,满足经济发展需求,但不能忽视页岩气开采可能带来的巨大环境问题。本研究通过调查检测四川省某页岩气开采井场区域的土壤环境质量,分析无机污染物来源及空间分布,研究压裂返排液对土壤的毒性效应。通过室内模拟试验,探究压裂返排液暴露对植物生长、蚯蚓急性毒性及土壤酶活性的影响情况,为污染土壤生物学诊断和风险评价提供科学依据。主要研究结果如下:(1)页岩气井场周围耕地土壤均有轻微的重金属超标,其中主要是重金属Cd元素。Ni、Cu、As、Zn、Cd、Cr含量空间分布最值均主要在特殊井c和正钻井d,Pb含量最值主要分布在完井a和集气中心站e。井场内外土壤重金属含量污染评价表明页岩气开采对区域土壤重金属含量无明显影响。各平台井场周围土壤水溶性盐总量均小于1000 mg/kg,页岩气开采未引起土壤盐渍化,对井场周围土壤中水溶性盐含量的影响不明显。(2)页岩气压裂返排液对植物生长和生理生化特性均有一定影响,直接和间接地对植物产生了毒害。返排液直接暴露对不同种子的发芽影响略有不同,但都表现为抑制作用;对种子α-淀粉酶活性的影响规律为“低促高抑”,胚根中脯氨酸含量随返排液处理浓度的升高而增加。返排液暴露对植物幼苗根长和茎长均表现为低促高抑现象,也引起脯氨酸含量的升高,同时对不同植物不同部位的MDA(丙二醛)和POD(过氧化物酶)含量影响不同。返排液对土壤中植物生长也有一定的抑制作用,叶片中脯氨酸含量随返排液浓度的增加而增加,MDA含量和POD活性与对照组相比差异不显著,返排液对土壤中植物造成的氧化伤害不明显。(3)赤子爱胜蚓的死亡率与返排液浓度存在明显的浓度效应关系,滤纸试验中,返排液对蚯蚓24 h的半数致死浓度(LC50)为670.522 mg/L,48 h的为422.339 mg/L;人工土壤试验中,返排液对蚯蚓3 d的LC50为80.265 mg/kg,7 d的为26.444 mg/kg,14 d的为15.779 mg/kg。返排液对土壤中蚯蚓的体重影响差异不显著,对蚯蚓体内不同酶活性的影响存在差异。(4)各浓度返排液暴露下,土壤过氧化氢酶活性随时间的增加总体降低,表现出一定的抑制作用;土壤脱氢酶活性随时间的增加有降低,但差异不显著;土壤脲酶活性随时间的增加,呈先升后降的趋势。总体来看,压裂返排液对土壤脱氢酶活性呈现激活作用,对过氧化氢酶及脲酶活性整体呈现抑制作用。