页岩气作为一种清洁、高效的能源,能够有效缓解能源危机,提升国家能源安全。目前,只有美国实现了页岩气的商业开发,成为各国学习的典范。但是页岩气开发的环境问题成为约束页岩气产业发展的主要因素之一。因此有必要对页岩气开发的环境问题进行探究,本文选择水系统作为研究对象,以宾夕法尼亚州的Marcellus页岩作为研究区域,识别并定量分析页岩气开发对水系统造成的影响。通过数据分析,直观地了解页岩气开发带来的水环境问题,帮助我国提早准备以应对大规模开发页岩气带来的水系统危机。首先,本文针对页岩气开采的水资源短缺问题,采用模糊次分析法(FAHP)评价宾夕法尼亚州页岩气开发水资源利用效率,分别从社会、经济、环境三个方面构建评价矩阵进行定量加定性地分析。结果显示：页岩气开发水资源利用效率受到生态和经济因素影响大,其中缺水程度、开采用水量、污水排放达标率、河流流量减少情况对利用效率的影响最大；其次针对页岩气开发带来的水环境问题,选择污染指示物甲烷和镭元素,借助地统计方法,对研究区域的污染物进行空间插值通过Arcgis直观展示评价结果。结果表明：甲烷和Ra226平均浓度,逐年增加,其中甲烷浓度在2009和2010年均处于危险阈值以内,未对水环境造成危害,2011-2013年浓度超过危险阈值,Ra226和Ra228在调查年份内均值均超过安全饮用水标准；模拟图显示研究区域内甲烷和镭影响的区域逐年增多,高浓度区域主要分布在Allegheny、 Lycoming、 Bradford、Indiana四个页岩区块,浓度分布呈现出从西南到东北的带状分布,有逐年向西北和东南扩散的趋势,Ra226与Ra228存在微弱的负相关关系,甲烷与宾州页岩气产量存在极强的线性正相关。