水力压裂中使用的无数液体混合物构成了一本相当可观的配方书。自2011年1月以来，在线化学品披露注册机构FracFocus汇总了美国超过52000口油气井中使用的混合物清单。地质化学家布莱恩·埃利斯从这些数据中看到了机会。他计划将不同的化学物质混合到他正在建造的一对高压舱内的富油气页岩中。这将使他能够探索这些“压裂”液被注入地下深处时发生的反应。
这些液体与沙子混合，主要成分是水，其中掺杂了1%的“特殊配料”。这个组分的配方——包括酸、溶剂和腐蚀抑制剂的混合物——在过去几年里一直是那些试图穿透页岩地层以释放化石燃料的公司所保守的秘密。但面对对水污染的广泛担忧，美国有21个州已经通过了关于混合物的强制披露规则，这使得像密歇根大学安娜堡分校的埃利斯这样的科学家更容易评估其影响。
大部分数据最终都进入了像FracFocus这样的注册机构，该机构由州能源和水组织监督。“仍然有很多漏洞，但绝大多数公司现在都在披露他们的化学物质，”位于德克萨斯州奥斯汀的环境保护基金的高级政策顾问斯科特·安德森说，该基金倡导更环保的压裂程序。
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迄今为止，已有500多家公司向FracFocus报告了数据。学术研究人员、倡导团体和公司现在正在仔细研究这些配方，以评估其毒性，希望将其缩小到一组环境可接受的配方——并可能刺激合成更环保的替代品。
尽管联邦政府尚未制定自己的规则，但压裂液成分的披露热潮已经出现。内政部已提议要求公开在公共土地上进行水力压裂作业期间使用的化学品，但目前大部分油气开发都是在私人土地上进行的。许多公司无论如何都在自愿提供信息，即使在没有披露要求的州也是如此。而且，像总部位于德克萨斯州休斯顿的哈里伯顿和贝克休斯这样的进行水力压裂的公司，都在制定自己的化学评估计划，显然是为了解决公众的担忧并减少其环境足迹。
这些注册机构中的数据虽然越来越多，但仍然不完整、不统一且难以比较。欧盟正在逐步实施一项统一的化学品法规计划，该计划管理所有商业部门的报告。例如，在北海运营的能源公司都必须遵守相同的规则并遵守严格的报告要求。但在美国，化学品报告的法规仍然是州和国家政策的混合体，因行业而异。
即使在有披露法的州，公司也可以为了保护知识产权而省略信息。例如，总部位于德克萨斯州欧文市的埃克森美孚子公司拒绝列出其在怀俄明州一口井中使用的凝胶剂（用于帮助悬浮水中的沙子）的成分，称该信息为“商业秘密”。
结果是，公司仍然在按照自己的风险评估进行运营，并且没有披露独立验证可能需要的所有信息。“如果每个人对什么是危险的都有不同的定义，并且没有充分披露他们使用的化学品，那么进行比较就会非常困难，”位于马萨诸塞州萨默维尔的倡导组织清洁生产行动的联合主任劳伦·海恩说。
海恩的团队正在筛选公司的披露信息，以对最常用的化学品进行风险评估。该努力旨在提供一个单一的比较点，以便科学家、行业和公众可以就哪些化学品是最好的做出明智的决定。
总部位于休斯顿的能源公司阿帕奇的化学品评估项目负责人丹尼尔·达勒姆表示，尽管海恩的努力很有希望，但公司没有必要等待。美国环境保护署 (EPA) 已经维护着一个公共注册机构，其中包含各种工业过程中首选的化学品。想要注册其化学品的公司会向环保署提供毒性和环境评估数据；该注册机构还允许公司在涉及知识产权时对某些数据保密。
结果是，出现了一个不断增长（尽管不完整）的首选化学品列表，像阿帕奇这样的公司可以在设计其压裂液时从中选择。例如，一家想要避免使用乙二醇单丁醚（用于降低粘度但可能对内分泌系统有毒）等溶剂的公司，可以在环保署列表中查找替代品。“这是通往绿色化学的一张非常好的路线图，”达勒姆说。
最终，达勒姆希望研究人员能够帮助开发新的化学品，这些化学品可用于使整个水力压裂过程更清洁、更高效。像埃利斯这样的科学家可以发挥重要作用。
埃利斯想知道压裂液是否正在促使页岩内发生地球化学反应，这可能会释放出潜在的危险金属和放射性核素，例如砷、钡、锶和铀。这些元素通常在石油和天然气公司产生的废水中以痕量浓度存在，但也可能在地下水中自然发现。埃利斯最终希望帮助公司选择更好的化学品，以最大限度地减少污染的可能性和废水处理的需要。但就目前而言，他说，他专注于基础科学。“从根本上说，我只是想更好地理解这些反应。”