在过去的几十年里,美国工业界已将超过 30 万亿加仑的有毒液体注入地球深处,将这个国家广阔的地质区域用作一个看不见的垃圾场。
任何公司都不允许将如此危险的化学物质倒入河流或土壤中。但直到最近,科学家和环境官员都认为,地球深处的岩层会将废物安全地封存数千年。
越来越多的迹象表明他们错了。
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来自美国各地不同角落的记录显示,为埋藏这些废物而钻入地下的井多次泄漏,导致危险的化学物质和废物涌到地表,或者有时渗入浅层含水层,这些含水层储存了该国很大一部分的饮用水。
2010年,来自这样一口井的污染物在洛杉矶西部的一个狗公园里冒了出来。在过去三年中,类似的石油和天然气钻井废弃物喷泉出现在俄克拉荷马州和路易斯安那州。在南佛罗里达州,20口全国监管最严格的处置井在 20 世纪 90 年代初发生故障,将部分处理过的污水释放到含水层中,这些含水层有一天可能需要用来供应迈阿密的饮用水。
全国有超过 680,000 口地下废物和注入井,其中超过 150,000 口将工业液体注入地表以下数千英尺。科学家和联邦监管机构承认,他们不知道有多少个地点正在泄漏。
联邦官员和许多地质学家坚持认为,所有这些倾倒所造成的风险是最小的。他们说,事故并不常见,地下水储备(大多数美国人从中获取饮用水)仍然安全,并且远远超过了将有毒化学物质注入地下所造成的任何可能的威胁。
但在采访中,几位关键专家承认,注入是安全的这种想法,是建立在未能跟上现实的科学研究以及并非总是有效的监督之上。
“在 10 到 100 年后,我们将发现我们的大部分地下水都被污染了,”马里奥·萨拉查说,他是一名工程师,曾在华盛顿特区环保署的地下注入项目担任了 25 年的技术专家。“很多人会生病,很多人可能会死亡。”
地质学家承认,石油和天然气钻探的繁荣正在加深不确定性。钻探会产生大量的废物,给监管机构带来负担,并需要数百口额外的处置井。这些井——在地面上钻的更多孔——正在改变地球的地质结构,增加人为的裂缝,使水和废物可以更自由地流动。
“这一切都没有任何确定性,任何告诉你相反的人都没有说实话,”劳伦斯伯克利国家实验室的首席水文地质学家斯特凡·芬斯特勒说,他专门研究岩层特性和模拟流体如何在其中流动。“你已经通过压力、温度和压裂改变了系统,所以你不知道它会如何表现。”
ProPublica 对井记录、案例历史和政府对超过 220,000 口井检查的摘要进行审查后发现,注入井内部的结构性故障是司空见惯的。从 2007 年底到 2010 年底,每检查六口深层注入井就发出一次井完整性违规——全国范围内超过 17,000 起违规行为。超过 7,000 口井显示出井壁泄漏的迹象。记录还显示,井经常在违反安全规定的情况下运行,并且在大大增加液体泄漏和水污染威胁的条件下运行。
在结构上,处置井与石油或天然气井相同。混凝土和钢管从几百英尺到两英里不等地延伸到地下。底部,井口通向天然岩层。没有容器。废物只是渗出,填充岩石颗粒之间留下的微小空间,就像堆叠的弹珠之间的缝隙一样。
许多科学家和监管机构表示,注入过程的替代方案——燃烧废物、处理废水、回收利用或在地表处置废物——成本更高或带来额外的环境风险。
他们指出,地下废物处置是该国经济的基石,制药、农业和化学工业都依赖它。它对于未来减少对外国石油的依赖也至关重要:水力压裂、“清洁煤”技术、核燃料生产和碳储存(解决气候变化战略的基石)都依赖于将废物推入地表以下的岩层。
美国环境保护署(对全国的注入井拥有主要监管权力)不愿讨论 ProPublica 确定的具体井故障,也不愿让工作人员接受采访。该机构也拒绝以书面形式回答许多问题,尽管它对几个问题做出了回应。其饮用水保护部门主任安·科德灵顿向 ProPublica 发送了一份声明,为注入计划的有效性辩护。
该声明说:“在正确操作的情况下,地下注入一直是并将继续是地下储存和处置流体的可行技术。” “环保署认识到,可以做更多的事情来加强饮用水安全措施,并将与各州和部落合作,提高地下注入控制计划的效率。”
尽管如此,一些专家认为,迄今为止发现的井故障和泄漏是更广泛问题的迹象,引发了人们对可能有多少污染在未被发现的情况下泄漏的担忧。他们说,等到发现损害时,可能为时已晚。
“我们是否正在走上一条未来可能会后悔的道路?”康奈尔大学工程学教授安东尼·英格拉菲亚说,他一直直言不讳地批评井不会泄漏的说法。“是的。”
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2003 年 9 月,埃德·考利接到电话,要求他去查看德克萨斯州奇科郊外一个田园诗般的农田中一滩咸水。他说,附近有一片树林开始枯萎,树叶变成棕褐色并掉落到地上。
奇科是一个大约有 1000 人的小镇,位于沃思堡西北 50 英里处,位于德克萨斯州巴内特页岩的中心地带。天然气井像郊区的邮箱一样遍布景观。在浑浊的池塘不远处,一家石油服务公司已经开始将数百万加仑的钻井废物泵入注入井。
监管机构将这种废物称为盐水或卤水,但它通常包括不太良性的污染物,包括压裂化学品、苯和其他已知会导致癌症的物质。
该井已获得德克萨斯州铁路委员会的授权,该委员会曾经监管铁路,但现在监管着 260,000 口石油和天然气井以及 52,000 口注入井。(另一个机构,德克萨斯州环境质量委员会,监管其他行业的废物注入井。)
在发放许可证之前,委员会官员研究了数学模型,表明可以将废物安全地注入农场地下约三分之一英里的砂岩层中。他们规定了多少废物可以进入井中,在多大的压力下,并计算出它在地下会消散多远。按照联邦法律的要求,他们还审查了该地点周围四分之一英里的半径范围,以确保废物不会通过该地区的废弃井或其他孔渗回地表。
然而,这些预防措施失败了。“盐水”卤水从注入地点迁移,并通过附近三个旧井孔射回地表。
“你见过自流井吗?”奇科公共工程主管考利回忆道。“水就那样从地下涌出来。”
尽管居民担心注入的废物可能会进入他们的饮用水,但委员会官员没有对泄漏点附近的土壤或水进行采样。
德克萨斯州铁路委员会发言人拉蒙娜·奈在电子邮件中写道,如果注入井废物“威胁到该地区地下水的危害,将启动深入的 RRC 调查”。
该机构对考利关于一滩卤水或死树的描述提出异议,称废物几乎没有溢出超出溢出的井,尽管官员无法确定任何与考利的记忆相矛盾的文件或工作人员。关于泄漏的类似考利的描述出现在当地报纸《怀斯县信使报》上。该机构已销毁了有关此事件的记录,称法律规定他们只需保留两年。
违规发生后,委员会下令用水泥堵住两口旧井,并限制了废物注入井的速度。监管机构表示,它没有对遵循德克萨斯州规则的处置公司发出任何违规行为。委员会允许井运营商每天继续向井中注入数千桶卤水。几个月后,卤水开始从附近另外三口旧井中喷涌而出。
“这有点像打地鼠,一个东西弹出来,当你去击打它时,另一个东西又会弹出来,”考利说。“这很令人沮丧。……如果你的水没了,那会对你的土地价值产生什么影响?”
深井注入发生在 32 个州,从宾夕法尼亚州到密歇根州再到加利福尼亚州。大多数井都位于五大湖区和石油和天然气生产地区:沿阿巴拉契亚山脊和墨西哥湾沿岸、加利福尼亚州和德克萨斯州,德克萨斯州用于危险工业废物和石油和天然气废物的井比其他任何州都多。
联邦法规根据井中容纳的物质和产生这些物质的行业将井分为六类。1 类井处理最危险的物质,包括肥料、酸和致命化合物,如石棉、多氯联苯和氰化物。能源行业有自己的类别,即 2 类,其中包括处置井和注入流体以迫使滞留的石油和天然气流出的井。最常见的井,称为 5 类井,是其他类别剩余物质的汇总,包括加油站的雨水径流。
美国环保署 (EPA) 要求将 1 类和 2 类注入井钻探到最深处,以确保将毒性最大的废物推到饮用水含水层以下。这两种类型的井都应该用多层钢管和水泥围住,并定期监测裂缝。
官员们对这种处置方式的信心不仅源于安全预防措施,还源于对岩层如何捕获流体的理解。
官员们说,地下废物被一层又一层的不可渗透岩石所包围。如果一层泄漏,下一层会在废物到达地下水之前阻止其扩散。物理学和流体动力学的定律应确保废物不会扩散太远,并随着其扩散而被稀释。
德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局高级研究科学家苏珊·霍沃卡说,这种分层“是一种非常强大的现象,它对我们有利”。
根据 美国环保署文件中引用的风险分析,导致水污染的重大井泄漏的可能性极低,大约为百万分之一。
但是,一旦废物进入地下,就几乎没有办法跟踪其传播的距离、速度或最终去向。有很多理论,但很少有数据可以证明该系统有效。
劳伦斯伯克利国家实验室为美国能源部提供咨询的著名地球科学家约翰·阿普斯说:“我确实认为风险很低,但从未得到充分证明。每一个声明都基于一群专家提供的意见。然后,您对他们的意见进行科学分析,得出一些概率。当您没有任何证据时,这是一种很好的方法……但这在科学上没有任何意义。”
确实存在的硬数据来自联邦和州监管机构进行的井检查,他们可以对非法注入、未维护井或在不安全压力下运行井的操作员发出传票。这些信息是美国环保署在全国范围内跟踪系统健康状况的主要手段。
然而,在回答 ProPublica 的问题时,美国环保署承认它对其收集的数据几乎没有进行任何处理。该机构无法向 ProPublica 提供有关井发生故障的频率或违反处置法规的频率的统计数据。20 多年来,它没有统计过废物迁移或污染的案例数量。ProPublica 发现,该机构经常接受州注入监管机构的报告,这些报告部分空白、包含冲突的数据或缺少关键细节。
2007 年,美国环保署启动了一个国家数据系统,以集中有关注入井的报告。截至 2011 年 9 月 - 美国环保署最后一次发布公开更新时 - 只有不到一半的州和地方监管机构向该数据库提供数据。它仅包含少数几个州的完整信息,仅占该国深井的一小部分。
美国环保署没有回复有关其如何处理数据或该机构如何判断其监督是否有效的更多细节的问题。
在 2008 年接受 ProPublica 的采访时,一位美国环保署科学家承认该机构在监督注入计划的方式上存在不足。
研究落基山地区注入和水问题的美国环保署地下水专家格雷戈里·奥伯利说:“假设监测规则和要求到位且具有保护性 - 这是假设的。在有人抱怨水井受到污染之前,你不会知道发生了什么。”
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ProPublica 对 2007 年 10 月至 2010 年 10 月的案例历史和美国环保署数据的分析表明,当注入井发生故障时,最常见的原因是井结构本身存在孔洞或裂缝。
操作员必须定期进行所谓的“机械完整性”测试,1 类井每年进行一次,2 类井至少每五年进行一次。2010 年,这些测试导致全国范围内超过 7,500 次违规,其中超过 2,300 口井发生故障。在德克萨斯州,2010 年每检查三口 2 类井就会发现一次违规行为。
此类故障可能会产生严重后果。水泥或钢外壳的损坏可能会使流体渗入地下,在那里它们可能会迁移到供水系统中。
监管机构表示,多余的保护层通常可以防止废物到达那里,但美国环保署的数据显示,在 ProPublica 分析的三年中,超过 7,500 次井测试失败涉及联邦水资源保护法规中描述的“流体迁移”和“严重泄漏”。
2009 年 9 月,Unit Petroleum Company 的工人在路易斯安那州南部路边的沟渠中发现了石油和天然气废物。在将流体追溯到附近注入井外壳的裂缝后,操作员测试了井的其余部分。直到那时,他们才发现另一个洞 - 在地下 600 英尺处,距离该州部分地区饮用水源的含水层只有几百英尺远。
美国环保署的数据显示,大多数井故障会在发现后六个月内修复,但在完整性测试之间最多间隔五年,可能需要一段时间才能发现泄漏。并非每口井都可以修复。堪萨斯州在 2010 年关闭了至少 47 口注入井,用混凝土填充并掩埋,因为它们的机械完整性无法恢复。路易斯安那州关闭了 82 口。怀俄明州关闭了 144 口。
井泄漏的另一种方式是,如果注入废物的力过大,可能会意外地破坏旨在容纳废物的岩石。美国能源部太平洋西北国家实验室和德克萨斯大学的科学家发表的一份报告称,高压是“驱动力”,可以帮助将深层地质层与较浅的地质层连接起来,使流体渗入地下。
大多数注入井许可证严格限制允许的最大压力,但井运营商 - 急于在更短的时间内处置更多废物 - 有时会违反规则,州监管机构的检查显示。根据各州向美国环保署提供的数据,自 2008 年以来,深井运营商已被抓到超过 1,100 次超过注入压力限制。
1989 年发生的井故障导致了对注入风险的新线索,其中过度压力是一个因素。
在俄亥俄州南部钻探一口处置井时,Aristech Chemical Corp.(后被 Sunoco 收购,并于 2011 年再次出售给 Haverhill Chemicals)的工人被苯酚的气味所淹没,苯酚是该公司注入附近两口 1 类井中的致命化学物质。不知何故,也许经过了几十年,污染已经穿过 1,400 英尺的坚固岩石,并正在向地表含水层推进。
俄亥俄州环境官员 - 在美国环保署的帮助下 - 进行了大约 15 年的调查。他们得出结论,井的机械性能良好,但 Aristech 注入废物的速度和压力高于地质构造所能承受的水平。
尽管科学家们认为 Aristech 泄漏是一种罕见现象,但他们承认,在工业活动改变了地下环境的地方,此类问题更有可能发生。
美国有超过 200 万个废弃和堵塞的石油和天然气井,其中超过 10 万个可能没有出现在监管机构的记录中。有时它们只是折断的钢管,埋在地下或突出地面。许多应该用水泥密封,但研究表明,水泥会随着时间的推移而分解,从而使井结构向上渗漏。
此外,如果注入的废物到达旧井的底部,它会被迅速驱回含水层,就像在奇科一样。
自 1986 年以来一直在该机构地下注入计划工作的地质学家布鲁斯·科贝尔斯基说:“美国看起来像一个针垫。”科贝尔斯基在 2011 年 5 月接受 ProPublica 采访,之后美国环保署拒绝了有关此故事的更多采访请求。“不幸的是,在某些情况下,有人错过了一口井或没有指示该井。它可能是 20 世纪初的一口井。”
在为了开采石油和天然气而裂开的土地后留下的裂缝也可以连接废弃的井和废物注入区。这些人为裂缝的延伸范围仍然是研究和辩论的主题,但在某些情况下,它们已经延伸到半英里,甚至与邻近井的裂缝相交。
当注入井与水力压裂井和废弃井相交时,综合效应是许多原本应该由深层地下地质提供的自然保护不再存在。
美国环保署在落基山地区的地下注入专家内森·怀泽在 2010 年的一次采访中说:“这是一个自然系统,如果你进入并开始在其中打孔并改变周围的压力系统,它就不再是自然的了。在这种情况下,很难知道它会如何表现。”
美国环保署的数据为了解一些注入井问题提供了一个窗口,但并非所有问题。没有办法知道有多少井存在未被发现的泄漏,也无法衡量从这些井中泄漏出的废物量。
ProPublica 获取的记录显示,在至少某些情况下,井故障可能污染了饮用水源。2008 年至 2011 年间,州监管机构报告了 150 起美国环保署所谓的“涉嫌污染案例”,其中注入井中的废物据称到达了含水层。在 25 个案例中,废物来自 2 类井。美国环保署没有回复有关对这些事件的调查结果或澄清报告案例的标准的请求。
然而,这些数据可能低估了此类事件的真实程度。
泄漏的油井可能根本不会被发现。一项德克萨斯州的研究在调查土壤高盐度的原因时发现,研究区域内至少有 29 口盐水注入井很可能在不知不觉中将盐水柱向上渗入地下。即使在奇科等地区报告了问题,监管机构也并非总是会进行昂贵且耗时的调查以查明原因。
美国环保署前注入专家萨拉查说:“没有污染事件发生可能意味着没有污染,也可能意味着没有人调查。“我倾向于认为是后者。”
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将废物注入地下的做法是作为解决环境危机的一种方案而出现的。
在 20 世纪上半叶,有毒废物被收集在污水池中,或被倾倒在河流中或泼洒在田野上。随着肆无忌惮的污染造成的后果变得不可接受,美国转而采用了一种眼不见为净的替代方案。公司借鉴石油和天然气行业开发的技术,开始将废物泵回为资源钻探的油井中。有毒废物几乎变得不可见。空气和水开始变得更加清洁。
随后,一系列意想不到的问题开始出现。
1967 年 4 月,丹佛落基山兵工厂一家化工厂注入的农药废物使一条地震断层不稳定,引发了 5.0 级地震——足以震碎窗户和关闭学校——并根据美国地质调查局的说法,让科学家们意识到了注入的新风险。
一年后,位于宾夕法尼亚州伊利市的哈默米尔造纸公司一口腐蚀的制浆液有害废物井破裂。根据环保署的一份报告,五英里外,在普雷斯克岛州立公园,“一股有害的黑色液体从一口废弃的天然气井中渗出”。
1975 年在德克萨斯州博蒙特,维尔西科尔化学公司注入地下的二恶英和高酸性除草剂烧穿了其井套管,导致多达 500 万加仑的废物进入附近的一个饮用水含水层。
然后在 1984 年 8 月,在田纳西州橡树岭,政府核设施深层注入井附近的水监测发现了放射性废物。
监管机构竞相赶上。1974 年,《安全饮用水法案》获得通过,为监管注入建立了框架。然后,在 1980 年,环保署建立了分层的油井类别,并开始制定基本的建造标准和检查时间表。环保署授权一些州机构在其境内监测油井,并与其他机构联合处理监督事宜,但所有机构都必须符合联邦地下注入控制计划的基准要求。
即使有了更严格的法规,包括阿拉巴马州、北卡罗来纳州、南卡罗来纳州和威斯康星州在内的 17 个州仍禁止一级有害深井注入。
阿拉巴马州当时的环保部门负责人詹姆斯·沃说:“我们当时觉得,根据我们当时掌握的知识,这不是真正符合环境或州的最佳利益的事情。”
注入事故不断出现。
1987 年美国总会计师办公室的一项审查将废物从一级有害废物井迁移到地下含水层中的案例总数定为 10 起,其中包括德克萨斯州和宾夕法尼亚州的地点。其中两个含水层被认为是潜在的饮用水源。
1989 年,美国总会计师办公室报告了在七个州发生另外 23 起石油和天然气注入井故障并污染含水层的案例。该报告称,新的法规在防止问题方面几乎没有发挥作用,主要是因为所涉及的大部分油井都被豁免了,不必遵守规则的关键方面。
该报告还指出了另外四起可疑的案例,并暗示可能存在比已识别案例更多的油井故障和更广泛的污染。报告指出:“注入盐水污染地下饮用水源的程度尚不清楚。”
美国总会计师办公室得出的结论是,大多数受污染的含水层无法修复,因为修复损害“成本太高”或“技术上不可行”。
面对这些发现,联邦政府起草了更多旨在加强注入计划的规则。政府禁止在饮用水含水层上方或附近使用某些类型的油井,强制规定大多数工业废物必须注入更深的地方。
该机构还开始对处置有害工业废物的公司实施更严格的标准。为了获得 1988 年之后处置有害废物的许可证,公司必须使用复杂的模型和地质研究来证明他们注入的东西在 10,000 年内不会迁移到任何靠近供水的地方。他们已经被要求测试断层带并进行审查,以确保在四分之一英里半径范围内没有泄漏通道,例如废弃的油井。后来,对于一些油井,这个范围变成了最小两英里。
环保署官员认为,增加的法规本可以防止 1980 年代末之前发生的大部分事故。
科贝尔斯基说:“要求没有那么严格,测试没有那么严格,在某些情况下,浅层含水层受到了污染。该计划与我们最初开始时不同了。”
然而,今天的注入计划面临着一系列新的问题。
随着联邦监管机构加强对注入有害废物的规则,石油和天然气公司辩称,新标准可能会将他们赶出市场。州石油和天然气监管机构也反对这些法规,称执行针对二级油井(按体积计算处理绝大多数注入废物的油井)的规则将是昂贵且困难的。
最终,能源行业在联邦政府对废物的法律定义中赢得了一项关键的改变:自 1988 年以来,石油和天然气钻探过程产生的所有物质都被认为是非有害的,无论其含量或毒性如何。
堪萨斯州公司委员会保护部门的地质学家和前负责人比尔·布莱森说:“说服环保署接受这一点花了很多口舌,而且仍然有很多人不喜欢它。”他为联邦法规进行了游说并帮助起草了这些法规。“但这似乎是保护环境和阻止所有人不得不一直测试一切的最佳方法。”
新方法消除了对石油和天然气行业的许多限制。他们不再需要进行地震测试(该规定对一级油井仍然有效)。允许运营商减少对油井的机械完整性进行测试的频率,并且他们必须检查废弃油井的区域也保持在最低限度——这是钻井废物不断在奇科附近冒出地面的原因之一。
在奇科第一次事件发生后不久,德克萨斯州扩大了监管机构必须检查废弃废物井的区域(该规则仅适用于该州的某些地区)。在奇科将他们审查的半径扩大一倍到半英里,他们发现了另外 13 口注入井或石油和天然气井。当他们研究一英里范围内的土地时(许多一级油井的审查要求半径),官员们发现了另外 35 口油井,其中许多可追溯到 1950 年代。
铁路委员会的结论是,奇科注入井已经溢出:目标岩石带无法再处理被推入的体积。监管机构担心,以相同的速度塞入更多废物可能会导致进一步泄漏。该委员会对废物的注入速度设定了新的限制,但并未禁止进一步处置。该油井至今仍在使用。
2008 年末,在奇科的市政饮用水样本中发现了镭,镭是铀的放射性衍生物,也是钻井废物的常见属性。水井距离泄漏的注入井地点几英里远,但环境官员表示,水井中发现的污染物不相关,主要是因为它们不包含盐水典型的钠含量水平。
此后,公共工程主管埃德·考利表示,委员会官员继续向他保证盐水不会到达奇科的饮用水。但由于该机构不断允许更多注入,并且没有跟踪该区域油井中废物的累积体积,因此他对他们能否信守承诺表示怀疑。
他说:“我有点像,‘你们都需要聚在一起,看看你们正试图通过针眼挤入的总量’。”
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当污水从迈阿密附近的 20 口一级油井流入上佛罗里达含水层时,这挑战了一些科学家对注入系统的基本假设。
这些油井在整个 1980 年代和 1990 年代都通过了严格的环保署和州评估,它们帮助消除了对昂贵的水处理厂的需求,从而推动了南佛罗里达的增长。检查表明它们的结构完好。作为一级油井,它们需要接受一些最频繁的测试和最严格的审查。
然而,它们失败了。
油井的设计者会计算出通常所说的“影响区”——注入油井的废物预计会填充的空间。这是基于对注入液体的量以及在什么压力下注入的估计。
在图纸中,影响区域通常看起来像一个好时之吻,一个均匀分布的羽状物,以可预测的圆形方式从井底扩散开来。在影响区域上方,大多数图纸描绘的岩层均匀,就像一个层层叠叠的蛋糕。
根据该国一些最先进的工程顾问的建模和分析,佛罗里达州官员在环境保护署(EPA)的同意下得出结论,注入迈阿密地区井中的废物将被永远困在南佛罗里达半岛的深处。
环保署发言人在一份声明中写给 ProPublica:“所有模型都表明,注入物将局限在注入区域内。”
但是,从 1980 年代末到 1990 年代中期,当迈阿密每天向地下倾倒近 5 亿加仑的部分处理过的污水时,水文地质学家了解到,地球以及流体在其中的流动并不像模型所描述的那样均匀。例如,佛罗里达州的注入井被钻入的岩石远比科学家之前理解的更为多孔和破裂。
美国地质调查局在佛罗里达州的地质学家罗纳德·里斯(Ronald Reese)说:“地质从来都不是你想象的那样。”他研究了那里的井故障。“总会有意外。”
在地下注入应该如何运作的理论与实际运作方式之间,也出现了其他差距。岩层并不总是像工程师草图那样整齐地堆叠在一起。它们经常会折叠和扭曲。注入此类地层的废物更有可能以不对称、不可预测的方式扩散,而不是均匀的锥形。它也可能在岩石的缝隙中流动,因为压力迫使它沿着最薄弱的线路前进。
得克萨斯州的石油工程师发现,当他们将流体泵入油藏的一端以将油推到另一端时,注入的流体有时会绕过油藏,完全错过了目标区域。
得克萨斯大学经济地质局的研究科学家让-菲利普·尼科特(Jean-Philippe Nicot)说:“人们仍然对注入物的路线或可能发生的旁路感到惊讶。”
传统观点认为,注入地下的流体应该以每年几英寸或更小的速度扩散,并且只能在井内压力推动下到达。然而,在某些情况下,流体的移动速度和距离都比研究人员认为的可能要快得多。
在2000年的一个案例中,虽然不是由注入引起的,但它带来了关于流体如何在地下移动的重要教训。水文地质学家得出结论,受细菌污染的水在地下水平迁移了几千英尺,仅用了 26 个小时,污染了安大略省沃克顿的一个饮用水井,并使数千名居民生病。流体的移动速度比标准软件模型预测的可能速度快 80 倍。
根据该模型,地下流体的垂直运动根本不可能发生,或者应该在科学家所说的“地质时间”内发生:数千年或更长时间。然而,2011 年在威斯康星州进行的一项研究发现,人类病毒已经设法渗透到深层含水层中,可能是通过被认为是永久密封的层向下移动的。
根据4月份在《地下水》杂志上发表的一项研究,流体是否会穿过岩层移动,不是一个“是否”的问题,而是一个“何时”的问题。
水文地质学家汤姆·迈尔斯(Tom Myers)借鉴了研究,表明天然断层和裂缝比普遍理解的更为普遍,从而创建了一个模型,该模型预测化学物质如何在马塞勒斯页岩中移动。马塞勒斯页岩是一种致密的岩层,被认为是不可渗透的。马塞勒斯页岩从纽约延伸到田纳西州,由于担心在天然气钻探中注入的化学物质会污染水,因此成为激烈辩论的焦点。
迈尔斯的新模型表示,化学物质可能会在约 100 年的时间内通过天然裂缝泄漏到用于饮用水的含水层中,这比之前认为的要快得多。迈尔斯模型显示,在进行水力压裂或钻探的地区,人为断层和天然断层可能会相交,化学物质可能会在“几年或更短的时间内”迁移到地表。
“现在是眼不见为净。但是 50 年后呢?”迈尔斯说,他指的是注入的废物和被认为可以困住废物的岩层。“简单来说,它们不是不可渗透的。”
迈尔斯的工作是过去几十年中为数不多的将水文地质理论与实际发生的情况进行比较的研究之一。但即使他的研究也是基于模型。
一位不被授权向 ProPublica 发言的环保署高级水文地质学家说:“在目前,许多概念和许多管理地下注入的整个做法的法规都有些过时了。”他拒绝具名引用。
“这是一个问题,”他说。“需要以新的方式对此进行认真审视。”
来自 ProPublica.org (在此处查找原始故事); 经允许转载。