7月，一位水文学家将一根塑料采样管放入怀俄明州萨布利特县农村地区一口300英尺深的水井中，捞上来一桶散发着恶臭的棕色油性水。测试结果显示，水中含有苯，一种被认为会导致再生障碍性贫血和白血病的化学物质，其浓度是人类安全水平的1500倍。
这一结果在能源行业以及州和联邦监管机构中引起了轩然大波。
萨布利特县是美国最大的天然气田之一的所在地，其6000口井中的许多井都经历了一种由哈里伯顿公司首创的名为水力压裂的过程，该过程将大量水、沙子和化学物质注入地下数英里，以破碎岩石并释放天然气。自2004年环境保护署的一项研究发现该过程对饮用水没有风险以来，该过程一直被认为是安全的。在那项研究之后，国会甚至将水力压裂免除了《安全饮用水法》的约束。如今，水力压裂技术被用于美国十分之九的天然气井中。
然而，在过去几年中，一系列污染事件引发了人们对环保署研究的质疑，并引发了一场关于水力压裂中使用的化学物质是否可能威胁到美国日益珍贵的饮用水供应的辩论。
ProPublica的一项调查访问了萨布利特县和其他六个污染地点，发现全国各地钻井区域的水污染比环保署声称的更为普遍。我们的调查还发现，2004年环保署的研究并非像其声称的那样具有决定性。仔细审查显示，该研究的主体部分包含结论中未提及的有害信息。事实上，该研究预示了目前在全国各地报告的许多问题。
萨布利特县的污染意义重大，因为这是首次由联邦机构美国土地管理局记录在案的。但是，科罗拉多州、新墨西哥州、阿拉巴马州、俄亥俄州和宾夕法尼亚州的法院以及州和地方政府已经记录了1000多起其他污染案例。在一个案例中，一栋房屋在水力压裂产生地下通道后发生爆炸，甲烷渗入居民供水系统。在其他情况下，污染并非来自地下实际钻井，而是发生在地面上，意外泄漏和有泄漏的油罐、卡车和废物坑导致苯和其他化学物质渗入溪流、泉水和水井。
很难确定每次污染的确切原因，或准确衡量其在环境中的扩散，因为行业使用的化学物质的确切性质和浓度被认为是商业机密。甚至环保署也不确切知道钻井液中的成分。环保署的科学家表示，这使得无法保证钻井过程的安全性或准确跟踪其影响。
“我越来越关注水质问题……因为人们越来越担心，”负责环保署丹佛地区办公室环境审查的钻井现场检查员乔伊尔·迪厄克斯说，“但是如果你不知道里面是什么，我认为这是不可能的。”
有毒的混合物？
在私人研究人员和土地管理局怀疑正在使用的300多种化合物中，有65种被联邦政府列为有害物质。其余许多化合物未经研究且不受监管，这使得美国在科学上对广泛的钻井可能如何影响水资源知之甚少。
行业代表坚称，钻井液主要由无毒甚至可食用的物质组成，当使用化学物质时，它们只是总体混合物中的一小部分。他们说，一些信息已经可用，发布具体细节只会让公众感到恐惧和困惑，而且会给行业的竞争业务带来巨大损失。
公司发言人戴安娜·加布里埃尔在一封电子邮件回复中说：“哈里伯顿的专有流体是多年广泛研究、开发测试的结果。我们已竭尽全力确保能够保护公司研究成果……我们可能会失去竞争优势。”
切萨皮克能源公司是美国最大的天然气钻井公司，该公司企业发展副总裁斯科特·罗特拉克说：“这就像可口可乐公司保护其许多服务公司的糖浆配方一样。”纽约州监管机构已要求该公司披露其使用的化学物质。
在很大程度上归功于水力压裂技术，天然气钻探在美国各地迅速扩张。2007年，32个州共有449,000口天然气井，比2000年增加了30%。到2012年，美国每年可能会钻探32,000口新井，包括在为纽约市和费城提供饮用水的流域中，约占全国人口的5%。
之所以急于钻探，部分原因是新发现的天然气储量为美国提供了一个摆脱石油的机会。
正如T·布恩·皮肯斯最近所说，天然气“更清洁、更便宜……储量丰富，而且是我们的。” 燃烧天然气主要用于为家庭供暖和发电，其二氧化碳排放量比燃烧石油少23%。天然气是仅次于煤炭的美国第二大国内能源资源。
关于水的辩论发生在一个关键时刻。在乔治·W·布什总统任期的最后几天，他推动了数千英亩联邦土地上新钻探的租赁销售和许可。当选总统巴拉克·奥巴马已将租赁热潮确定为他首批紧迫事项之一，并且已经在研究是否试图推翻布什在犹他州扩大钻探的决定。
州监管机构和环保主义者也开始向天然气行业施压，要求其披露使用的化学物质，并敦促国会重新审视目前水力压裂技术所享有的环境豁免权。
但与此同时，钻探仍在继续。
9月，土地管理局批准了在萨布利特县建造4400口新井的计划，尽管存在未解决的水问题。那里的测试表明，在检查的220口井中有88口受到污染，污染羽流延伸超过28英里。当研究人员返回采集更多样本时，他们甚至无法打开水井；监测仪显示，它们含有大量易燃气体，很可能会爆炸。
污水
萨布利特县的水受到污染的消息尤其令人震惊，因为该地区非常偏远，直到几年前，牛还在离气田最近的城镇派恩代尔的主要街道上放牧。该县面积大约与康涅狄格州一样大，但人口比纽约市的许多街区都少。由于工业很少，除了钻探之外，人们几乎没有什么可以责怪污染的原因。
“当你只看数据……苯污染的范围时，你会说……这太大了，”负责该地区水研究的奥伯利说。“你会在可用的含水层中发现苯，但没有人能够用事实信息清楚地说明苯是如何进入那里的。”
其他污染迹象也让居民感到担忧。在与背斜钻探相邻的几口私人饮用水井中进行的独立测试显示，氟化物的含量几乎是环保署最大限度的三倍，氟化物在哈里伯顿的水力压裂专利申请中被列为高含量会损害骨骼的物质。
“我们现在比以往任何时候都更需要天然气，”弗雷德·桑切斯说，他的水井也是那些氟化物含量高的水井之一。但当他望着甲板外新叉河珍贵的鳟鱼水域时，他想知道钻探是否太过分了。“你不能因为你有权这样做就胡乱钻探。这样做在道德上是不对的。应该有一些制衡。”
在更东部的克拉克镇，怀俄明州环境保护部在地下井套管破裂后在一口居民井中发现了苯。在另一个小镇帕维利昂，一系列饮用水井开始流出黑暗、有气味的水，一位州官员推测这个问题可能与附近的钻探有关。
怀俄明州环境保护部的地下水主管马克·蒂斯说：“没有直接证据表明天然气钻探对其产生了影响。但这确实让人感到疑惑。这似乎很巧合。”
在联邦土地上，萨布利特县的大部分井都位于那里，土地管理局负责管理天然气开发的租赁和许可，其次是州的监督，而环保署仅提供咨询意见。当首次报告污染水的结果时，土地管理局和州政府都淡化了其重要性。
环保署丹佛地区办公室强烈反对。但是，由于其在联邦审查过程中仅具有咨询作用，并且水力压裂不受《安全饮用水法》的约束，因此环保署无能为力。它在一封措辞强烈的信中谴责了土地管理局，并给萨布利特县的开发计划评了一个罕见的“不满意”等级。它还建议在进行进一步的科学研究之前停止该项目。
在强大的商业游说团的支持下，土地管理局无视了该建议。行业辩称，如果你不能证明有问题，为什么要进行研究。
钻井作业者说，苯来自往返钻井现场运输水和废物的卡车上的泄漏设备——环保署的科学家说，在一两个案例中，这很可能是原因。土地管理局提出的一个理论将苯污染归咎于“敌视天然气生产”的恶意环保主义者，该机构后来表示没有证据支持这种指责。
环境保护部的监管员蒂斯回忆起一次会议，在那次会议上，辩论变成了语义上的问题：“我称之为污染，有人说这真的是污染吗？如果它是自然产生的怎么办？”
该行业像多年来一样坚持认为，水力压裂本身从未污染过一口井，并指出十年前州监管机构联盟州际石油和天然气紧凑委员会进行的一项轶事调查，以及环保署2004年的研究。
代表科罗拉多石油和天然气协会并与石油行业合作了二十年的律师肯·旺斯托伦说：“你在压裂区域和提供水源的区域之间有中间岩石。压裂会迁移到那些浅层地层的想法——根本没有证据表明这种情况正在发生。我认为压裂已经获得了健康证明。”
来自行业代表的一连串邮件发送给土地管理局，称环保署想要的那种研究会不必要地减慢生产速度。“土地管理局对内陆西部地区钻探的限制严重减少了到达消费者的天然气供应，”美国天然气协会写道。
华盛顿也向派恩代尔施压。土地管理局现场经理查克·奥托表示，他们的信息是：在11月之前完成这项工作。9月份，在没有任何清理污染或进一步研究的最后期限的情况下，批准了4400口新井。州监管机构告诉ProPublica，水力压裂甚至没有被认为是可能的原因。
奥托说：“土地管理局更多地将其视为一个商业驱动的过程。这不像副总统切尼打电话给我说你需要完成这项工作。但绝对存在那种不言而喻的压力……主要是来自公司，他们希望按照自己的意愿开发资源……尽快完成并完成得非常快。”
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有缺陷的报告？
2004年美国环保署（EPA）的研究报告经常被用来驳回那些认为水力压裂液可能是像派恩代尔等地区水污染问题的投诉。该研究的结论是，水力压裂对地下饮用水“没有威胁”，因为压裂液不一定是危险的，不会在地下长距离传播，并且“没有明确的证据”表明存在健康风险。
但ProPublica获得的文档显示，美国环保署在最终确定这些结论之前直接与天然气行业进行了谈判，并且无视了压裂可能导致目前在钻井州记录的那种水污染问题的证据。
在长达424页的报告中，深藏着一些声明，解释说，在美国研究的案例中，多达一半的案例中，液体会不可预测地迁移——穿过不同的岩层，并且迁移到比之前认为的更远的距离。美国环保署将其中一些化学物质鉴定为杀菌剂和润滑剂，这些物质“通过长期或反复接触会导致肾脏、肝脏、心脏、血液和脑损伤”。该机构发现，高达三分之一的注入液体，特别是苯，在钻井后仍残留在地下，并且“很可能通过地下水传播”。
美国环保署在阿拉巴马州法院迫使该机构根据《安全饮用水法》调查与压裂相关的水污染之后，于2000年开始准备其关于水力压裂的报告。要求该机构澄清其在压裂问题上的立场的政治压力也在不断增加。2001年《能源政策》部分由前哈利伯顿首席执行官、副总统迪克·切尼的办公室起草，其中指出，“通过水力压裂，气体流量可以增加多达20倍”。当美国环保署仍在撰写其报告时，立法正在起草中，以豁免水力压裂遵守《安全饮用水法》的规定。
但在那之前，美国环保署寻求与包括哈利伯顿在内的三家最大的水力压裂公司达成协议，停止在压裂液中使用柴油。柴油中含有苯，此举将有助于证明该报告的结论，即不需要进行进一步的研究。
“我们的草案正在等待发布，”一位美国环保署高级官员在2003年8月的一封电子邮件中写给哈利伯顿的律师。“如果服务公司能够完全去除柴油，或者朝着这个方向迈进，肯定会加强我们不继续研究这个问题的初步立场……”
在随后的一次会议上，一位美国环保署官员的手写笔记显示，哈利伯顿的一位律师问联邦官员：“我们是否愿意在其他领域提供监管上的宽容；例如：减少检查？”
“愿意……”当时美国环保署负责水务的助理署长特雷西·梅汉回答说。
哈利伯顿的一位发言人拒绝就此交流发表评论。
柴油协议签署了。但是据美国环保署称，该协议在法律上不具有强制执行力，并且该机构尚未检查柴油是否仍在被使用。此外，该协议仅适用于特定类型的天然气钻探中使用的液体，而不适用于美国各地的所有钻探。
梅汉没有回复关于其谈判的置评请求。位于华盛顿美国环保署总部的饮用水保护司预防部门副主管罗伊·西蒙说，“美国环保署仍然坚持（2004年）报告中概述的调查结果。”
但是，该报告的三位主要作者之一、美国环保署的水文地质学家杰弗里·乔利现在警告说，该研究被行业界误解了。该研究仅关注水力压裂对煤层气矿床中饮用水的影响，煤层气矿床通常是气体嵌入煤层中的浅层地层。它没有考虑地上钻井或在深层地下地质构造中钻井的影响，而许多新的大型天然气储量正在这些地方被开发。
“它从来不打算成为一项广泛、全面的研究，”乔利说。“我认为我们从来没有这样描述过它。”
尽管如此，该报告发布几个月后，《2005年能源政策法案》获得通过。几乎没有人注意到剥夺联邦政府监测和监管水力压裂对环境影响的大部分权力的三个段落。根据默认，该责任现在将落在各州身上。
“这几乎关闭了大门，”在西部钻井州工作的美国环保署地下水专家格雷格·奥伯利说。“所以我们绝对不会根据《安全饮用水法》来研究压裂……没有做过。”
危险的地面
2001年4月30日，一家目前归加拿大天然气公司恩卡纳所有的钻探小公司在干谷的顶部压裂了一口井，干谷是科罗拉多州西部一个蓬勃发展的油田，该地区的能源开发速度是全国最快的地区之一。
这口井位于一条土路的尽头，位于可以看到科罗拉多河的一个小台地的顶峰，周围是矮松和刺柏。它距离拉里和劳拉·阿莫斯居住的木屋不到1000英尺。
那天像往常一样，水车像玩具士兵一样排列在为钻探清理出来的3英亩土地上，就在阿莫斯家地界之外。他们将82000加仑的液体以3600磅的压力泵入地下数千英尺的钻孔中。
突然，阿莫斯家的饮用水井像黄石公园的间歇泉一样爆炸，将井盖射向空中，并将泥浆和灰色起泡的水喷向高空。州检查员对阿莫斯井中的甲烷进行了测试，发现了很多甲烷。州记录显示，他们没有发现苯或汽油衍生物，也没有测试压裂液，因为他们不知道要测试什么。
阿莫斯夫妇被告知甲烷是自然产生的，是无害的。检查员警告他们保持窗户打开并通风地下室，但他们从未被建议保护自己或他们年幼的女儿免受水的侵害。直到三年后，当劳拉·阿莫斯被诊断出患有罕见的肾上腺肿瘤时，她才开始就她井中可能存在的神秘化学物质向州政府提出质疑。
关于钻井液成分的许多信息来自科罗拉多州独立的科学家西奥·科尔本的个人调查，她专门研究化学物质对人体健康的低剂量影响，并曾在国会就钻井问题作证。尽管她反对钻井，但美国环保署、美国地质调查局以及州级监管机构的科学家都参考了她的研究，并被普遍认为是可获得的最全面的信息。
在科罗拉多州出现水污染报告的刺激下，科尔本从卡车运输危险材料为石油和天然气服务公司时必须携带的运输清单中，煞费苦心地收集了化学品的名称。每当发生事故时——科罗拉多州的油井泄漏，或怀俄明州钻井现场的爆炸——她都会采集水和土壤样本，并检测其中的污染物，并将结果添加到她的列表中。
行业官员表示，他们在钻井中使用的化学品量非常少——在泵入油井的约一百万加仑液体中，只有不到百分之一是化学品——因此它们被稀释到无害的水平。但是在某些压裂现场，这极小的百分比转化为超过10000加仑的化学品，科尔本认为，即使是非常低剂量的某些化合物也会损害肾脏和免疫系统，并影响生殖发育。
在加菲尔德县，有迹象表明这种情况已经发生。据科罗拉多州莱福市的兽医利兹·钱德勒称，每年春天都会准时生产后代的动物停止生产健康的幼崽。一头公牛失去了生育能力，一群肉牛停止了发情，猪也停止了发情。在最引人注目的案例中，一个有机奶牛场饲养的绵羊出现了一连串无法解释的死胎——所有这些都紧邻钻井废料坑，这些废料坑中包括压裂液的废水被雾化到空气中蒸发。
在科尔本列出的近300种化学物质中——其中一些已知是致癌物——有一种无色无味的表面活性剂，称为2-BE，用于发泡剂中，以润滑压裂液在井中的流动。科尔本在2007年告诉国会，它会导致肾上腺肿瘤。
劳拉·阿莫斯患有这种肿瘤，她向恩卡纳施压，询问是否使用该化合物来压裂她家附近的油井。该公司几个月来一直否认使用了 2-BE。但阿莫斯坚持不懈，在电视和广播中为她的案件辩护。2005年1月，她的律师从恩卡纳获得了文件，显示2-BE 实际上已至少在一口相邻的油井中使用过。
“当压裂炸毁我们的水井时，我们的女儿只有六个月大，”阿莫斯在一封写给石油和天然气责任项目（一个反钻井组织）的信中写道。“我每天都用那水给她洗澡。我还继续母乳喂养她 18 个月……如果我的身体里有一种化学物质导致了我的肿瘤，她也接触到了它。”
2006年，在接受了据报道来自恩卡纳的数百万美元和解金后，阿莫斯停止与媒体交谈。该公司因“未能保护含水地层……未能控制（天然气生产）废物的释放”而被处以266000美元的罚款。然而，调查人员也毫无进一步解释地得出结论，水力压裂与此无关。
当被问及阿莫斯案件和该地区大量投诉时，恩卡纳的一位发言人表示，该公司不同意州政府对阿莫斯案件的判决，并强调没有证据表明压裂导致了爆炸。他补充说，环保主义者在该社区制造了一种恐慌气氛。
“居民表达的担忧——其中一些是合理和衷心的担忧——其中很多都是由于错误的信息，”道格·霍克说。“仅仅因为在某个地点使用了化学品并不意味着存在风险。我们有一个经过验证的流程，可以帮助我们确保没有途径。”
深远的影响
在过去的12个月里，一系列有记录的事件的发生使得此类报告更难被忽视。
“我们已经达到了临界点，”丹佛的美国环保署检查员迪厄说。“影响已经存在。”
2007 年 12 月，俄亥俄州班布里奇的一栋房屋发生爆炸，燃成一团火球。调查人员发现，该社区的自来水中甲烷含量过高，导致房屋被点燃。本月发布的一项研究得出结论，水力压裂造成的压力将天然存在于地下数千英尺的甲烷气体，通过裂缝系统推入地下水含水层。
2 月，在科罗拉多州帕拉舒特附近的一处巨大悬崖边上，发现了一个冰冻的 200 英尺瀑布。据该州称，160 万加仑的压裂液从一个废料坑泄漏，并被地下水输送，从悬崖上渗出。在附近发生的另一起事件中，6 月份在名为 Rock Spring 的地方发现了苯。三周后，一位牧场主因饮用自家水龙头里的井水而住院。测试显示他的水中含有苯，科罗拉多州石油和天然气保护委员会点名批评了四家天然气运营商，但不知道哪一家对泄漏事件负有责任。科罗拉多州记录显示，自 2003 年以来发生了 1500 多起泄漏事件，在此期间钻井速度增加了 50%。仅在 2008 年，记录就显示了 206 起以上的泄漏事件，其中 48 起与水污染有关。
随着越来越多的污染案例被记录在案，各州政府和华盛顿正面临越来越大的压力，要求加强监管。一个目标是将一些公司已经在试验的预防措施制度化。
例如，当 ProPublica 访问 Encana 在派恩代尔的钻井作业时，该公司将其钻机安装在升高的平台上，以保护下方的地貌，并使用橡胶池来收集溢出的液体，防止它们渗入土壤。新墨西哥州的钻井公司已经开始将废物储存在封闭的钢罐中，而不是露天坑中。
一位 Encana 员工表示，这些措施可能会使钻井成本增加 10%，但也会大大降低环境风险。
政府监管
州监管机构和华盛顿的立法者对自愿措施越来越不耐烦，他们正在寻求加强监管。9 月，美国国会议员戴安娜·德吉特（Diana DeGette）和来自科罗拉多州的国会议员约翰·萨拉扎（John Salazar），以及来自纽约州的国会议员莫里斯·欣奇（Maurice Hinchey）提出了一项法案，该法案将废除 2005 年能源政策法案中的豁免条款。以支持能源开发而闻名的怀俄明州已开始在地方层面更新其法规，德克萨斯州的部分地区也是如此。
新墨西哥州在对圣达菲周围的钻井活动实施了一年的暂停令，此前一项调查发现，在未衬砌的坑中储存压裂液和其他钻井废物导致数百起水污染事件。“我们改进的每一项规则……行业都将我们告上法庭，”新墨西哥州能源矿产和自然资源部长乔安娜·普鲁科普（Joanna Prukop）说。“在我们努力改进政府执法、保护和合规的过程中，行业在各个方面都在与我们作斗争……我们现在穿上了凯夫拉尔防弹衣。”
最严格的改革正在科罗拉多州进行。去年，该州开始对其法规进行全面的修改，其中包括一项要求公司披露其压裂液确切成分的提案——这是全国最严格的此类规则。
8 月中旬，当科罗拉多州杜兰戈的急诊室护士凯西·贝尔（Cathy Behr）在治疗一位在英国石油公司天然气钻井平台的压裂液泄漏中被溅到的探险者后几乎丧生时，科罗拉多州的辩论加剧了。贝尔脱下那个人的衣服，把他的衣服塞进塑料袋里，同时医院拉响警报并封锁了急诊室。这名工人被释放了。但几天后，贝尔病情危重，面临多器官衰竭。
她的医生搜寻可能挽救他们病人生命的细节。该物质是一种名为 ZetaFlow 的钻井刺激液，但钻井工人提供的唯一信息是 OSHA 要求的含糊的材料安全数据表。医生想知道 ZetaFlow 的具体化学成分及其浓度。但 MSDS 将该信息列为专有信息。贝尔的医生在几周后，在贝尔开始康复后，才了解到 ZetaFlow 的成分，但他被该化学品的制造商要求保密，甚至不能与他的病人分享该信息。
贝尔的案例的消息传到了纽约州和宾夕法尼亚州，放大了要求披露钻井液的呼声。能源行业准备迎接一场战斗。
“向公众成员披露详细信息……将导致[哈利伯顿]财产的违宪剥夺，”该公司告诉科罗拉多州石油和天然气保护委员会。“多项研究得出结论，没有确凿证据表明饮用水含水层因刺激作业而受到污染……环境保护署在进行广泛研究后得出了这一结论。”
然后哈利伯顿发起了重大攻击：该信函称，如果立法者强迫该公司披露其配方，它“将别无选择，只能将其专有产品撤出科罗拉多州。” 该公司的律师警告说，如果三家大型压裂公司离开，他们将在未来十年内带走约 290 亿美元的未来天然气相关税收和特许权使用费收入。
8 月，该行业达成妥协，同意向卫生官员和监管机构披露压裂液中的化学物质——但该协议仅适用于储存在 50 加仑或更大桶中的化学物质。实际上，科罗拉多州和怀俄明州的钻井工人在采访中表示，这些液体通常以较小的量保存。这意味着至少一些成分将不会被披露。
“他们永远不会得到它，”科罗拉多州石油和天然气问责项目律师布鲁斯·拜泽尔（Bruce Baizel）在谈到各州寻求信息的努力时说。“除非他们愿意提起诉讼。当关键时刻来临时，哈利伯顿及其律师就在那里。”
在被要求置评时，哈利伯顿只是说它的业务取决于保护此类信息。其他两家最大的压裂公司斯伦贝谢和 BJ 服务公司没有回复置评电话。
美国独立石油协会政府关系副总裁李·富勒（Lee Fuller）表示，石油和天然气行业不愿发布有关钻井化学品的信息是可以预料的。“这些业务是公司花费数百万美元进行的，”他说。“他们不想放弃这种竞争优势。因此，我完全可以预料到，他们将尽可能地努力保护这种权利。”
亚伯拉罕·卢斯特加滕（Abrahm Lustgarten）是ProPublica的一名调查记者，ProPublica 是一个独立的非营利新闻机构，致力于制作符合公众利益的新闻报道。