水力压裂法会排放大量温室气体

页岩气钻探过程中释放的“逸散甲烷”可能会加速气候变化

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将甲烷排放添加到水力压裂法带来的日益增长的环境风险清单中。

去年,由于担心运营中使用的大量化学物质水可能会污染饮用水,反对水力压裂深层页岩以释放天然气的呼声 резко 上升。然后,在1月初,俄亥俄州的地震被归咎于将这些水排放到深层地下结构中。昨天,两位康奈尔大学教授在新闻发布会上表示,水力压裂法会将大量的天然气(主要成分是甲烷)直接释放到大气中——远超之前的估计。

生态学家和进化生物学家罗伯特·霍瓦特以及土木与环境工程师安东尼·英格拉菲亚报告称,水力压裂井泄漏的甲烷比传统天然气井多 40% 到 60%。当带有化学物质的水被强行压入井中以破裂页岩时,它会回流上来并储存在大型池塘或水箱中。但是,大量的甲烷也会同时回流到井中,并在被捕获利用之前释放到大气中。这种巨大的“逸散甲烷”喷发可以在井场的红外视频中看到


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分子对分子而言,甲烷在大气中捕获的热量是二氧化碳的 20 到 25 倍。然而,这种效应消散得更快:空气中的甲烷在大气中停留约 12 年,然后被持续的化学反应清除,而二氧化碳则持续 30 到 95 年。尽管如此,两位康奈尔大学科学家和其他人的最新数据表明,在未来 20 年内,甲烷将占美国温室气体负荷的 44%。在这一部分中,17% 将来自所有天然气业务。

目前,管道泄漏是主要的罪魁祸首,但水力压裂法是一个快速增长的贡献者。英格拉菲亚指出,尽管美国已经有 25,000 口高产量页岩气井在运行,但在 20 年内,预计还将有数十万口投入运行,全球将有数百万口在运行,这将显著扩大排放量,并保持大气甲烷水平居高不下,尽管其消散时间为 12 年。

霍瓦特表示,他特别关注水力压裂法的排放,因为最新数据表明地球正在进入快速气候变化时期。他指出,与 1900 年代初期相比,全球平均气温预计将在未来 15 到 35 年内升高 1.5 摄氏度,他称之为“向剧烈气候变化的临界点”。越来越多的水力压裂法将加速世界走向这一转变,或破坏减少二氧化碳和其他温室气体排放的努力。英格拉菲亚说,页岩气是从石油到未来几十年内广泛使用的可再生能源供应的理想“桥梁燃料”的说法,就气候变化而言“毫无意义”。

霍瓦特和英格拉菲亚在康奈尔大学发表讲话,他们还在那里发布了一篇论文(pdf),该论文即将由期刊Climatic Change发表,详细介绍了他们的分析。这是对他们2011年4月发表的论文的后续研究,该论文全面分析了水力压裂法的排放。天然气行业对该论文提出异议。康奈尔大学地质学家劳伦斯·卡斯尔斯也在Climatic Change评论中提出了异议。他估计逸散排放量仅为霍瓦特和英格拉菲亚所坚持的排放量的 10%,并且页岩气确实可以很好地替代家用取暖油和发电厂使用的煤炭。

捕获大量的气体喷发可以防止这个问题。英格拉菲亚说,捕获很困难,因为气体与回流水一起排放,但是一种称为“绿色完井”的程序,即使用特殊设备捕获气体,已被证明是有效的。然而,监管机构不要求采取这一步骤,而且甲烷的市场价格低于以这种方式捕获甲烷的成本,因此钻探商没有经济动机这样做。

Mark Fischetti has been a senior editor at 大众科学 for 17 years and has covered sustainability issues, including climate, weather, environment, energy, food, water, biodiversity, population, and more. He assigns and edits feature articles, commentaries and news by journalists and scientists and also writes in those formats. He edits History, the magazine's department looking at science advances throughout time. He was founding managing editor of two spinoff magazines: 大众科学 Mind and 大众科学 Earth 3.0. His 2001 freelance article for the magazine, "Drowning New Orleans," predicted the widespread disaster that a storm like Hurricane Katrina would impose on the city. His video What Happens to Your Body after You Die?, has more than 12 million views on YouTube. Fischetti has written freelance articles for the New York Times, Sports Illustrated, Smithsonian, Technology Review, Fast Company, and many others. He co-authored the book Weaving the Web with Tim Berners-Lee, inventor of the World Wide Web, which tells the real story of how the Web was created. He also co-authored The New Killer Diseases with microbiologist Elinor Levy. Fischetti is a former managing editor of IEEE Spectrum Magazine and of Family Business Magazine. He has a physics degree and has twice served as the Attaway Fellow in Civic Culture at Centenary College of Louisiana, which awarded him an honorary doctorate. In 2021 he received the American Geophysical Union's Robert C. Cowen Award for Sustained Achievement in Science Journalism, which celebrates a career of outstanding reporting on the Earth and space sciences. He has appeared on NBC's Meet the Press, CNN, the History Channel, NPR News and many news radio stations. Follow Fischetti on X (formerly Twitter) @markfischetti

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