据最新估计，仅一个巨大的页岩层——马塞勒斯地层，从田纳西州延伸到纽约州——可能蕴藏着足够的天然气，按照今天的消耗速度，可供美国使用40多年。数千口垂直井已经开采了页岩中容易开采的矿藏。但是，更新的技术和改进的程序正在使水平钻井具有成本效益，大大增加了可以经济开采的天然气量。
要求实现能源独立于海外供应商，并使用更清洁的能源（如天然气）来发电的政治压力越来越大，天然气发电产生的二氧化碳比燃煤少40%。作为回应，一场尽可能多地获取马塞勒斯天然气的竞赛正在进行中。宾夕法尼亚州丰富的储量中，钻探活动扩张速度最快。宾夕法尼亚州环境保护部（DEP）的数据显示，2005年该州只钻了两口马塞勒斯井，但2008年钻了210口，2009年钻了768口。而且，每年水平井的钻探许可证比例都在显著增加，2009年占75%，2010年到目前为止占87%。从2005年到2009年，批准的马塞勒斯钻探许可证不到3000份，但DEP秘书约翰·汉格说，“我们预计2010年将有大约5000份申请。”水平钻井在欧洲也在迅速普及。
担忧也在日益增长：科学家、政治家和公众倡导者越来越紧急地声称，水平工艺——被称为滑溜水力压裂法或压裂法——对环境和人们的健康构成威胁。大量的淡水和化学物质被强行注入井中，以破碎岩石并释放天然气，然后大量的污水又回流上来。
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在压裂法已经实行多年的州，居民们指控天然气生产已经污染了空气和饮用水。德克萨斯州、科罗拉多州和怀俄明州的州或联邦机构的调查引发了焦虑。德克萨斯州环境质量委员会2009年8月在德克萨斯州迪什进行的一项空气质量研究发现，苯、二甲苯和其他毒素超出了法定限值。孤立事件并不构成天然气生产系统性危险的科学证据。另一方面，最近墨西哥湾的石油灾难雄辩地证明了谨慎的重要性。压裂法是否构成了过大的威胁？答案尚不清楚。
高度关注
今年早些时候，行业和公民团体之间关于安全问题的分歧升级为全国新闻。由于马塞勒斯地层位于为纽约市地区900多万人和锡拉丘兹上州另外20万人供水的流域之下，纽约州环境保护部在4月份宣布，它将要求钻井申请者满足严格的、特定地点的环境审查——这些程序将非常耗时且成本高昂，以至于行业会望而却步。“我们不会去纽约，因为这个原因，”位于德克萨斯州沃斯堡的Range Resources公司高级副总裁马克·D·惠特利承认道，该公司是最大的马塞勒斯钻井公司之一。
在纽约宣布之前的一个月，美国环境保护署已经开始对水平钻井工艺进行为期两年的研究，从场地选择到压裂液体的处理。在回复《大众科学》提出的问题的电子邮件中，该机构写道，轶事证据表明可能对饮用水产生不利影响，但“缺乏科学信息来证实这些担忧。”美国环保署指出，这项研究旨在“解决科学上的不确定性”。
一些立法者表示，在完成此类检查之前，土地租赁和钻井的速度应该放慢。但马塞勒斯页岩联盟（宾夕法尼亚州的一个行业组织）主席凯瑟琳·Z·克拉伯表示，除了可能在纽约州之外，钻井公司不会放松。惠特利补充说，“我不认为美国环保署的研究会对扩张计划产生任何影响。”
深入井下
担忧主要源于压裂工艺中使用的化学物质。在清理了四到五英亩土地后，一口井被钻到页岩层，通常在地下3000到8000英尺处。该层通常只有几百英尺厚，因此钻头逐渐转动约90度，并在该层中水平延伸长达一英里。然后将钢管插入整个井眼长度，并用水泥包裹。
页岩压裂分阶段进行，每阶段约1000英尺，从管道的远端开始。对于每个阶段，巨大的泵将一百万加仑或更多的液体通过管道中的孔洞以高达每平方英寸6000磅的压力强行注入，使页岩破裂。地下压力将压裂混合物推回管道；这种“返排液”从页岩中吸收其他化合物，包括盐类、重金属和天然放射性物质。液体储存在蓄水池或罐中。天然气随后通过管道上升。
注入井下的液体约99.5%是淡水和沙子，0.5%是化学物质。沙子支撑着裂缝，使天然气能够逸出。钻井公司在一口井中使用多达10或12种化学物质的专有混合物，包括帮助混合物流动的减阻剂、防止生锈的阻垢剂、清洁穿孔的酸、杀死可能抑制某些化学反应的微生物的杀菌剂等等。哈利伯顿是美国最大的压裂公司之一，其使用的十几种“压裂液”包括盐酸、乙二醇和细菌杀手戊二醛。BJ Services公司的清单包括甲醇和石油馏分混合物。虽然0.5%听起来很少，但一百万加仑的0.5%就是5000加仑的化学物质。
随着时间的推移，在一英里的范围内将进行五次压裂。从一口井中，在几年内最多可以钻12个水平井眼。十个井眼，每个井眼有五个阶段，将需要5000万加仑的淡水和25万加仑的化学物质。
地质学家表示，化学物质不太可能向上渗透到地下水中，地下水通常位于地表以下几百英尺处，因为页岩位于不透水的岩石之下。但返排液可能会在井口泄漏。宾夕法尼亚州的汉格说，“高压可能会导致地表故障。”虽然管道用水泥包裹以防止此类泄漏，但“较宽的井眼和较窄的管道之间的空间并不均匀，”康奈尔大学工程学教授安东尼·R·英格拉菲亚指出，他拥有岩石断裂力学博士学位，其研究有时得到了天然气行业的支持。井眼与空隙、裂缝和裂纹相交，“有时水泥无法填充这些特征。”
水泥能持续多久也不清楚。钻井作业可能会穿过甲烷气穴，使天然气沿着井眼上升到地下水。另一个问题可能涉及建造或衬砌不良的蓄水池的泄漏。高达40%的水和化学物质以高盐度返排液的形式返回。DEP矿产资源管理副秘书J·斯科特·罗伯茨说，“各公司正在努力做好这件事。”“但我们确实发现偶尔有个别人会忘记优先事项应该是什么。或者一家公司资金短缺，做了一些蠢事。”
化学物质透明度
对在哪里使用哪些化学物质的担忧部分源于一项法律策略，该策略将压裂法排除在必须满足《安全饮用水法》的“地下注入控制”条款之外，该条款旨在保护地下饮用水源免受污染。这项豁免被写入2005年《能源政策法》，被称为哈利伯顿漏洞，因为它得到了时任副总统、哈利伯顿前首席执行官迪克·切尼的支持。2009年，纽约州众议员莫里斯·欣切伊提出了《压裂法案》，以废除该豁免。截至5月份，该法案仍在委员会中，没有采取行动的时间表。克拉伯说，这项立法毫无意义，“一个没有问题的解决方案。”
职业安全与健康管理局要求公司在“材料安全数据表”上列出现场化学品，该数据表必须提供给急救人员，以便在发生事故时，他们可以评估可能的伤害。但是，2010年纪录片《气体之地》的制片人乔什·福克斯在该片中说，天然气公司拒绝告诉他以及邻近的房主，在特定地点使用了哪些化学物质，《气体之地》讲述了美国各地居民可能遇到的健康问题。
克拉伯说，当地监管机构可以获得数据表，并且可以将这些信息公开。美国环保署指出，这些数据表没有列出化学物质的浓度，“而浓度对于确定毒性是必要的。”DEP的罗伯茨说，这些数据表没有披露化学物质的“配方”是如何混合或使用的：“这被认为是知识产权。”一个问题是化学物质的混合或它们与页岩中的化合物的反应是否会产生其他可能有害的化合物。
即使未混合，这些化学物质也可能是有毒的。纽约州纳罗斯堡的倡导组织《河流报道者》向内分泌干扰物交换中心发送了一份包含54种数据表化学物质的清单进行分析。该交换中心由美国环保署前科学顾问西奥·科尔本领导，该中心确定这些化学物质属于14类潜在的健康问题，包括可能损害肺、肝、肾、血液和大脑。
地下水污染
包括Range Resources公司的惠特利在内的行业领导者指出，从未有任何地下水污染是由于压裂工艺造成的案例被记录在案。一些监管机构也同意这种说法。批评人士说，这种说法仅指注入的液体回流到地下水位。他们指出，当考虑到整个压裂作业时，包括废水蓄水池，已经记录在案数百起污染事件。例如，在宾夕法尼亚州迪莫克，DEP引用休斯顿的卡博特石油天然气公司的例子，该公司因泄漏压裂液和柴油而受到处罚。
然而，监管机构引用的大多数违规行为不涉及压裂化学物质。宾夕法尼亚州立大学地球科学教授特里·恩格尔德说，行业和批评人士的声明“都有些不真诚”，他的研究也部分得到了天然气行业的支持。“特别是纽约，是虚伪的；他们很乐意使用在匹兹堡供水区周围钻探的天然气来供暖。”汉格对此表示赞同：“双方都在试图赢得一个立场，而真相可能会成为牺牲品。”
计划于2012年完成的美国环保署研究可能会增加科学上的清晰度。此外，美国环保署计划在7月份公布对怀俄明州帕维利翁居民井污染事件的调查结果。
全力以赴
无论美国环保署的报告怎么说，压裂法似乎注定会增加。例如，5月份，挪威国家石油公司天然气公司签署了一项协议，将在20年内，每年从宾夕法尼亚州埃利斯堡向多伦多输送高达1130亿立方英尺的马塞勒斯天然气。具有讽刺意味的是，3月份，挪威国家石油公司还同意向纽约市输送天然气。
关于压裂法的紧张关系可能会继续存在。在5月3日杜肯大学举行的一个论坛上，汉格呼吁对生产商征收开采税，以支付可能被废弃的井的封井成本，并补救其他损害。运营商在28个州缴纳开采税。克拉伯警告说，过多的障碍可能会阻碍在宾夕法尼亚州进行更多的钻探，她说，宾夕法尼亚州在前一年创造了10.7万个就业岗位。她说，该行业不想“错过作为一个国家收获国内天然气带来的好处的机会”。这个国家当然需要能源。它也需要饮用水。它是否能两者兼得仍然是一个悬而未决的问题。