水力压裂的困境源于石油依赖,而非水力压裂

自来水可燃并非源于饮用水源,而是劣质水井。住在宾夕法尼亚州天然气井附近的居民健康状况不佳。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


自来水可燃并非源于饮用水源,而是劣质水井。住在宾夕法尼亚州天然气井附近的居民健康状况不佳。科罗拉多州和新墨西哥州部分地区地震的增加完全是人为造成的。所有这些问题都与水力压裂有关,但它们都与水平钻井或使用高压水破碎岩石(水力压裂的范畴)无关。

相反,所有这些不良后果都是石油和天然气依赖的简单结果——就像沉降和有毒灰烬洪水源于我们对煤炭的依赖一样——以及需要快速从地下获取下一个“瘾头”。当然,化石燃料依赖也是气候变化的主要原因,但那是另一个故事

随着越来越多的研究关注水力压裂,结果变得越来越清晰。导致麻烦的是不良的行业 practices——劣质的完井、泄漏的压缩机站或大量废水的过度倾倒。解决方案要么是减慢行业发展速度,要么是加强监管,特别是增加监督此类运营的工作人员。


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让我们以最近的案例为例:发表在《美国国家科学院院刊》上的新研究证实,宾夕法尼亚州和得克萨斯州污染水井的天然气源于深层矿藏——即那些正在进行水力压裂的矿藏——而不是由深层微生物或其他自然过程在地表附近产生的甲烷。受污染水井中高浓度的惰性气体表明,天然气正在迅速到达那里,要么是通过从底部直接逸入井眼周围的环空,要么是通过旨在密封井壁的套管水泥中的裂缝。尚未被证伪的第三种可能性是,旧的、废弃的、未知的井是天然气迁移的原因,尽管研究人员写道,根据研究区域缺乏遗留井的情况来看,这种情况“不太可能”。

为了区分天然气究竟来自哪里,研究人员研究了天然气本身的成分。通过测量受污染的水中氦气和氖气的浓度,研究人员可以确定污染源于深层矿藏。近距离分析还揭示了问题可能出在劣质井套管上,因为天然气不具有底部马塞勒斯页岩天然气的特征,而是公司钻探通过的中间带天然气的特征。谜团解开了:罪魁祸首是劣质水泥作业,可能是由于压力过高。

好消息是,这意味着修复很容易:确保良好的套管。修复也很经济,因为污染本质上是损失了可销售的产品。坏消息是,对天然气的迫切需求(以及政府对监测和执法的有限资金)表明,劣质套管将是一个持续存在的问题。

人为地震也是如此——原因在于石油和天然气工业在生产石油和天然气的同时产生数十亿升废水。这些废水没有好的用途(尽管有些被回收利用,也可以进行处理),因此绝大多数只是倾倒回专门钻探的处置井中。不幸的是,所有这些水都会增加地下压力(或润滑现有断层),结果就是地震。在美国,每天约有76亿升液体消失在超过17万个此类处置井中。

这种废水注入已与从俄亥俄州到俄克拉荷马州的地震有关,现在也与科罗拉多州和新墨西哥州的地震有关。对这些州共享的拉顿盆地小地震的分析表明,自2001年8月以来,该地区小地震增加10倍可以直接归因于向地下注入数百万立方米的废水。这只是进一步证明,向地下注入液体是引发地震的好方法。或者,换句话说,水力压裂面临的最大问题可能被证明是如何处理所有这些废水。

最后,长期以来,处于水力压裂繁荣期的社区一直抱怨健康影响,无论是来自可疑的饮用水还是受污染的空气。对宾夕法尼亚州华盛顿县居民的一项新调查表明,这些抱怨将继续存在(pdf)。那些居住在天然气井一公里范围内的居民比居住在距离天然气井两公里或更远地方的居民有更多的皮肤和呼吸系统疾病。这些疾病的原因可能是空气或水污染,但也可能是仅仅是居住在这些井附近的压力或焦虑。

这种压力不可忽视。压力源包括钻井期间夜间的强光和噪音,到井运行后出现的奇怪气味和失控感。还有人担心,这个主要为农村地区的污染可能会毁掉一个家庭农场,使其农产品或奶制品无法销售。

答案很简单:加强执法,确保石油和天然气行业在处理人类健康责任以及井水泥固井和处理废水等简单力学方面做得更好。但是,鉴于预算有限,加强执法是一项挑战。正如美国政府问责局在6月份的一份报告中指出的那样,即使是联邦环境保护署也在适当监测该行业大量的废水注入方面存在问题,包括未能进行法定的年度现场评估。为什么?美国政府问责局写道:“因为,根据一些环保署官员的说法,该机构没有资源这样做。”

随着天然气在美国应对气候变化计划中发挥着重要作用,现在是纠正水力压裂的时候了。科学已经证明——水力压裂可以做得很好,而且通常也做得很好,但对于石油和天然气生产中涉及的其他一切,情况并非如此。从地震到受污染的水井,化石燃料行业是其自身最大的敌人。

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