评估压裂的成本和效益

在路上发生了一件奇怪的事来应对气候变化:水力压裂的进步把数万亿美元的此前无法开采石油和天然气在人类的手中。

环境成本——收益——从“水力压裂”,这需要爆破大量的水、沙子和化学物质到地下深处岩层,是新的研究,综合165年学术研究的主题和政府数据库。调查覆盖不仅温室气体的影响,而且水力压裂的影响当地的空气污染,地震,尤其是清洁水供应。

作者是七个环境科学家们强调决策的真正后果在井附近居民,以及一些重要的剩余的问题。

“社会某些由于压裂中提取更多的天然气和石油,”斯坦福大学环境科学家罗伯特·杰克逊说,他领导了这项新研究。“关键是尽可能减少环境成本,同时使大部分的环境效益。”

水力压裂的水消费迅速上升的时候大部分的美国正在遭受干旱,但提取天然气水力压裂和水平钻井与常规能源相比,研究发现。比常规天然气钻井压裂需要更多的水;但当天然气代替煤或核燃料用于发电,它节省了水。从采矿业到一代,煤电消耗两倍多比非常规天然气生成的水每兆瓦。

非传统的钻井水需求比替代能源可以更好或更差,研究发现。光伏太阳能和风能使用几乎没有水和排放温室气体,但廉价、丰富的天然气可能会限制他们的部署新的电力来源。另一方面,水力压裂气体需要100的水玉米乙醇每单位能量。

水力压裂的影响气候变化和当地空气污染是类似于它对水的影响,研究发现“水力压裂的环境成本和收益,”发表在环境和资源的年度审查。

压裂井会是比传统的石油和天然气钻井更强烈,与挥发性有机化合物的增加造成潜在的健康威胁和空气毒物。

但当天然气取代煤炭作为燃料发电,空气质量的好处包括二氧化碳排放低于煤和汞的几乎没有,二氧化硫或灰。

在全球范围内,减轻气候变化是不确定的,这项研究发现。“虽然增加天然气供应减少空气污染在美国城市顺风从燃煤发电厂,我们仍然不知道甲烷垫和管道的损失大于降低二氧化碳排放,”杰克逊说。

在美国东部,恐惧被污染的饮用水引起了更多比压裂用水量的担忧。从人造气体和化学品骨折几千米地下向上很少渗透饮用水含水层,该研究说。真正的威胁是失败的钢铁和水泥外壳井靠近表面处理废水,研究发现。许多以前的研究已经表明外壳失败1%至10%的时间,根据地质和施工。

地下水污染进行了激烈争论,但新的研究发现,大量证据表明,它已经发生了,尽管不常见。是甲醛污染饮用水中观察到的其他有毒物质的前体——砷,各种盐,放射性镭和其他金属-正在缓慢?研究人员还不知道。一些最近的研究表明,答案可能在罕见情况下“是”。

石油和天然气公司如何处理废水——流体用于骨折页岩,备份好,水释放石油和天然气——显示了国家政策的重要性。“废水处置与水力压裂是最大的问题,”阿夫纳Vengosh合著者说,杜克大学的化学教授。

在美国大多数压裂废水注入地下深处,和越来越多的是回收后续钻井或发送到先进的水处理设备。然而,少数国家仍然允许污水用于灌溉牛、喷洒到道路灰尘控制或发送到市政水处理厂没有资格处理所涉及的化学物质。

都是坏的想法,根据新的调查的作者,工作在斯坦福大学,杜克大学,麻省理工学院,俄亥俄州立大学,纽卡斯尔大学,洛斯阿拉莫斯国家实验室和美国国家海洋和大气管理局。他们引用一项研究发现,农业使用水力压裂废水杀死附近的树木在两年内一半以上。

地下注入废水提出了自己的问题,研究发现。实践偶尔造成地震强大到足以被人类感觉,而页岩压裂英里低于表面很少这么做。可以减少地震的危险,然而,如果能源公司遵循基本原则,进行仔细的监控。

这项研究强调了一些政策和做法,可以优化压裂的环境成本效益平衡,它还凸显了需要进一步的研究。例如,直接影响附近居民的健康几乎是未知的。“几乎没有全面研究对健康的影响,”杰克逊说,“但是决定钻井,批准和禁止压裂——基于对健康风险的假设。”

美国国家科学基金会、美国杜克大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室支持这项研究。其他合作者包括俄亥俄州立大学的Thomas Darrah j·威廉·凯里的洛斯阿拉莫斯国家实验室,麻省理工学院的弗朗西斯·奥沙利文,纽卡斯尔大学的理查德·戴维斯和加布里埃尔Petron的美国国家海洋和大气管理局。