本周发表在《科学》杂志上的一篇论文回顾了我们对页岩气开发和水力压裂对水质影响的了解。结论是……仍然所知不多。尽管如此，“水力压裂”，如其俗称，自 20 世纪 40 年代以来——近 80 年来——一直被用于开采难以到达的天然气矿藏。
一张水力压裂井的图片。摄影：Susan Brantley/Science。在这篇论文中，匹兹堡大学土木与环境工程教授Radisav Vidic及其同事将重点放在了覆盖宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州大部分地区的 95,000 平方英里的马塞勒斯页岩气矿藏上。该地区的开采量从 2005 年左右开始增加。适应不同地质（包括页岩和紧密结合的砂岩地层）的水力压裂技术改进，已将这些非常规来源的天然气产量从 1990 年的美国天然气总产量近零百分比提高到 2011 年的 30%。水力压裂通过蛮力突破这些不同且困难的地下地貌，但也借助了化学品，这些化学品旨在保持岩石裂缝的张开，并保持油井清洁，使其免受细菌、盐、金属等的侵扰。正是这些化学品，其中许多因为是专有的而不必识别，被反水力压裂倡导者标记为对水质的威胁。根据 Vidic 的论文，“从 2005 年到 2009 年，水力压裂中使用了大约 750 种化学品和其他成分，其中既包括咖啡渣或核桃壳等无害成分，也包括 29 种可能对供水造成危害的成分。”担忧是双重的：首先，一些天然气井绕过了地下饮用水源，人们担心水力压裂液可能会泄漏到地下水井中——而数千万美国人以之为主要饮用水源。其次，这些化学品会重新浮现并最终进入有毒的池塘，这些池塘与矿业尾矿池一样，如果管理不当，可能会泄漏到地表水中。除了水力压裂化学品，还有天然气本身。有可能甲烷，即天然气的主要成分，在天然气井的密封失效时会从天然气井渗入饮用水井。甲烷本身不被视为健康危害，但它可以减少氧气，从而增加砷和其他潜在有害物质的溶解度。或者在极少数情况下，它会导致爆炸。未识别的化学品和与甲烷相关的饮用水问题是令人恐惧的前景，但实际上，与水力压裂相关的这两种情况的报告案例很少。Vidic 及其同事观察到，在宾夕法尼亚州的 6466 口油井中，有 219 起环境保护部违规事件，其中许多是“轻微的”。一项针对 60 口饮用水井的研究表明，当油井距离活跃的页岩天然气井一公里以内时，甲烷浓度高于正常水平，但尚未确定甲烷的来源是采矿作业还是自然存在的。据 Vidic 称，在美国已经进行的超过一百万次水力压裂作业中，只有一起报告的案例表明，从直接注入含水层的水力压裂化学品造成的地下水污染。他得出结论，在油井失效和水力压裂液泄漏可能最终导致地下水污染的情况下，大多数情况都能迅速得到缓解。但他同时也指出，调查水力压裂对环境的影响存在重大障碍——包括企业保密、加速开采以及试图计算小区域内多口油井的累积效应。美国环保局正在就水力压裂液的输送问题制定一份报告，其中很大一部分可能会丢失，消失在地下复杂的裂缝和地下水路径中。对于确实到达地表而被“生产”出来的水
Vidic 及其同事写道：“需要对泄漏和其他废水意外排放到环境中进行全面的风险评估和监管监督。”“……对这种废水的替代管理策略的需求可能会加剧。现在是时候着手解决这些问题，以避免类似宾夕法尼亚州废弃煤矿排放的那些不利环境遗产。”
在 National Geographic News 上阅读更多关于马塞勒斯页岩气热潮的信息（并观看关于水力压裂井的有用插图）.
