儘管人們越來越擔心化石燃料能源對環境的影響，但人們對水力壓裂法通過世界石油生產對健康和環境的影響卻鮮有提及。 在本文中，我們討論了水力壓裂對健康和環境的一些影響。
地下深處儲存著曾經無法獲得的天然氣。 這種氣體很可能是在數百萬年的時間裡形成的，因為腐爛的生物層暴露在地殼下的強烈熱壓下。 自工業革命以來，我們的能源消耗不斷增加，其中大部分能源消耗由煤炭或天然氣等化石燃料提供。
在現代水平鑽井和水力壓裂技術的幫助下，這些礦床正在世界各地以對環境安全和負責任的方式開發和生產。 水力壓裂提高了從地下井中回收水、石油或天然氣的速度。 水力壓裂還有助於振興美國某些地區的當地經濟。
在地下深處，有以前無法獲得的天然氣儲量。 數百萬年來，腐爛的生物層暴露在地殼下的極端熱壓下，形成了這種氣體。 自工業革命以來，我們的能源消耗一直在穩步增長，其中大部分能源由煤炭和天然氣等化石燃料提供。
由於現代水平鑽井和水力壓裂程序，這些礦床正在世界各地以對環境安全和負責任的方式進行開采和生產。
水力壓裂加速了從地下井中回收水、石油和天然氣。 在美國的幾個地方，水力壓裂也有助於振興當地企業。 大多數反對水力壓裂的人都擔心它可能對環境造成危害。
水力壓裂法始於1947年的研究項目，至今已商業應用65年。它是將水、沙和化學物質的混合物以高壓注入地下，以破碎頁岩並釋放其中蘊藏的天然氣的過程。
據此統計，美國擁有超過500,000萬口正在運作的天然氣井。水力壓裂法每天可以生產大量天然氣，但它也帶來了高昂的環境、健康和安全風險。
什麼是壓裂？
壓裂是水力壓裂的俚語，它只是非常規油氣勘探更大過程的一部分。 壓裂是通過將專門的流體泵入其中來迫使岩石和地質構造中的裂縫進一步擴大的做法。
水力壓裂是一種成熟的鑽井技術，用於從地下開採石油、天然氣、地熱能或水。現代大容量水力壓裂技術是一種從頁岩和其他「緻密」岩層（換句話說，就是那些不透水的岩層，它們將石油和天然氣鎖在裡面，使化石燃料的生產變得困難）中提取天然氣或石油的技術。
大量的水、化學物質和沙子以足夠高的壓力噴射到這些地層中，以粉碎岩石，使被困的天然氣和石油逸出。 為了排放氣體，可以垂直或水平地鑽孔。 高壓組合使岩石破裂，這被稱為水力壓裂法。
從開始到完成，這個過程平均大約需要三到五天。 一旦壓裂作業完成，這口井就被稱為“完工”，現在它已經準備好在未來幾年甚至幾十年內安全生產美國石油或天然氣。
自 1947 年以來，水力壓裂已在美國安全使用。 水力壓裂已導緻美國完成超過 1.7 萬口油井，產出超過 600 億桶石油和 XNUMX 萬億立方英尺天然氣。
壓裂如何工作？
為什麼水力壓裂法如此成功地從地下提取天然氣，以便我們可以用它來加熱我們的房子和烹飪我們的食物？ 與其他天然氣開採方法不同，水力壓裂使我們能夠在地下挖掘數百英尺，從而使我們能夠接觸到以前無法觸及的頁岩氣礦床。 壓裂法非常有效，它迅速成為從地下獲取天然氣的首選方法有幾個原因。
- 壓裂之所以如此成功和高效，是因為它使我們能夠通過鑽入地下到達地表以下數千英尺的天然氣礦床。 這意味著我們可以將水、沙子和化學物質（分別為 90%、9.5% 和 0.5%）的混合物在高壓下直接注入含天然氣的岩石中。
- 在高壓下將水混合物注入岩石中至關重要，因為這是在岩石中產生微觀裂縫的原因。 這種壓力必須嚴格控制，否則很多事情都會出錯。 一旦這些裂縫（無論多麼小）形成，氣體就可以從地下深處的天然沉積物中平穩地流動到地表。
- 添加到水中的化學物質和沙子可以打開高壓水產生的裂縫。 如果沒有這些添加物，裂縫會很快關閉，從而捕獲氣體並使其無法進入。
- 壓裂是沿著鑽井的整個長度進行的。 因此，我們可以獲得盡可能多的天然氣，從而使該過程更具成本效益和效率。 這意味著我們甚至可以使用最大的天然氣儲量，而無需在地下鑽很多洞。
- 眾所周知，壓裂在獲得“緻密氣體”方面非常有效。 這是被困在頁岩岩層內的氣體，因此使用傳統的頁岩氣開採方法更難以提取。
壓裂的優點和缺點
以下是水力壓裂的利弊。
壓裂的優點
水力壓裂具有幾個優點，這就是為什麼它近年來已成為一種流行的提取化石燃料的方法。
1. 獲得更多的天然氣和石油
由於水力壓裂能夠達到傳統開採方法無法達到的深度，我們現在可以獲得比以往更多的天然氣和石油礦床。 例如，這意味著我們將有更多的汽油和油來烹飪、加熱和為汽車提供動力。
2. 降低稅收
減少對天然氣和石油等必需品的稅收是擁有更多天然氣和石油的副作用。 用於汽車的石油以及用於烹飪的天然氣將變得更容易獲得，因此更便宜。
3. 自力更生
地緣政治可能是一個真正的痛苦。 世界上一些最強大和最重要的國家之間的許多國際聯繫都是基於誰最容易獲得化石燃料。
4. 更好的空氣質量
長期以來，人們一直認為化石燃料對環境有害，因為它們會向大氣中釋放化學物質，加劇氣候變遷。至少煤炭確實如此。然而，天然氣供應的增加可能意味著我們將開始使用更多天然氣，而燃燒天然氣則會減少二氧化碳的排放。這意味著天然氣是一種更清潔的化石燃料，如果更多人開始使用天然氣，空氣品質將會開始改善。
5. 減少對外國石油的依賴
水力壓裂法幫助各國探索國內石油來源。 隨著人口的不斷增加，在國內尋找石油和天然氣的替代來源而不是依賴其他國家來滿足當地需求更有意義。
6.大量的工作
最近，水力壓裂行業已經創造了數千個工作崗位，預計不久將創造大量工作崗位。 水力壓裂有助於各國勘探本國石油供應。 隨著人口的增長，在國內探索替代石油和天然氣供應而不是依靠其他國家來供應當地需求更有意義。
7. 充足的工作機會
水力壓裂業務已經創造了數千個就業機會，預計不久將創造更多就業機會。
壓裂的缺點
然而，水力壓裂並非沒有缺點，有幾個令人信服的論點支持放棄水力壓裂，轉而採用太陽能或風能等清潔能源。 儘管我們在上面說過，如果更多的人使用天然氣而不是煤炭或石油，空氣的總體質量將會得到改善，但水力壓裂最終可能會導致更多的污染。
1. 減少對可再生能源的關注
如果我們依賴化石燃料並找到了一種讓它們持續更長時間的方法，我們將停止對替代替代（和更清潔）能源的研究。 當我們第一次意識到世界正在耗盡化石燃料時，我們開始研究太陽能、風能和水力發電等替代能源。
2. 水污染 情況越來越糟
儘管我們之前說過，更多人使用天然氣而非煤炭或石油會改善空氣質量，但水力壓裂法可能會導致整體污染加劇。由於水力壓裂法需要大量用水（高達傳統鑽井開採油氣礦藏用水量的100倍），因此它與開採地及其周邊地區的水資源減少有關。
3. 乾旱變得越來越普遍。
由於與其他從土壤中提取化石燃料的方法相比，水力壓裂需要更多的水，因此在發生水力壓裂的地點及其周邊地區發生乾旱的情況有所增加。
4. 持續的噪音污染
除了水污染增加外，在進行水力壓裂的地方，噪音污染也在增加。 壓裂是一項非常嘈雜的操作，需要很長時間才能完成。 連續幾天來來往往的重型車輛的持續嘈雜聲可能對那些生活在水力壓裂發生地區很近的人們的日常生活產生重大影響——因為它幾乎可以發生在任何地方，即使在通常人口稠密的地區也是如此人口稠密。
5. 毒素正在更廣泛地傳播。
水與沙子和某些化學物質混合，以使壓裂更容易和更有效，但壓裂公司不需要透露他們在水混合物中使用的化學物質。 我們所知道的是，水與沙子和某些化學物質混合在一起，使壓裂更容易和更有效。
壓裂對健康和環境的影響
在非常規天然氣開採迅速發展二十多年後，研究人員才開始意識到其對健康造成的影響和成本之廣泛。環境證據表明，應採用標準指標來評估和量化其對健康和社會經濟的影響。以下是水力壓裂法對健康和環境的影響。
壓裂對健康的影響
1. 水質
水力壓裂對健康的影響之一是它對水質的影響。 天然氣和水力壓裂相關的污染物可能會通過岩石中的裂縫進入地下飲用水供應。 如果井的建造不正確，化學品從卡車或罐中洩漏，或者回流沒有得到有效控制，都可能導致水污染。
水力壓裂過程中使用的水返回井中，稱為返排液。目前尚不清楚這些返排液造成的水污染程度。間接數據表明，與水力壓裂相關的水污染會對健康產生影響。然而，仍需直接證據。
2. 空氣質量
水力壓裂對健康的影響之一是它對空氣質量的影響。 鑽探地點有可能以多種方式對當地空氣質量產生負面影響。 首先，任何燃燒過程都會將有害化合物釋放到空氣中。 例如，過量的天然氣燃燒、井場的重型設備活動以及使用柴油卡車將貨物運往和運出現場都可能導致空氣污染。
此外，水力壓裂過程中使用的化學品和沙子，以及與天然氣接觸的其他化學品，可能會通過空氣傳播並影響空氣質量。
空氣污染的程度以及對周圍居民可能造成的後果尚未完全了解，因為運營商通常不會被迫披露所使用的精確化學品。
3. 對社區的影響
水力壓裂對健康的影響之一是它對社區的影響。 開發和運營鑽井現場所帶來的變化會對社區的福祉產生廣泛的影響。 其中一些影響可能是有益的。 例如，鑽井作業可以提高當地就業率並改善獲得醫療保健的機會。
與鑽井相關的作業以及大量臨時勞動力可能會對城鎮造成嚴重後果。 噪音、光線和交通量增加； 對道路和醫院等當地基礎設施和資源的需求增加； 更高的犯罪率和藥物濫用率； 社區特徵的變化只是其中的幾個例子。
4. 暴露於回流操作
水力壓裂對健康的影響之一是接觸回流作業所產生的污染物。初步現場調查顯示，從事特定作業的工人可能會接觸到高濃度的揮發性碳氫化合物，這些物質可能具有高度危險性。自2010年以來，至少有四名參與回流作業的工人因接觸這些污染物而死亡。
5. 二氧化矽粉塵暴露
水力壓裂對健康的影響之一是接觸二氧化矽粉塵。結晶二氧化矽（沙）顆粒會嚴重刺激肺部和鼻腔。長期接觸會導致多種危險的呼吸系統疾病。吸入這些顆粒會導致矽肺病和不可逆性肺病等肺部疾病。另一方面，沙子是壓裂液的重要組成部分。
6. 工作場所的有毒化學品
水力壓裂對健康的影響之一是工作場所的有毒化學物質。 在水力壓裂現場工作的人因吸入有害化學物質或臭氧的殘留物而面臨更大的健康風險。 由於他們的暴露，這些工人患呼吸系統疾病和癌症的風險將增加。
空氣污染並不是環境中對人類健康的唯一威脅。 即使不吞下溶劑和其他物質，它們也會導致皮疹和其他更嚴重的健康問題。
7. 井噴會給工人帶來安全風險
水力壓裂對健康的影響之一是井噴會給工人帶來安全風險。 爆炸和有毒煙霧對井場造成嚴重的環境和安全風險。 除了任何潛在的空氣污染外，井場的爆炸有時會導致人員死亡或傷害。
8. 接觸苯和相關化學品
水力壓裂對健康的影響之一是接觸苯和相關化學物質。 BTEX（苯、甲苯、乙苯和二甲苯）化合物已知會導致癌症。 由於此類化學品用於水力壓裂，因此它們可以逃逸到空氣或地下水中。 如果壓裂化學品被釋放到空氣、土地或水中，它們可能會導致嚴重的健康問題。
水力壓裂對 環境
以下是水力壓裂對環境的一些影響。
1. 有毒廢物儲存
水力壓裂法對環境的影響之一是有毒廢棄物的儲存。水力壓裂會產生高度污染的水，這些水通常會儲存在地面的坑中。由於智慧財產權法規的限制，這些有毒廢物中的化合物往往難以識別，但如果水力壓裂廢物發生洩漏，其中某些可識別的化合物可能會引發各種健康問題。
2. 過度用水
水力壓裂對環境的影響之一是過度用水。 壓裂法涉及使用大量水和多種合成化學品。 供水可以與用於飲用、洗澡和農業的供水相同。 水的需求會極大地消耗作為環境重要組成部分的天然水供應。 在缺水的地方，情況更加惡化。
3. 爆炸和火災風險
水力壓裂對環境的影響之一是爆炸和火災的風險。 甲烷氣體的洩漏並不總是發生在井場。 水井甚至井場附近的房屋都被發現有洩漏。 甲烷進入人們的水井產生的爆炸已經造成至少一些人受傷。 據稱，來自附近水力壓裂設施的甲烷在他的井棚中爆裂，導致一名德克薩斯男子受傷。
4. 與臭氧污染有關的井
水力壓裂對環境的影響之一是臭氧污染。 懷俄明州的空氣質量比一些鑽探地點周圍的洛杉磯等臭名昭著的污染城市還要糟糕。 在一個例子中，懷俄明州記錄的臭氧水平為十億分之 124 (ppb)。 同時還記錄了 104 ppb 和 116 ppb。 環境保護署認為十億分之七十五的臭氧暴露是安全的。
5. 地震
水力壓裂對環境的影響之一是地震。 將壓裂廢水注入深層油氣井會產生地震，儘管是輕微的地震。 然而，地震可能對人們的安全構成威脅。 一名婦女在俄克拉荷馬州的地震中受傷，她聲稱這是由水力壓裂造成的。
6. 廢水處理
水力壓裂對環境的影響之一是廢水處理。 壓裂井的污染水最終必須被處理掉。 大部分水被排放到廢物處理井中，其中一些建造得很好，而另一些則沒有。
7.煙霧產生
水力壓裂對環境的影響之一是煙霧的產生。 壓裂井排放氮氧化物和二氧化硫，這會導致煙霧。 煙霧是由這些化學物質形成的。 煙霧對人類的健康構成長期威脅。
8. 重金屬和其他排放物
水力壓裂法對環境的影響之一是排放重金屬和其他污染物。油井作業現場使用柴油動力卡車和泵浦。這些排放物較多的引擎加劇了其他形式的空氣污染。重金屬和甲醛的排放也是可能出現的。
9. 揮發性有機化合物 (VOCs)
水力壓裂對環境的影響之一是揮發性有機化合物 (VOC)。 剩餘的壓裂化學品通常沉積在露天礦坑中，導致水中的化學品脫氣。 至少對於那些直接住在儲存坑下風處的人來說，這些揮發性有機化學物質中的一些可能對吸入有害。
10. 地下水污染
水力壓裂對環境的影響之一是地下水污染。一口井就能產出100萬磅污水。壓裂液會透過地下裂縫或岩石的孔隙滲入水中。部分污水會流入地表水或水井，最終被人類和動物飲用。
11. 油井污染
水力壓裂對環境的影響之一是油井的污染。 地下水污染是一個普遍問題，但當它到達農村家庭的水井時尤其令人擔憂。 油井會洩漏溶劑和甲烷氣體，使其具有危險性和潛在危險。 攝入少量其中幾種物質對健康的影響仍然未知。 其他化合物，如苯，已知是極其有害的。
12. 垃圾坑的土壤污染
水力壓裂對環境的影響之一是廢棄物坑造成的土壤污染。廢棄物坑的問題之一是揮發性有機化合物。苯和甲苯等化學物質存在於廢棄物中，當它們洩漏到土壤中時，會造成危害。洩漏事件會將大量有害化學物質釋放到環境中，這些物質隨後滲入表層土壤。
13. 燃燒的自來水
水力壓裂對環境的影響之一是燃燒的自來水。 水力壓裂似乎會導致一系列水質問題。 可燃自來水可能是這些影響中最引人注目的一種。 當甲烷或類似的可燃氣體滲入地下水並被吸收時，就會發生這種不尋常的情況。 當水從水龍頭流出時，氣體會逸出並被點燃。
14. 甲烷氣體排放
水力壓裂對環境的影響之一是甲烷氣體的排放。 甲烷是一種溫室氣體，其吸熱能力是二氧化碳的 2 倍。 因此，二氧化碳排放量的顯著減少可以通過大氣甲烷的輕微增加來抵消。
15. 野生動物威脅
水力壓裂對環境的影響之一是對野生動物的威脅。 水力壓裂活動會以多種方式危及魚類和鳥類。 溪流和池塘被壓裂液或廢水洩漏污染。 即使是無害的物質也會導致接觸它們的動物出現健康問題，從而阻止它們繁殖。 根據 2011 年對這些過程中使用的 632 種化合物的研究，水力壓裂、鑽井和加工中使用的許多化學品對人類和其他動物構成危險。
16. 壓裂現場附近的有毒空氣
水力壓裂對環境的影響之一是壓裂現場附近的有毒空氣。 PCH（多環芳烴）可有效地從地球中提取天然氣，但它們的毒性極強。 根據一項測試，俄亥俄州空氣中的 PCH 含量是鄰近密歇根州沒有天然氣運營的其他相同地區的十倍。
壓裂統計
以下是一些水力壓裂統計數據。
1. 水力壓裂已導致超過 1.7 萬口井的生產
自 1.7 年代後期開始以來，壓裂法已在美國生產了約 1940 萬口井。 根據壓裂產量統計，這個數字可能同時生產多達 600 萬億立方英尺的天然氣和 XNUMX 億桶石油。 水力壓裂平均需要三到五天才能完成。 之後，該井就可以安全、長期地生產石油和天然氣。
2. 壓裂統計顯示，美國的原油總產量從 2010 年到 2020 年幾乎翻了三倍。
由於其對能源領域的重大貢獻，壓裂法的受歡迎程度持續上升。 由於美國水力壓裂活動的增加，原油總產量在過去十年中幾乎增加了兩倍。 此外，根據水力壓裂的事實和數據，該國對外國石油的總使用量在同一時期急劇下降。 這表明該國供應其總燃料需求一半以上的能力有所提高。
3. 到 2025 年，水力壓裂禁令可能會使美國損失數百萬個工作崗位、稅收和 GDP。
水力壓裂的真實情況表明，如果水力壓裂法被禁止，到 19 年美國可能會失去 2025 萬個工作崗位。地方、州和聯邦各級的稅收收入將減少約 1.9 萬億美元。 此外，根據預測，頒布水力壓裂禁令將使國內生產總值減少 7.1 萬億美元。
4、2011年至2040年間，美國天然氣產量將增長44%。
據水力壓裂統計，美國頁岩氣行業一直在蓬勃發展，未來幾十年可能還會有更大的發展。 結果，數百萬人將能夠找到工作。 不久之後，包括中國、南非和英國在內的其他國家開始研究通過頁岩開發從本土能源中受益的想法。
5. 壓裂業務僱用了美國全部勞動力的 5.6%。
在許多州，石油生產行業的快速擴張帶來了更多高薪就業機會和個人收入的增加。 據水力壓裂統計，頁岩能源行業為 9.8 萬員工提供支持。 此外，美國天然氣儲量的廣泛開發將有助於到 2025 年增加超過 XNUMX 萬個製造業就業崗位。
6. 到 2024 年，水力壓裂行業價值將達到 68 億美元。
根據水力壓裂擴張的統計數據，到 60 年，全球天然氣業務價值將超過 2024 億美元。傳統資源的快速枯竭推動了對替代資源發現的投資。 壓裂法在全球擴張的最重要原因將是天然氣開採。 由於其在各行各業的廣泛應用，天然氣在未來即將迎來顯著增長。
7、2020年天然氣鑽機數量降至68台的新低。
在美國，與壓裂相關的活動最近有所減少。 據統計，隨著天然氣消費量銳減，2020年68月中旬，天然鑽井平台數量開始大幅下降。 該國 19 月份的天然氣鑽井數量為 XNUMX 座，是有史以來最少的。因此，原油價格暴跌。 由於 COVID-XNUMX 大流行仍在對經濟造成嚴重破壞，天然氣鑽機的數量全年都很少。
8. 預計 2 年天然氣產量將減少 2021%，但到 2022 年將增加相同數量。
COVID-19 的反應擾亂了鑽探工作，導致 2020 年天然氣產量下降。根據美國的水力壓裂數據，該國每年銷售的天然氣產量將在 2 年下降 2021%。然而，在 2022 年，下降趨勢將逆轉。 根據美國 IEA 的數據，產量將增加 2%，從每天 95.9 億立方英尺增至 97.6 Bcf/d。
9. 2012 年至 2035 年間，非常規石油和天然氣活動的資本支出預計將達到 5.1 萬億美元。
鑑於非常規石油和天然氣開採是政府支出的關鍵領域之一，它似乎是一項潛在的長期經濟活動。 根據水力壓裂統計，該行業的資本支出在未來二十年將超過 5 萬億美元。 非常規天然氣活動佔這一總額的一半以上（3 萬億美元），而非常規石油活動佔剩餘的 2.1 萬億美元。
10. 到 13 年，壓裂過程中甲烷洩漏的年度健康成本預計將達到 29-2025 億美元。
鑑於石油和天然氣行業的擴張速度及其釋放的大量有害化學物質，對人類健康的影響可能相當大。 根據某些水力壓裂和能源估計，到 29 年，甲烷洩漏對人類健康造成的年度損失可能達到 2025 億美元。
24 壓裂對健康和環境的影響 – 常見問題
水力壓裂會引起地震嗎？
小地震（小於 1 級）是由水力壓裂故意引起的以增加滲透性，但它也與較大的地震有關。 在美國，已知由水力壓裂引起的最大地震是德克薩斯州的 M4 級地震。
為什麼水力壓裂不好？
水力壓裂是不好的，因為它有可能污染地下水、污染地表水、退化自然景觀並危及野生動物。
水力壓裂的長期影響是什麼？
根據一項新的研究，在過去十年中，水力壓裂與早產、高危妊娠、哮喘、偏頭痛、疲憊、鼻腔和鼻竇症狀以及皮膚問題有關。
誰從水力壓裂中受益？
能源消費者從經濟上受益。 此外，水力壓裂技術的增加為所有類型的能源消費者（包括商業、工業和電力消費者）帶來了年度經濟收益。
水力壓裂的替代品是什麼？
由於環境成本上升，風能和太陽能發電現在比水力壓裂法更具成本效益。 可再生能源，如風能和太陽能，清潔、經濟且理論上取之不盡用之不竭。 與水力壓裂不同，風能和太陽能發電對環境沒有負面影響。