科学对水力压裂有何看法?

联邦政府最近向私营能源公司拨款5000万美元，资助betaloo盆地的勘探钻探，这是其计划的一部分严厉批评“gas-led复苏”。

2.8万平方公里的betaloo地区始于新南威尔士达尔文东南约500公里处。该地区包括土著土地和牧区租约，据估计蕴藏着大量化石燃料资源，包括页岩气和页岩油。

但传统的所有者没有批准在他们的土地上进行水力压裂坚决反对它．社区成员和牧民也在继续引起了人们的担忧关于对健康和环境的影响，研究人员质疑在气候紧急情况下开发新的化石燃料资源的决定。

那么到底什么是水力压裂法，科学又告诉了我们什么呢?

水力压裂:基础知识

水力压裂，也被称为水力压裂，是一种非常规的天然气开采方式。这种方法比传统方法钻得深得多，可以在岩石中寻找石油和天然气等化石燃料。

根据技术或地质条件的不同，该过程有许多变化，但一般方法如下。

首先，一口井要钻到地下深处富含天然气或石油的地层，通常在地表以下3公里以上。这一钻井过程可能需要数周时间，然后通常会用钢套管衬里，以防止地下水受到污染。

一旦到达预期的层位，通常会在水平方向钻1公里以上。

然后，水、沙子和化学物质的混合物被泵入井中，产生极高的压力，导致深层岩石(页岩)破裂。混合物中的沙子会打开裂缝，这样气体或石油就可以从岩石中逸出——在化学混合物的帮助下——顺着井向上流到地面收集。

水和化学物质也会从井中流出，被处理或处理。

还有哪些国家使用水力压裂技术?

这项技术早在1949年就在美国堪萨斯州被使用，但直到最近几十年才真正流行起来。在2000年代中期，将水力压裂法与水平钻井等其他方法相结合，使这一过程更加有利可图，从那时起，美国各地已经钻了数万口井。2000年，水力压裂井占全国天然气供应的7%;到2015年,他们生产67%。

然而，并不是所有人都赞成水力压裂技术。包括法国、德国、爱尔兰和英国在内的其他国家已经禁止了这种做法。

在澳大利亚，各州的法律各不相同;例如，虽然维多利亚州已经禁止水力压裂，但新界解除在长达15个月的科学调查后，他们于2018年暂停开采，这就是为什么比塔洛盆地现在可供争夺的原因。

那么为什么水力压裂法如此有争议呢?

科学表明，这一切都是关于风险的

气候委员会高级研究员蒂姆·巴克斯特说，天然气的消耗不仅导致了气候变化，而且水力压裂的过程也“给依赖附近土地和水域的社区带来了额外的直接风险”。

由于健康、环境和社会影响等多方面的原因，公众和研究人员一直对水力压裂法持高度抵制态度，而这项研究正开始支持他们的担忧。

使用和污染水

水力压裂法需要数百万升的水来形成泵入地下的液体。根据地质、运营商和井的方向等因素的不同，这个数字变化很大，但在干旱和偏远地区，任何过度用水都是一个问题。

压裂液还含有少量化学物质，以减少井内摩擦，防止细菌生长，减少矿物堵塞，防止腐蚀。这些添加的物质有些是每天都有的(如盐和柠檬酸)，有些是有毒的(如苯)。虽然一些水力压裂公司在其网站上列出了使用的化学物质和添加剂，而且在西澳是强制性的，但其他州似乎并不是这样。

为了达到开采天然气或石油所需的深度，油井通常要穿过地下含水层;如果油井没有正确的封井，含有多种化学成分的压裂液就会泄漏并污染地下水。

压裂后返回地面的废水也会流回地面，通常仍然含有一些这些化学物质，有时还会从岩石中滤出物质。然后，它要么被泵回地下，储存在水箱或池塘中，要么被送去处理。

一项研究发表去年发现，这些返回的废水可能含有盐、放射性物质、致癌物、溶剂和石油馏分物，可以直接污染饮用水来源。

该研究的作者、来自托莱多大学的Emanuela Gionfriddo说:“目前对[废水]进行化学表征的方法可以给出污染总量的估计，但不能给出存在哪种污染类型的信息。”

“有可能的情况是，即使一种分子的浓度很低，它也可能是非常有毒的，或者随着时间的推移，它有可能在体内积累，所以关键是要确切地知道产出水中有什么，而不仅仅是有多少。”

上个月,研究在科学他们还发现，水力压裂会影响地表水的质量，显示油井附近的盐浓度增加，对健康有潜在影响。

但还有很多未知因素，因为地下水的变化可能会持续几十年甚至几个世纪。水质污染的总体情况仍不清楚。

对健康的威胁

水力压裂法与一系列负面的健康并发症有关，包括增加的风险出生缺陷，某些癌症，哮喘和其他呼吸系统疾病(可能从空气质量下降)，刺激皮肤和眼睛对神经系统和内分泌干扰．

研究还将水力压裂法与一种心脏病发作的风险更高，可能是由于空气污染物;高浓度的微量金属在加拿大居住在水力压裂井附近的孕妇身上发现;在压裂液中使用的砂被发现是一种职业危害为工人。

这方面的研究大多来自北美，但澳大利亚也有越来越多的证据。

比如，巴克斯特，他是一位作家最近的报告关于澳大利亚水力压裂与健康的研究指出，昆士兰达令唐斯地区的研究发现，“住在煤层气开发项目附近的人更有可能因肿瘤、血液和免疫疾病而住院。”儿童因呼吸道疾病住院的人数也显著增加。”

巴克斯特说，在达令唐斯地区批准该行业之前，对人类健康影响的研究很少，之后也很少。

他说:“在澳大利亚，研究天然气行业影响(包括其对健康的影响)的主要工具是一个由天然气行业自己资助和监督的机构，这并没有帮助。”

Baxter说，评估水力压裂法对健康的影响是困难的，因为“与医疗相关的暴露于来自附近天然气基础设施的已知环境污染物可能会持续数年或数十年”。

在美国，水力压裂法从2000年代中期开始广泛使用，但有关水力压裂法后果的科学文献直到现在才得到巩固，因此澳大利亚的研究可能需要数年时间才能赶上。

水力压裂法还与记录在案的社会影响有关，这是目前betaloo地区传统所有者所关注的问题。

在一个最近谈话文章在美国，澳大利亚的研究人员强调了这方面的研究负面的心理健康影响在美国非常规油气生产附近的社区，以及“基本上被忽视的地区”链接北美土著妇女和儿童遭受性暴力和身体暴力”。

研究人员写道，这些发现“被忽视了NT压裂勘探报告和随后的区域环境与基线战略评估框架”。

地下岩石的破裂引起地震

水力压裂法还会在油井数十公里外引发地震。

按照设计，开采过程会产生较小的、通常不被注意到的地震，因为它涉及到破坏岩石。然而，注入流体可能导致已经存在的地质断层(地球上的裂缝)移动或滑动，就像滑雪者引发雪崩一样。

地震可能会影响水力压裂地点附近，但据报道，有些地震已经达到了50公里外．在一些地区，比如美国的俄克拉荷马州，水力压裂井靠近人口密度高的地方，这将使数百万房屋面临破坏的风险。一些地方认为风险太高;在荷兰，欧洲最大的陆上天然气田将是到2022年关闭房屋遭受了持续的严重破坏。

(请注意，其他技术——包括清洁能源，如干岩地热电站——也可以通过类似的机制引起地震。)

甲烷排放

天然气主要由甲烷组成，甲烷是一种非常强效的温室气体。研究所示在20年的时间里，它使地球升温的强度是二氧化碳的86倍，在100年里是二氧化碳的28倍。这种短期影响将对关键的未来几十年的全球气温上升产生巨大影响。

天然气工业的扩张导致了甲烷排放的增加——事实上，这是一种污染2019年的研究发现该行业对2008年至2014年全球甲烷排放量增长的三分之二负有责任。

“最近甲烷的增加是巨大的，”康奈尔大学的Robert Howarth说，他是这项研究的主要作者。“这是全球重要的。这是我们所看到的全球变暖加剧的部分原因，而页岩气是一个主要因素。”

水力压裂法生产的页岩气占了这一增长的一半以上，部分原因是作为安全过程的必要部分，天然气被故意排放或燃烧。但也有一部分气体被意外释放。

2016年,一个阿利索峡谷储油井发生泄漏加州每年排放的污染物相当于60万辆汽车排放的污染物;附近的居民出现了恶心、头痛等健康问题。

我们需要摆脱对化石燃料的依赖

可以说，水力压裂法最大的风险是它继续了我们对化石燃料的依赖紧急警告我们必须停止使用，以限制全球气温上升，从而限制气候变化的灾难性影响。

独立能源顾问蒂姆•福西(Tim forsey)表示:“该行业应该尽快结束工作，真正转向我们现有的选择。”

“没有‘天然气主导的复苏’——这只是现任政府为了当选而由天然气行业资助的复苏。”

作为一名化学工程师，forsey在石油和天然气行业工作了35年，之后与澳大利亚能源市场运营商和墨尔本大学合作。2018年，他参与了作为新界水力压裂调查报告的一部分作证。

他说，把天然气作为摆脱对煤炭依赖的‘过渡燃料’的想法是“天然气行业在20年前提出的，当时的想法是，在发电方面，天然气可能比煤更清洁。但如今，关于有多少甲烷被释放到我们的大气中的信息使天然气甚至比煤更脏。”

来自RMIT土木与基础设施工程学院的环境工程师加文·马德(Gavin Mudd)之前估计的燃烧黑煤产生的碳排放量为每兆瓦时1吨，而天然气产生的碳排放量为0.7吨，可再生能源产生的碳排放量不到0.1吨。

福尔西指出，石油行业转向水力压裂可能是因为所有“容易开采”的石油和天然气储量都已被开采完:“所以你会采用一些非常奇特和侵入性的方法，包括水力压裂法，试图刮开桶底——但我们不需要再这样做了，因为我们有更好的选择。”

福西说，选择水力压裂有点像“瘾君子，如果他们所有其他静脉都崩溃了，那么他们就会开始在手指和脚趾之间射击”。

但有更好的、经济上可行的可再生能源替代天然气。

巴克斯特说:“澳大利亚是地球上阳光最充足的大陆，也是风最多的大陆。”“我们在零排放未来的天然优势简直令人振奋。”

福尔西说:“现在家里使用的任何天然气基本上都是一种经济损失……用反循环空调给家里供暖，用热泵给水加热，用电磁炉做饭——所有这些东西现在都比使用天然气好。”

福尔西还怀疑，推动在北苏格兰进行水力压裂开采的目的与其说是天然气，不如说是寻找新的石油生产途径:“水力压裂开采者寻找的更多的是石油，而不是天然气——你可以马上从石油中赚钱，”他说，而且更容易处理。

但他表示，石油和天然气对澳大利亚的未来都没有意义。

“我们已经耗尽了所有的碳预算。我们需要尽快摆脱所有的化石燃料。”

“澳大利亚不需要任何新的天然气，”巴克斯特补充道。“扩大该行业不仅是不负责任的，而且是危险的。联邦政府必须放弃扩大天然气运营的计划，转而将公共资金用于推广清洁、安全、负担得起的可再生能源。”