石油圈
2005年至2014年期間，美國天然氣產量增加了42％，這主要得益于水平井鉆井以及高容量水力壓裂的研究進展。馬塞勒斯頁巖氣藏是美國最大的天然氣藏之一，占據了賓夕法尼亞州的大部分地下空間，天然氣開采使用的的化學物質是否會污染當地的飲用水成了一個備受關注的話題。
對此我們進行了一定的研究，研究表明，在地下水井發現的有機化學物質來源于水力壓裂作業的表面泄漏（即泄漏在地面的化學物質），而不是源于頁巖地層中注入的壓裂液。這一分析使得有關水力壓裂的潛在問題變得更加清晰，同時可以幫助社區和行業更好地解決潛在水體污染事件。
?污染并不是通過地下深處運移的??
▲賓夕法尼亞頁巖氣井的數量在七年內顯著增加，而且大部分增長是在東北角
為了使天然氣從地下頁巖層中生產出來，我們向井中注入大量的水、沙子和一些化學物質，進行壓裂從而釋放頁巖儲層中的氣體。
今年早些時候，美國環境保護局（US EPA）公布了一項令人期待已久關于水力壓裂的評估，并直接指出“沒有足夠數據能證明水力壓裂對飲用水資源質量產生影響?！?/span>
我們通過在廣泛的區域收集地球化學數據，并對其進行研究來解決這個問題。水力壓裂添加劑被認定包含近1000種有機化學品，但目前還不清楚它們是否進入了飲用水供應系統。
可能有許多潛在威脅地下含水層的通道，其中包括：損壞的天然氣井套管、滲漏的廢棄液體池、地下燃料儲存罐、深層頁巖運移（約1英里深的巖層），以及與水力壓裂活動相關的表面泄漏。通過研究，我們確定可能的接觸途徑是天然氣井場作業面，而不是從地下深處運移的。
這些研究結果還是很鼓舞人心的，畢竟化學品的表面泄漏可以有針對性地進行快速清理，并且污染地區的居民可以通過接入點水處理技術進行水處理。換句話說，表面比地下處理更容易得到治理和控制。此外，在該研究中檢測到的有機化學物質類型通過家庭中含有木炭或活性炭的水過濾系統就能夠輕松的處理掉。
由于國內礦物燃料的生產往往需要租用居住區工業作業的場地，所以就像任何工程施工活動一樣，它也存在影響內在環境和公眾健康的事故風險。
頁巖氣的勘探增加了美國區域內該類型的風險，但對人為事故和機器故障的防范機制將減少對當地的影響。此外，較好的事故報告和環境監測能幫助當地市政部門與天然氣開采專家合作，確保居民的飲用水安全。
?流體證據?
?
▲水力壓裂用水模式和廢水回收處理
在這項研究中，我們研究了與水力壓裂相關的超過50種有機化合物，以此來解決這一課題中的研究差距問題。
地下水樣品中的有機化合物水平（與柴油沸點類似的疏水性化學物質）相對較低（小于20份/億）。然而，從統計角度來看，他們與該區域距離最近的頁巖氣井密切相關，在距頁巖氣井一公里的范圍內其含量顯著偏高。
這些結果與烴類氣體（例如甲烷、乙烷和丙烷）在同一區域的研究結果相類似。值得強調的是，文字記載顯示違反環境、健康和安全條例的頁巖氣井都與含較高水平柴油類有機物的地下水息息相關。
此外，作為公認水力壓裂液添加劑的雙（2-乙基己基）鄰苯二甲酸酯在樣品的子集中也進行了檢測。這種化學物質被用于許多工業材料和實踐中，但它并沒有在大范圍的樣品或有代表性的天然水（即研究領域中的天然泉水）中被檢測出來。
?流體是否會向上運移？?
?
▲裝滿廢水的廢水池
我們對于水力壓裂開發天然氣對環境和公眾健康造成后果的一個常見問題是，是否流體可以從頁巖通過地質斷層和裂隙到達飲用水含水層？即水力壓裂流體是否可以通過裂縫向上運移從而污染飲用水源？
假設向上遷移可以將壓裂過程中使用的近1000種公開的有機工業化學品運移至淺層地下水。但迄今為止，這仍是未經證實和公開的。
我們研究中所采的地下水樣中檢測出的有機化合物并沒有顯示出壓裂液從頁巖至飲用水含水層的運移結果。
我們采用一系列分析過程對其進行了證實。例如，流體從深頁巖層中運移應該含有大量獨特的稀有氣體和鹽，但含有較高的柴油類有機物的地下水樣中卻不含有這些化學標記物。與此相反，地下水的化學性質表明地下水與地球表面接觸相對較密切，而與鹽含量無關。
懸而未決的問題
我們的研究只是著重于在賓夕法尼亞州東北部的馬塞勒斯頁巖地區開發，需要注意的是，這項研究的結果可能無法適用于美國境內的所有頁巖地層。由于當地地質的不同，對水力壓裂頁巖的空間和時間分離也可能有很大的不同。
同樣，含水層和頁巖地層之間的垂直距離，以及該區域的石油和天然氣開發歷史，這些都可以影響深層地下流體運輸到淺地下水層的時間。因此，連續的監控將為可能在時間和空間產生的潛在風險提供更好的解釋。
未經允許，不得轉載本站任何文章：
