Pencemaran udara bandar di AS telah mengurangkan dekat secara berterusan sejak 1970s.

Peraturan-peraturan persekutuan, terutamanya Akta Udara Bersih yang diluluskan oleh Presiden Nixon, untuk mengurangkan pencemaran udara toksik seperti benzena, hidrokarbon, dan ozon, oksidan kuat, berkesan menurunkan kelimpahannya di udara ambien dengan kemajuan mantap.

Tetapi sekitar 10 tahun yang lalu, gambar mengenai pencemaran udara di Amerika Syarikat mula berubah. "Ledakan fracking" di beberapa bahagian yang berlainan di negara ini membawa kepada sumber baru hidrokarbon ke atmosfera, yang menjejaskan kelimpahan benzena dan ozon yang beracun, termasuk di kawasan yang tidak pernah terdedah kepada pencemaran udara sedemikian.

Akibatnya, dalam beberapa tahun kebelakangan ini terdapat peningkatan penyelidikan untuk menentukan sejauh mana pelepasan dari minyak dan gas buatan fracked - yang dipanggil "tidak konvensional" sumber dalam industri. Walaupun perbincangan banyak dikelilingi pelepasan metana, gas rumah hijau, perhatian kurang diberikan kepada udara toksik.

Pelepasan huluan

Fracking adalah istilah yang boleh menggalakkan emosi yang kuat di kalangan lawan dan penyokongnya. Ia sebenarnya merupakan kombinasi teknik, termasuk patah hidraulik, yang telah membolehkan penggerudian menggambar hidrokarbon dari formasi batuan yang sekali tidak menguntungkan untuk mengetuk.

Driller menghancurkan lapisan batu syal dengan air bertekanan tinggi, pasir dan bahan kimia untuk memulakan aliran hidrokarbon dari telaga. Proses patah hidraulik itu sendiri, selain dari permintaannya yang besar untuk air, mungkin merupakan langkah yang paling tidak berkesan terhadap alam sekitar sepanjang rantaian operasi penggerudian untuk hidrokarbon. Boleh dikatakan, kesan alam sekitar yang lebih relevan adalah pengendalian dan pembuangan air buangan, serta pelepasan wap dari penyimpanan dan pengedaran minyak dan gas.

Pengeluaran, pengedaran dan penggunaan hidrokarbon selalu membawa kepada beberapa pelepasan ke udara, sama ada secara langsung melalui kebocoran (dimaksudkan atau tidak sengaja), atau semasa pembakaran bahan api yang tidak lengkap. Walau bagaimanapun, melalui peraturan dan inovasi teknologi, kami ada mengurangkan sumber ini secara dramatik pada tahun 30 terakhir, kira-kira oleh faktor 10.

Video yang diambil dengan kamera inframerah menunjukkan gas yang bocor dari tangki simpanan, injap dan peralatan lain yang digunakan oleh industri minyak dan gas.

{youtube}https://youtu.be/N7tLcPQk3PA{/youtube}

Walau bagaimanapun, di mana di mana hidrokarbon dihasilkan, halus atau disimpan, akan ada beberapa pelepasan bahan pencemar. Pada zaman fracking, operasi besar di tapak baik konvensional telah digantikan oleh beratus-ratus pad dengan baik menghiasi landskap. Setiap memerlukan pengangkutan air, bahan kimia dan peralatan ke dan dari pad ini serta penyingkiran air kumbahan, dan tidak ada yang diatur seperti kemudahan yang lebih besar.

Hasilnya, pengeluaran tidak konvensional bukan sahaja meningkatkan trafik trak dan pelepasan yang berkaitan di kawasan serpih, tetapi juga menubuhkan a sumber hidrokarbon yang diperbaharui. Mereka memasuki atmosfera dari kebocoran pada injap, paip, pemisah dan pemampat, atau melalui lubang-lubang ekzos pada tangki. Bersama dengan nitrogen oksida Pelepasan, sebahagian besarnya dari enjin diesel dalam trak, pemampat dan pelantar penggerudian, hidrokarbon ini boleh membentuk sejumlah besar bahaya, ozon tahap bawah semasa siang hari.

Cabaran pengukuran

Dalam 2011, satu kertas menyatakan bahawa pelepasan metana daripada sumber-sumber yang tidak konvensional berbanding dengan penerokaan minyak dan gas konvensional telah diremehkan dengan ketara. Penyelidik mula menyiasat pelepasan hidrokarbon daripada operasi fracking dengan sungguh-sungguh. Oleh itu, sebuah kesusasteraan penting telah berkembang sejak 2013, sebahagian besarnya memfokuskan kepada pengurangan metana, komponen utama gas asli dan gas rumah hijau yang kuat.

Para saintis telah beralih kepada satelit dan cara lain untuk mengukur pelepasan metana yang boleh menjadi lebih tinggi dalam bidang pengeluaran minyak dan gas. NASA, CC BY

EPA menjejak pelepasan metana di dalamnya inventori gas rumah hijau, tetapi bilangannya berdasarkan anggaran yang dibangunkan dalam 1980s dan 1990s dan dikumpulkan melalui pengiraan dan pelaporan diri oleh industri.

Malah, kedua-duanya satelit and pengukuran atmosfera mencadangkan bahawa anggaran EPA boleh meremehkan emisi metana dunia sebenar sehingga satu faktor dua. Dan jika ini benar untuk metana, gas hidrokarbon yang dipancarkan mungkin dianggap terlalu rendah.

Pembentukan ozon

Seperti dalam banyak kes sedemikian, nuansa wujud.

Pengukuran udara oleh NOAA mencadangkan bahawa anggaran metana EPA boleh digunakan untuk kawasan yang lebih tua, serpih matang dengan kebanyakan pengeluaran gas asli. Tetapi itu tidak berlaku di kawasan serpihan yang lebih muda yang juga menghasilkan sejumlah besar minyak di samping gas asli, seperti Bakken di North Dakota. Pelepasan dari hanya Bakken mungkin sangat besar untuk bertanggungjawab untuk kira-kira setengah daripada yang diperbaharui peningkatan etana atmosfera di Hemisfer Utara sejak permulaan ledakan fracking.

Begitu juga, kajian kita sendiri untuk Eagle Ford shale di selatan Texas tengah menunjukkan bahawa pelepasan hidrokarbon lebih tinggi dari yang dianggarkan sekarang. Ini meningkatkan potensi pembentukan ozon serantau kerana hidrokarbon ini teroksidasi di atmosfera dengan kehadiran oksida nitrogen. Dan sebagai Standard Kualiti Air Ambient Nasional Kebangsaan baru-baru ini diturunkan ke bahagian 70 per bilion, dengan ozon di San Antonio Downwind dari arah Eagle Ford yang mendekati ambang lama ppb 75, kesan pelepasan hidrokarbon syal tidak begitu penting.

Kesalahan ozon San Antonio tidak unik. In beberapa kawasan, kemajuan selama beberapa dekad dalam kualiti udara ozon telah terhenti; dalam yang lain, khususnya Uintah lembangan di Utah, masalah ozon baru telah muncul disebabkan oleh pelepasan industri fracking.

benzene

Selain daripada kesan ke atas trend ozon, peningkatan pengeluaran hidrokarbon juga membawa kepada kebangkitan pemikiran beracun udara sebagai kisah masa lalu di Amerika Syarikat: benzena. Tidak seperti ozon, yang dipantau secara meluas, benzena tidak. Walau bagaimanapun, kerana ia diketahui karsinogen, ia telah lama menjadi radar agensi kawal selia.

Secara rutin diukur di bahagian 1 per bilion di kawasan bandar di 1970s dan '80s, ambien bandar kepekatan benzena telah menurun Peratus 5-10 setahun, serupa dengan bahan pencemar udara yang lain, sepanjang 20 terakhir hingga tahun 30. Tahap benzena purata tahunan kini di bawah bahagian 1.5 per bilion di lebih daripada 90 peratus pemantauan lokasi benzene secara teratur, tetapi beberapa stesen pengawasan itu berada di dalam atau berhampiran kawasan syal.

Tahap benzena yang tinggi di kawasan serigala, seperti berhampiran pad dengan baik di syal Barnett di Texas, direkodkan awal dalam ledakan fracking, tetapi beberapa data pemantauan udara yang berterusan tersedia hingga ke hari ini, dengan hampir tidak ada data sebelum ledakan fracking untuk perbandingan.

Walaupun benzene biasanya dipantau di bawah tahap Suruhanjaya Kualiti Alam Sekitar Texas (TCEQ) akan bimbang, ia menjadi jelas bahawa tahap mesti meningkat di lokasi kawasan syal desa.

Analisis cap jari kami Data 2015 dari pemantauan udara terbaru di Karnes City, Texas, di tengah-tengah pisau Eagle Ford, menunjukkan bahawa kurang daripada 40 peratus benzena masih berkaitan dengan pelepasan tailpipe, sumber pelepasan yang sebelumnya dominan. Sebaliknya, lebih daripada 60 kini dikaitkan dengan pelbagai aktiviti penerokaan minyak dan gas, termasuk pelepasan gas.

Kajian dari Colorado and Texas menunjukkan bahawa tahap benzena yang tinggi di kawasan syal jelas berkaitan dengan gas hidrokarbon lain yang dipancarkan dari penerokaan minyak dan gas.

Impak kesihatan

Walaupun ozon diagihkan secara seragam di rantau, pelepasan utama benzena dan lain-lain hidrokarbon bukan metana akan berada di kepekatan yang lebih tinggi di udara di sebelah sumber. Oleh itu, sementara kebanyakan stesen pengawasan ozon cukup mewakili kawasan yang lebih besar, pemantauan benzena jauh dari sumber dominannya di kawasan syal tidak memberikan gambaran yang representatif.

Risiko untuk orang yang tinggal di kawasan syal adalah ditinggikan oleh kedekatan mereka ke pad dengan baik. Penyelidikan kesihatan yang berterusan telah mendedahkan bahawa kesan kesihatan tertentu yang kecil seperti sinusitis, migrain dan keletihan, Tetapi juga kadar hospitalisasi dan tertentu kecacatan kelahiran, boleh dikenalpasti berkaitan dengan ketumpatan yang baik di kawasan atau jarak rumah ke telaga minyak dan gas sebagai proksi pendedahan, yang memerlukan penyelidikan yang lebih terperinci.

Sebagai kesimpulan, ledakan syal telah mencipta sumber baru pelepasan hidrokarbon berskala besar yang merugikan tahap toksik udara. Walaupun kesannya halus, ia berlaku di kawasan-kawasan umumnya tanpa sebarang pemantauan pencemaran udara, membuat anggaran trend yang sukar.

Dalam kebanyakan kes, bahan pencemar ini dapat dikurangkan dengan langkah-langkah pengurangan pelepasan akal, dan sesetengah syarikat meletakkan or merancang untuk meletakkan amalan yang baik. Walau bagaimanapun, pertumbuhan berterusan industri fracking serta rancangan untuk keluarkan peraturan mengenai pelepasan metana tidak akan mengurangkan pelepasan hidrokarbon tinggi dan masalah ozon serantau yang berkaitan.

Tentang Pengarang

Gunnar W. Schade, Profesor Madya Sains Atmosfera, Texas A & M University

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku berkaitan:

at InnerSelf Market dan Amazon