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在賓夕法尼亞州，天然氣鑽探正在蓬勃發展——這要歸功於使用水和化學混合物壓裂頁岩，以及在任何方向鑽探的能力。然而，儘管房主不斷抱怨，關於水力壓裂或壓裂如何影響當地水井的研究尚未跟上步伐。現在，一項對 60 口此類水井進行取樣的新的研究發現，在距離新天然氣井一公里內的水井中存在天然氣汙染的證據。
“如果房主居住在活躍的天然氣井附近，那麼飲用水中的甲烷濃度要高得多，”杜克大學的環境科學家羅伯特·傑克遜解釋說，他是5月9日在《美國國家科學院院刊》線上發表的研究的負責人。“我們想盡力將事實與情緒分開。”
研究人員在測試的 60 口水井中的 51 口中發現了甲烷——這並不罕見。在賓夕法尼亞州和紐約州的這個地區的大多數含水層中都存在少量來自深層和生物來源的甲烷。然而，透過測量甲烷汙染中存在的放射性碳的比例，研究人員確定，在活躍天然氣井附近的飲用水井中，甲烷是古老的，因此是來自馬塞勒斯頁岩的化石天然氣，而不是新近產生的甲烷。這標誌著首次將飲用水汙染與壓裂明確聯絡起來。
事實上，在距離活躍天然氣井一公里內的飲用水井中，甲烷濃度比遠處的飲用水井高出 17 倍。此外，這些水井中甲烷的平均濃度為每升 19 毫克，遠高於美國內政部設定的每升 10 毫克建議值 (pdf)，以採取行動降低濃度。當濃度高於每升 28 毫克時，必須對這些水井進行適當的通風，以降低爆炸的風險。其中一個被測試的水井的甲烷濃度為每升 64 毫克。
“我看到一個房主點燃了他的自來水，”傑克遜指出。“最大的風險是可燃性和爆炸。”
迄今為止，關於長期接觸甲烷和其他氣態碳氫化合物的健康風險的研究很少。（研究人員還在一些飲用水井中發現了乙烷、丙烷和丁烷。）
與此同時，研究人員沒有發現任何證據表明壓裂液中的化學物質或深層水域中的天然汙染物正在汙染深層天然氣井附近的相對較淺的水井。這表明，洩漏的水井可能是這種甲烷汙染的來源，而不是來自深層的任何向上遷移。“與設想天然氣或液體向上移動 5,000 英尺的大規模運動相比，更容易設想一個洩漏的天然氣井套管，尤其是在高壓下，”傑克遜指出。“我不知道這是否不可能，但我認為這不太可能。”
由於這些擔憂，美國能源部召集了一個特別工作組，以提高天然氣壓裂的安全性以及環境影響，包括如何最好地處置大量廢水，以及確保水井的適當密封，以防止此類地下水汙染。
“美國豐富的天然氣資源可以創造許多新的就業機會，並提供顯著的環境效益，”能源部長史蒂文·朱在一份準備好的宣佈該小組的宣告中指出，“但我們需要確保我們安全地利用這些資源。” 事實上，該小組的任務是根據朱的備忘錄 (pdf) 闡述其使命，提供“關於可以採取的措施的建議，以改善頁岩氣開採過程的安全性和環境績效，以及採取其他措施以確保保護公眾健康和安全”，該小組必須在其首次會議後 90 天內提供“為改善壓裂的安全性和環境績效而採取的即時步驟”。
壓裂特別豁免於許多聯邦法規，例如 1974 年的《安全飲用水法》。當地的監管要求可能無濟於事：例如，儘管研究人員在距離活躍天然氣井 1000 米的住宅中發現了甲烷汙染，但賓夕法尼亞州環境保護部僅要求鑽井公司對 305 米內的飲用水負責。“那是九倍的面積增加，”傑克遜指出。“誰來支付 [測試] 費用？是否應該要求天然氣公司這樣做？”
鑑於天然氣本身是一種如果在鑽探或管道作業期間洩漏（即所謂的逸散性排放）就會成為強效溫室氣體，天然氣是否能帶來環境效益（例如燃燒時減少二氧化碳排放）仍有待觀察。“我們有興趣獲取鑽井前後的樣品，”傑克遜在談到他未來的研究時說，儘管他受到了傳票的威脅。“我們還想獲取逸散性甲烷排放的資料。今年夏天，我們將嘗試檢測空氣中的甲烷。”