水力壓裂中使用的無數液體混合物構成了一本相當可觀的配方書。自2011年1月以來，線上化學品披露註冊機構FracFocus彙總了美國超過52000口油氣井中使用的混合物清單。地質化學家布萊恩·埃利斯從這些資料中看到了機會。他計劃將不同的化學物質混合到他正在建造的一對高壓艙內的富油氣頁岩中。這將使他能夠探索這些“壓裂”液被注入地下深處時發生的反應。
這些液體與沙子混合，主要成分是水，其中摻雜了1%的“特殊配料”。這個組分的配方——包括酸、溶劑和腐蝕抑制劑的混合物——在過去幾年裡一直是那些試圖穿透頁岩地層以釋放化石燃料的公司所保守的秘密。但面對對水汙染的廣泛擔憂，美國有21個州已經通過了關於混合物的強制披露規則，這使得像密歇根大學安娜堡分校的埃利斯這樣的科學家更容易評估其影響。
大部分資料最終都進入了像FracFocus這樣的註冊機構，該機構由州能源和水組織監督。“仍然有很多漏洞，但絕大多數公司現在都在披露他們的化學物質，”位於德克薩斯州奧斯汀的環境保護基金的高階政策顧問斯科特·安德森說，該基金倡導更環保的壓裂程式。
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迄今為止，已有500多家公司向FracFocus報告了資料。學術研究人員、倡導團體和公司現在正在仔細研究這些配方，以評估其毒性，希望將其縮小到一組環境可接受的配方——並可能刺激合成更環保的替代品。
儘管聯邦政府尚未制定自己的規則，但壓裂液成分的披露熱潮已經出現。內政部已提議要求公開在公共土地上進行水力壓裂作業期間使用的化學品，但目前大部分油氣開發都是在私人土地上進行的。許多公司無論如何都在自願提供資訊，即使在沒有披露要求的州也是如此。而且，像總部位於德克薩斯州休斯頓的哈里伯頓和貝克休斯這樣的進行水力壓裂的公司，都在制定自己的化學評估計劃，顯然是為了解決公眾的擔憂並減少其環境足跡。
這些註冊機構中的資料雖然越來越多，但仍然不完整、不統一且難以比較。歐盟正在逐步實施一項統一的化學品法規計劃，該計劃管理所有商業部門的報告。例如，在北海運營的能源公司都必須遵守相同的規則並遵守嚴格的報告要求。但在美國，化學品報告的法規仍然是州和國家政策的混合體，因行業而異。
即使在有披露法的州，公司也可以為了保護智慧財產權而省略資訊。例如，總部位於德克薩斯州歐文市的埃克森美孚子公司拒絕列出其在懷俄明州一口井中使用的凝膠劑（用於幫助懸浮水中的沙子）的成分，稱該資訊為“商業秘密”。
結果是，公司仍然在按照自己的風險評估進行運營，並且沒有披露獨立驗證可能需要的所有資訊。“如果每個人對什麼是危險的都有不同的定義，並且沒有充分披露他們使用的化學品，那麼進行比較就會非常困難，”位於馬薩諸塞州薩默維爾的倡導組織清潔生產行動的聯合主任勞倫·海恩說。
海恩的團隊正在篩選公司的披露資訊，以對最常用的化學品進行風險評估。該努力旨在提供一個單一的比較點，以便科學家、行業和公眾可以就哪些化學品是最好的做出明智的決定。
總部位於休斯頓的能源公司阿帕奇的化學品評估專案負責人丹尼爾·達勒姆表示，儘管海恩的努力很有希望，但公司沒有必要等待。美國環境保護署 (EPA) 已經維護著一個公共註冊機構，其中包含各種工業過程中首選的化學品。想要註冊其化學品的公司會向環保署提供毒性和環境評估資料；該註冊機構還允許公司在涉及智慧財產權時對某些資料保密。
結果是，出現了一個不斷增長（儘管不完整）的首選化學品列表，像阿帕奇這樣的公司可以在設計其壓裂液時從中選擇。例如，一家想要避免使用乙二醇單丁醚（用於降低粘度但可能對內分泌系統有毒）等溶劑的公司，可以在環保署列表中查詢替代品。“這是通往綠色化學的一張非常好的路線圖，”達勒姆說。
最終，達勒姆希望研究人員能夠幫助開發新的化學品，這些化學品可用於使整個水力壓裂過程更清潔、更高效。像埃利斯這樣的科學家可以發揮重要作用。
埃利斯想知道壓裂液是否正在促使頁岩內發生地球化學反應，這可能會釋放出潛在的危險金屬和放射性核素，例如砷、鋇、鍶和鈾。這些元素通常在石油和天然氣公司產生的廢水中以痕量濃度存在，但也可能在地下水中自然發現。埃利斯最終希望幫助公司選擇更好的化學品，以最大限度地減少汙染的可能性和廢水處理的需要。但就目前而言，他說，他專注於基礎科學。“從根本上說，我只是想更好地理解這些反應。”