據最新估計，僅一個巨大的頁岩層——馬塞勒斯地層，從田納西州延伸到紐約州——可能蘊藏著足夠的天然氣，按照今天的消耗速度，可供美國使用40多年。數千口垂直井已經開採了頁岩中容易開採的礦藏。但是，更新的技術和改進的程式正在使水平鑽井具有成本效益，大大增加了可以經濟開採的天然氣量。
要求實現能源獨立於海外供應商，並使用更清潔的能源（如天然氣）來發電的政治壓力越來越大，天然氣發電產生的二氧化碳比燃煤少40%。作為回應，一場儘可能多地獲取馬塞勒斯天然氣的競賽正在進行中。賓夕法尼亞州豐富的儲量中，鑽探活動擴張速度最快。賓夕法尼亞州環境保護部（DEP）的資料顯示，2005年該州只鑽了兩口馬塞勒斯井，但2008年鑽了210口，2009年鑽了768口。而且，每年水平井的鑽探許可證比例都在顯著增加，2009年佔75%，2010年到目前為止佔87%。從2005年到2009年，批准的馬塞勒斯鑽探許可證不到3000份，但DEP秘書約翰·漢格說，“我們預計2010年將有大約5000份申請。”水平鑽井在歐洲也在迅速普及。
擔憂也在日益增長：科學家、政治家和公眾倡導者越來越緊急地聲稱，水平工藝——被稱為滑溜水力壓裂法或壓裂法——對環境和人們的健康構成威脅。大量的淡水和化學物質被強行注入井中，以破碎岩石並釋放天然氣，然後大量的汙水又迴流上來。
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在壓裂法已經實行多年的州，居民們指控天然氣生產已經汙染了空氣和飲用水。德克薩斯州、科羅拉多州和懷俄明州的州或聯邦機構的調查引發了焦慮。德克薩斯州環境質量委員會2009年8月在德克薩斯州迪什進行的一項空氣質量研究發現，苯、二甲苯和其他毒素超出了法定限值。孤立事件並不構成天然氣生產系統性危險的科學證據。另一方面，最近墨西哥灣的石油災難雄辯地證明了謹慎的重要性。壓裂法是否構成了過大的威脅？答案尚不清楚。
高度關注
今年早些時候，行業和公民團體之間關於安全問題的分歧升級為全國新聞。由於馬塞勒斯地層位於為紐約市地區900多萬人和錫拉丘茲上州另外20萬人供水的流域之下，紐約州環境保護部在4月份宣佈，它將要求鑽井申請者滿足嚴格的、特定地點的環境審查——這些程式將非常耗時且成本高昂，以至於行業會望而卻步。“我們不會去紐約，因為這個原因，”位於德克薩斯州沃斯堡的Range Resources公司高階副總裁馬克·D·惠特利承認道，該公司是最大的馬塞勒斯鑽井公司之一。
在紐約宣佈之前的一個月，美國環境保護署已經開始對水平鑽井工藝進行為期兩年的研究，從場地選擇到壓裂液體的處理。在回覆《大眾科學》提出的問題的電子郵件中，該機構寫道，軼事證據表明可能對飲用水產生不利影響，但“缺乏科學資訊來證實這些擔憂。”美國環保署指出，這項研究旨在“解決科學上的不確定性”。
一些立法者表示，在完成此類檢查之前，土地租賃和鑽井的速度應該放慢。但馬塞勒斯頁岩聯盟（賓夕法尼亞州的一個行業組織）主席凱瑟琳·Z·克拉伯表示，除了可能在紐約州之外，鑽井公司不會放鬆。惠特利補充說，“我不認為美國環保署的研究會對擴張計劃產生任何影響。”
深入井下
擔憂主要源於壓裂工藝中使用的化學物質。在清理了四到五英畝土地後，一口井被鑽到頁岩層，通常在地下3000到8000英尺處。該層通常只有幾百英尺厚，因此鑽頭逐漸轉動約90度，並在該層中水平延伸長達一英里。然後將鋼管插入整個井眼長度，並用水泥包裹。
頁岩壓裂分階段進行，每階段約1000英尺，從管道的遠端開始。對於每個階段，巨大的泵將一百萬加侖或更多的液體透過管道中的孔洞以高達每平方英寸6000磅的壓力強行注入，使頁岩破裂。地下壓力將壓裂混合物推回管道；這種“返排液”從頁岩中吸收其他化合物，包括鹽類、重金屬和天然放射性物質。液體儲存在蓄水池或罐中。天然氣隨後透過管道上升。
注入井下的液體約99.5%是淡水和沙子，0.5%是化學物質。沙子支撐著裂縫，使天然氣能夠逸出。鑽井公司在一口井中使用多達10或12種化學物質的專有混合物，包括幫助混合物流動的減阻劑、防止生鏽的阻垢劑、清潔穿孔的酸、殺死可能抑制某些化學反應的微生物的殺菌劑等等。哈利伯頓是美國最大的壓裂公司之一，其使用的十幾種“壓裂液”包括鹽酸、乙二醇和細菌殺手戊二醛。BJ Services公司的清單包括甲醇和石油餾分混合物。雖然0.5%聽起來很少，但一百萬加侖的0.5%就是5000加侖的化學物質。
隨著時間的推移，在一英里的範圍內將進行五次壓裂。從一口井中，在幾年內最多可以鑽12個水平井眼。十個井眼，每個井眼有五個階段，將需要5000萬加侖的淡水和25萬加侖的化學物質。
地質學家表示，化學物質不太可能向上滲透到地下水中，地下水通常位於地表以下幾百英尺處，因為頁岩位於不透水的岩石之下。但返排液可能會在井口洩漏。賓夕法尼亞州的漢格說，“高壓可能會導致地表故障。”雖然管道用水泥包裹以防止此類洩漏，但“較寬的井眼和較窄的管道之間的空間並不均勻，”康奈爾大學工程學教授安東尼·R·英格拉菲亞指出，他擁有岩石斷裂力學博士學位，其研究有時得到了天然氣行業的支援。井眼與空隙、裂縫和裂紋相交，“有時水泥無法填充這些特徵。”
水泥能持續多久也不清楚。鑽井作業可能會穿過甲烷氣穴，使天然氣沿著井眼上升到地下水。另一個問題可能涉及建造或襯砌不良的蓄水池的洩漏。高達40%的水和化學物質以高鹽度返排液的形式返回。DEP礦產資源管理副秘書J·斯科特·羅伯茨說，“各公司正在努力做好這件事。”“但我們確實發現偶爾有個別人會忘記優先事項應該是什麼。或者一家公司資金短缺，做了一些蠢事。”
化學物質透明度
對在哪裡使用哪些化學物質的擔憂部分源於一項法律策略，該策略將壓裂法排除在必須滿足《安全飲用水法》的“地下注入控制”條款之外，該條款旨在保護地下飲用水源免受汙染。這項豁免被寫入2005年《能源政策法》，被稱為哈利伯頓漏洞，因為它得到了時任副總統、哈利伯頓前執行長迪克·切尼的支援。2009年，紐約州眾議員莫里斯·欣切伊提出了《壓裂法案》，以廢除該豁免。截至5月份，該法案仍在委員會中，沒有采取行動的時間表。克拉伯說，這項立法毫無意義，“一個沒有問題的解決方案。”
職業安全與健康管理局要求公司在“材料安全資料表”上列出現場化學品，該資料表必須提供給急救人員，以便在發生事故時，他們可以評估可能的傷害。但是，2010年紀錄片《氣體之地》的製片人喬什·福克斯在該片中說，天然氣公司拒絕告訴他以及鄰近的房主，在特定地點使用了哪些化學物質，《氣體之地》講述了美國各地居民可能遇到的健康問題。
克拉伯說，當地監管機構可以獲得資料表，並且可以將這些資訊公開。美國環保署指出，這些資料表沒有列出化學物質的濃度，“而濃度對於確定毒性是必要的。”DEP的羅伯茨說，這些資料表沒有披露化學物質的“配方”是如何混合或使用的：“這被認為是智慧財產權。”一個問題是化學物質的混合或它們與頁岩中的化合物的反應是否會產生其他可能有害的化合物。
即使未混合，這些化學物質也可能是有毒的。紐約州納羅斯堡的倡導組織《河流報道者》向內分泌干擾物交換中心傳送了一份包含54種資料表化學物質的清單進行分析。該交換中心由美國環保署前科學顧問西奧·科爾本領導，該中心確定這些化學物質屬於14類潛在的健康問題，包括可能損害肺、肝、腎、血液和大腦。
地下水汙染
包括Range Resources公司的惠特利在內的行業領導者指出，從未有任何地下水汙染是由於壓裂工藝造成的案例被記錄在案。一些監管機構也同意這種說法。批評人士說，這種說法僅指注入的液體迴流到地下水位。他們指出，當考慮到整個壓裂作業時，包括廢水蓄水池，已經記錄在案數百起汙染事件。例如，在賓夕法尼亞州迪莫克，DEP引用休斯頓的卡博特石油天然氣公司的例子，該公司因洩漏壓裂液和柴油而受到處罰。
然而，監管機構引用的大多數違規行為不涉及壓裂化學物質。賓夕法尼亞州立大學地球科學教授特里·恩格爾德說，行業和批評人士的宣告“都有些不真誠”，他的研究也部分得到了天然氣行業的支援。“特別是紐約，是虛偽的；他們很樂意使用在匹茲堡供水區周圍鑽探的天然氣來供暖。”漢格對此表示贊同：“雙方都在試圖贏得一個立場，而真相可能會成為犧牲品。”
計劃於2012年完成的美國環保署研究可能會增加科學上的清晰度。此外，美國環保署計劃在7月份公佈對懷俄明州帕維利翁居民井汙染事件的調查結果。
全力以赴
無論美國環保署的報告怎麼說，壓裂法似乎註定會增加。例如，5月份，挪威國家石油公司天然氣公司簽署了一項協議，將在20年內，每年從賓夕法尼亞州埃利斯堡向多倫多輸送高達1130億立方英尺的馬塞勒斯天然氣。具有諷刺意味的是，3月份，挪威國家石油公司還同意向紐約市輸送天然氣。
關於壓裂法的緊張關係可能會繼續存在。在5月3日杜肯大學舉行的一個論壇上，漢格呼籲對生產商徵收開採稅，以支付可能被廢棄的井的封井成本，並補救其他損害。運營商在28個州繳納開採稅。克拉伯警告說，過多的障礙可能會阻礙在賓夕法尼亞州進行更多的鑽探，她說，賓夕法尼亞州在前一年創造了10.7萬個就業崗位。她說，該行業不想“錯過作為一個國家收穫國內天然氣帶來的好處的機會”。這個國家當然需要能源。它也需要飲用水。它是否能兩者兼得仍然是一個懸而未決的問題。