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在賓夕法尼亞州東北部迪莫克鎮附近的諾瑪·菲奧倫蒂諾的私人水井中，天然氣在人們看不到（也聞不到）的地方緩慢地冒出來——這裡是美國新的水力壓裂熱潮的中心。然後在 2009 年元旦，當機械泵啟動併產生火花時，菲奧倫蒂諾的後院發生了爆炸。她和許多其他人將爆炸歸咎於水力壓裂——這是天然氣鑽探過程的俗稱，該過程結合了水平鑽井和高壓水壓裂地下深處的頁岩，從而為天然氣迴流到井口創造了通道。
水力壓裂革命釋放了以前難以開採的頁岩地層中的天然氣，例如馬塞勒斯頁岩，它位於從紐約州到西弗吉尼亞州的州下面，並在賓夕法尼亞州得到了大量開採。 5 月 16 日，美國內政部發布了關於在公共土地上進行水力壓裂的新指南。國家科學基金會資助並在 5 月 16 日發表在《科學》雜誌上的一篇新的綜述文章，研究了水力壓裂可能對供水造成的影響。“這是一個處於起步階段的行業，所以我們真的不太瞭解很多事情，”匹茲堡大學的環境工程師拉迪薩夫·維迪克解釋說，他是這篇綜述的負責人。“它對環境有害還是無害？紐約州禁止水力壓裂是否正確，而賓夕法尼亞州[允許水力壓裂]是否愚蠢？”
根據這篇綜述，答案是否定的。“在賓夕法尼亞州，該行業對地表水或地下水質量沒有無可辯駁的影響，”維迪克說。
但這並不是說沒有出現過問題。這是因為在水力壓裂過程中，天然氣井可能會出現許多問題。新井——或大約 10 萬口現有的但被遺忘的井——可能會讓來自馬塞勒斯頁岩或較淺礦藏的天然氣向上遷移並逸出岩石，進入水或地下室。洩漏的甲烷除了是一種潛在的安全隱患外，還是一種強效溫室氣體，會加劇氣候變化，儘管這項研究沒有考察這種環境影響。
關鍵的環境安全因素是套管，這是行業術語，指的是圍繞新鑽井的水泥套。如果製作不當，天然氣可能會沿著這個套管的外部遷移。如果套管制作不良，天然氣本身也會在套管中留下裂縫，從而釋放出更多的天然氣。根據賓夕法尼亞州環境保護部 (DEP) 的引證記錄，從 2008 年到 2013 年，有 6,466 口井因井筒結構問題被髮出 219 份違規通知，這表明大約 3% 的井受到此類問題的影響。維迪克補充說，DEP“沒有看到甲烷洩漏造成地下水汙染的任何證據”，並指出政府和行業正在努力尋找更好的方法來確保水力壓裂井中水泥的完整性。但問題仍然存在。例如，去年 10 月在紐約州奧韋戈附近鑽探的一口試驗井仍在洩漏。
與此同時，紐約州沒有進行水力壓裂的井與賓夕法尼亞州水力壓裂豐富的地區的井顯示出相似的甲烷濃度。與同一州的其他地區相比，賓夕法尼亞州東北部（迪莫克所在地）似乎是甲烷汙染的熱點地區。“由於某種原因，賓夕法尼亞州東北部的這些地層更成問題，”維迪克說，他補充說，未來更精確地瞭解來自不同地區的天然氣成分可能有助於準確識別任何汙染的來源，無論是馬塞勒斯頁岩還是較淺的煤層。“但沒有無可辯駁的、持續汙染的證據，因此[天然氣行業]一定做對了一些事情。”
沒有這種無可辯駁的證據的原因之一是缺乏在任何鑽井和水力壓裂之前地下水狀況的公開基線資料。這些資料通常由天然氣公司自己收集，但由於隱私問題而未共享。（例如，它可能會影響發現存在現有汙染的房產的潛在銷售價值。）賓夕法尼亞州也缺乏良好的地下水監測，因為法律沒有要求。“如果我們迫使賓夕法尼亞州頒佈這項規則，那將是一個好的結果，”維迪克說。
2011 年的一項研究發現，在測試的 60 口井中，甲烷汙染水平在更靠近水力壓裂的地方更高，儘管維迪克認為，這些水平接近美國地質調查局 (USGS) 公佈的背景水平。
並非所有專家都認同這種解釋——或者普遍樂觀的《科學》雜誌新綜述。“我不同意我們發現的水平與 USGS 發現的背景水平相似，”杜克大學的環境科學家羅伯特·傑克遜爭辯說，他是那項研究的負責人，但沒有參與這項研究。“這篇綜述褒貶不一。它呼籲加強監測是完全合理的。它對所有環境問題的否定則不然。”
另一個特別令人擔憂的問題是水力壓裂液本身可能汙染水。確切的水力壓裂液配方是保密的，儘管它可以包含大約 750 種秘密成分，例如咖啡渣或甲醇。每口井的水力壓裂作業本身需要大約 750 萬至 2650 萬升水。在馬塞勒斯頁岩帶深處以外的地方發現了這種受汙染的水，但仍然比地下水供應深一公里多。在其他地區（如西弗吉尼亞州和懷俄明州）的淺井水力壓裂已經汙染了地下水。但到目前為止，水力壓裂液尚未汙染賓夕法尼亞州的地下水。“我寧願碰碰運氣去中彩票，也不願碰運氣讓水力壓裂液進入地下水，”維迪克說，他指出，特定地層的水也可以像天然氣本身一樣被追蹤。
另一個潛在的環境問題來自所有迴流到井口並需要妥善處理的廢水。目前，馬塞勒斯頁岩井主要吸收泵入的水。但在未來的某個時候，所有這些井都將開始產生水，這些水中攜帶著從周圍岩石中浸出的有毒甚至放射性汙染物，以及大量的鹽。這種情況已經發生；根據這篇綜述，汙染似乎正在該州的河流、溪流和其他水道中顯現出來。維迪克指出，如果賓夕法尼亞州決定透過蒸發來處理這些水，他們將不得不弄清楚如何處理剩下的 1000 萬公噸氯化鈉。“整個美國可能使用了 1500 萬噸用於除冰，”他補充說，“而且你不能把它放在垃圾填埋場，因為它會溶解。”
其他州使用處理井將水傾倒回地下深處，從哪裡來回哪裡去，但這在賓夕法尼亞州是不可行的，因為那裡的地質和法規不允許。因此，該州的鑽井工人和天然氣公司越來越多地在新井中重複使用這些水。事實上，在 2012 年的前六個月，他們實現了 90% 的重複利用率。“處理廢水的最好方法是回收或再利用它，”杜克大學的傑克遜說。“行業應該因越來越多地這樣做而受到讚揚。”但這不會永遠持續下去。
最終，問題變成了：這些井的長期遺產會是什麼？畢竟，現在已經衰落的煤炭工業給賓夕法尼亞州留下了有毒的遺產，該州至今仍在應對這個問題。雖然已經制定了一些條款來處理未來廢棄井，但沒有預留足夠的資金來處理這些未來的負債。“我們是留下它們還是堵住它們，潛在的影響是什麼？”維迪克問道。“現在是時候考慮當這些井走到盡頭時，誰來為此買單了。”