自從一對父子在121年前在加利福尼亞州克恩河附近的一個手掘洞中設法抽取了四桶威士忌桶的石油以來，高產的油氣井在該地區像蘑菇一樣迅速增加。 儘管預計此類油井在石油開採過程中排放的溫室氣體量極少，但來自一個與太空相關的研究小組的科學家們對他們在2015年飛越克恩縣上空時用紅外感測器探測到的甲烷羽流的規模感到震驚。 在接下來的三年中又重複飛行了三次，證實了最初的讀數：一些油井每天向大氣中釋放的強效溫室氣體至少是環境保護署估計的年排放量的六倍。
凱倫·瓊斯是總部位於加利福尼亞州的非營利組織航空航天公司的科學家之一，該公司進行了空中調查。 她說，當她看到甲烷（二氧化碳之後造成人為變暖的第二大因素）多年來持續噴射時，她對油田運營商和監管機構之間缺乏行動感到困惑。 “克恩縣逸出的氣體不應該在那裡，”她說。
像航空航天公司這樣的揭露，這家非營利組織在今年夏天釋出的一份報告中公佈了這些揭露，正變得越來越普遍。 多年來，石油和天然氣公司一直被要求檢測和修復裝置中的甲烷洩漏。 但科學家們在過去十年中進行了數十項研究，表明行業目前使用的方法和技術來檢測洩漏——以及監管機構用來估計甲烷排放量的方法和技術——不足以捕捉到問題的實際規模。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。 透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
非營利組織和私人衛星公司可能很快就會公開並普遍提供關於甲烷的高質量資料，從而可能給解決這種情況帶來更大的壓力。 然而，在此期間，採取行動堵塞洩漏並防止進一步的空氣汙染可能會受到阻礙：特朗普政府採取了許多可能削弱環境保護的措施，包括概述公司如何監測和定位其裝置中的天然氣洩漏（甲烷是天然氣的主要成分）的規則。 當拜登政府入主白宮時，這些規則是否會被推翻，以及如果發生這種情況，這個過程需要多長時間，仍有待觀察。
科學家們表示，有色人種和低收入社群已經不成比例地遭受空氣汙染的後果，他們將繼續承受此類監管倒退的大部分健康衝擊。 大氣中更多的甲烷也可能加速已經加速的全球變暖程序。
天空之眼
研究人員近年來使用衛星和飛機上的儀器，揭示了他們所說的現有官方甲烷排放量統計資料中存在重大不準確之處。 2014年，六位科學家組成的小組在《地球物理研究快報》上發表了一項重磅研究，揭露了有史以來從太空探測到的美國最大的甲烷異常。 該團隊計算出，以亞利桑那州、科羅拉多州、新墨西哥州和猶他州交匯處的四角地區為中心的熱點周圍的排放量超過了環保署對該地區的估計，並且在所有季節持續了多年。 他們確定的第二大排放熱點位於加利福尼亞州的聖華金谷附近，那裡是克恩縣大部分地區的所在地。
自1990年以來，環保署編制了一份年度溫室氣體清單，旨在估算該國所有人為來源的排放量。 根據一些最大的石油和天然氣公司報告的關於其自身基礎設施（如單個泵、閥門和儲罐）的典型排放率，環保署計算出它預計該行業其餘裝置將排放多少。
非營利組織環境保衛基金（EDF）的科學家大衛·里昂表示，環保署可能沒有足夠的有關資料——因此可能低估了洩漏和其他意外事件的程度。 環境保衛基金的首席科學家史蒂文·漢堡表示，由於洩漏排放到大氣中的甲烷量是正常工作裝置的許多倍，因此錯過此類事件會使清單出錯。
環保署表示，在估算其清單中的溫室氣體時，它採取了全面的方法。 該機構發言人詹姆斯·休伊特說：“環保署溫室氣體[溫室氣體]清單中的排放量估算包括各種條件，包括‘異常事件’或‘超級排放源’。” “此外，在有資料的情況下，大型異常洩漏事件的排放量會單獨估算幷包括在內。” 然而，在回答隨後的問題時，環保署表示，“環保署承認，沒有1990年至近年來的每次石油和天然氣排放事件的資料...... 鑑於石油和天然氣系統的實踐和技術的可變性，環保署的估計可能不包括所有異常事件的排放量。”
為了檢查估計值與實際排放量之間可能存在的差異，環境保衛基金的研究人員領導了一個專家團隊，對美國各地石油和天然氣設施排放的甲烷進行了為期四年的地面和空中現場測量。 在2018年發表在《科學》雜誌上的一項研究中，該小組認為，2015年行業基礎設施排放的甲烷量比環保署的清單估計值多60%——至少額外排放了490萬公噸。 這種差異略小於美國所有牛排放到大氣中的甲烷量。
為本文采訪的幾位專家表示，造成這種差異的部分原因可能是石油和天然氣公司只需不頻繁地使用過時的技術來監測排放。 自2016年以來，環保署已要求每個州的石油和天然氣運營商使用手持式紅外攝像機或檢測揮發性有機化合物（VOC）的裝置來搜尋甲烷洩漏。 雪佛龍公司在克恩縣的油田，員工“至少每年”使用此類裝置檢查基礎設施，該公司代表維羅妮卡·弗洛雷斯-帕尼亞瓜說。 但美國獨立石油協會（一個石油和天然氣生產商的行業協會和遊說團體）的執行副總裁李·富勒表示，這些攝像機價格昂貴且可能不精確。 “如果你看到明顯的排放，挑戰之一是[它]會告訴你有什麼東西冒出來，[但]它不會告訴你它是什麼，”他說。 儘管手持式攝像機可能會顯示某個艙口應該關閉或密封件需要修理，“你不知道它排放了多少。”
弗洛雷斯-帕尼亞瓜說：“洩漏檢測和修復的目的是發現和修復洩漏，而不是測量洩漏。” “如果發現排放源，通常可以在不測量的情況下進行修復。”
富勒還表示，使用這些裝置的要求阻止了企業考慮來自空中感測器和衛星等來源的更準確的資料。 “即使你那樣做了，你仍然必須使用舊技術，”他說。 “所以這是雙重成本，而不是單一成本。”
儘管環保署署長安德魯·惠勒去年表示支援努力最大限度地減少甲烷洩漏，但他於8月宣佈，他已簽署兩項規則，大大降低了石油和天然氣運營商監測可能洩漏的基礎設施的要求。 2016年，奧巴馬政府的環保署決定開始將甲烷與其他型別的空氣汙染分開監管，並增加了檢查天然氣輸送和儲存設施的要求——已知這些基礎設施容易洩漏。 惠勒的變更撤銷了這兩個步驟。 儘管將繼續要求對油井和壓縮機站的逸散性排放進行半年一次的監測，但2020年的變更取消了監測輸送和儲存基礎設施以及將甲烷單獨監管的必要性。 由於“用於減少揮發性有機化合物排放的汙染控制措施也減少了甲烷排放”，因此環保署現在表示，沒有必要對甲烷進行單獨監管。
這一進展引發了環保組織的法律反擊，以及石油和天然氣行業領導人的一些反對意見。 其中包括殼牌石油公司總裁格雷琴·沃特金斯，她在接受NPR採訪時表示，她聽到這個訊息感到沮喪，因為洩漏和逸散性排放的負面影響是眾所周知的。 但環保署的休伊特表示，這種逆轉實際上可以簡化使用新興技術（包括空中感測器和衛星）的申請要求。 他說：“環保署認識到，預計將進入市場的新技術可能有助於比當前要求的技術更快、更低成本地定位逸散性排放源。”
儘管如此，這種潛在的（且微小的）一線希望不太可能消除人們對規則變更對健康和環境的副作用或今年夏天宣佈的其他環境監管政策倒退浪潮的擔憂。 後者包括環保署改變其制定空氣汙染規則的方式，以及對《國家環境政策法》（該法案管轄數千個聯邦機構專案（如鑽探專案）的審查）的歷史性放松管制。 即將上任的拜登政府可能會尋求扭轉這些政策變化，儘管其中一些變化可能需要數年時間才能透過聯邦監管機構的官僚機構進行重新制定。
獨立研究機構羅迪厄姆集團的一項分析發現，環保署和土地管理局最近對甲烷法規的倒退將導致石油和天然氣設施到2035年額外釋放5.92億公噸甲烷。 這對每個人的健康都是壞訊息。 除了在全球變暖中發揮作用外，甲烷還會導致地面臭氧（霧霾的主要成分），這會損害肺部。 與任何化石燃料一樣，燃燒甲烷會產生形成汙染顆粒的化學物質，這些顆粒是哮喘、阿爾茨海默病和風險因素，會導致許多嚴重疾病，包括哮喘、阿爾茨海默病和帕金森病。（儘管燃燒甲烷產生的這些物質比煤或石油少。）與甲烷一起從石油和天然氣基礎設施中排放的揮發性有機化合物已被證明會損害人體主要器官並導致癌症。
更多的甲烷排放將對已經處於不利地位的群體造成特別大的危害。 在全國範圍內，有色人種家庭中的平均空氣汙染物濃度遠高於白人家庭中記錄的濃度。 非洲裔美國人生活在工業設施附近的社群的可能性高出75%，這些設施的運營直接影響到他們。 暴露於高濃度的甲烷本身會導致頭痛、頭暈、意識喪失、噁心和嘔吐以及全身虛弱。 環境保衛基金的高階律師、加利福尼亞州工業設施的前檢查員蒂莫西·奧康納說：“我們談論的是居住在洩漏物飄到圍欄線附近的真實的人們。”
無處可藏
與此同時，一些州一直在試驗空中技術專案，以更好地監測甲烷排放。 美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進實驗室（JPL）的科學家與加利福尼亞州空氣資源委員會（CARB）（參與執行該州汙染規則的機構之一）合作，在2016年至2018年期間使用空中感測器繪製了加利福尼亞州大部分甲烷排放基礎設施的地圖。 他們去年在《自然》雜誌上發表的研究發現，加利福尼亞州0.2%的甲烷排放基礎設施（來自石油和天然氣、奶製品和垃圾填埋場行業）至少貢獻了該州甲烷總排放量的三分之一。 這一結果表明，異常活動顯著增加了甲烷總量。 該研究的主要作者、噴氣推進實驗室的萊利·杜倫表示，噴氣推進實驗室的研究人員（他們不隸屬於航空航天公司）在克恩縣地區發現了許多洩漏和故障。*
加州空氣資源委員會目前正在探索與Planet公司的新合作，該公司擁有的衛星每天提供地球影像。 透過美國國家航空航天局的碳監測系統，科學家們已經在得克薩斯州、墨西哥、加利福尼亞州、猶他州、科羅拉多州和亞利桑那州進行了甲烷調查，並計劃在加利福尼亞州、路易斯安那州、科羅拉多州和墨西哥灣進行更多調查。 但杜倫表示，在該國任何地方，石油和天然氣公司或其監管機構都沒有將這些型別的試點專案擴充套件到充分衡量大規模排放所需的程度。 他補充說：“即使在加利福尼亞州，也存在差距。” 美國獨立石油協會的富勒表示，差距可能是由於監管機構受到當前法律結構的限制，並且需要時間來測試這些技術在更廣泛應用中的可靠性和成本。
到2022年，這種零敲碎打的努力可能會被取代，屆時環境保衛基金計劃發射一顆衛星，該衛星表示將定期收集關於石油和天然氣基礎設施不斷變化的甲烷排放量的空前全球資料。 該組織計劃在公開訪問的平臺上免費提供這些資料。 9月，GHGSat公司（一家銷售其收集資訊的衛星公司）向太空發射了另一顆甲烷跟蹤衛星，並承諾該衛星將提供比同類產品高100倍的解析度。 科學家們對這些工具感到興奮。 斯坦福大學生態學家和教授羅布·傑克遜說：“天空之眼方法最終將解決這個問題，”他撰寫了多項跟蹤甲烷排放的研究。 “將無處可藏。”
*編者注（2020年12月22日）：本段已更新，以更準確地反映加利福尼亞州甲烷排放的分佈情況。