Urban luftforurensning i USA har vært avtagende nær kontinuerlig siden 1970s.

Føderale forskrifter, særlig Clean Air Act passert av president Nixon, for å redusere giftige luftforurensende stoffer som benzen, et hydrokarbon og ozon, en sterk oksidasjonsmiddel, senket effektivt deres overflod i omgivende luft med jevn fremgang.

Men om 10 år siden begynte bildet på luftforurensende stoffer i USA å endres. Den "fracking boom" i flere forskjellige deler av landet førte til en ny kilden til hydrokarboner i atmosfæren, som påvirket overflod av både giftig benzen og ozon, også i områder som ikke tidligere var påvirket mye av slik luftforurensning.

Som et resultat har de siste årene vært en mengde forskning for å avgjøre hvor stor utstrålingen er fra fracked olje- og gassbrønner - kalt "ukonvensjonelle" kilder i bransjen. Mens mye diskusjon har omgivet metanutslipp, en klimagass, har mindre oppmerksomhet blitt betalt til luftgiftstoffer.

Oppstrøms utslipp

Fracking er et begrep som kan røre sterke følelser blant sine motstandere og fortalere. Det er faktisk en kombinasjon av teknikker, inkludert hydraulisk brudd, som har gjort det mulig for drillere å trekke hydrokarboner fra bergformasjoner som en gang ikke var lønnsomme å tappe.

Drillers knuse lag av skiferrock med høytrykksvann, sand og kjemikalier for å starte flyt av hydrokarboner fra en brønn. Den hydrauliske bruddprosessen selv, bortsett fra den store etterspørselen etter vann, er muligens det minst miljøvennlige trinnet langs den komplette operasjonelle kjeden for boring for hydrokarboner. De mest relevante miljøeffekter er uten tvil håndtering og avhending av avløpsvann, samt utslipp av damp fra lagring og distribusjon av olje og gass.

Produksjonen, distribusjonen og bruken av hydrokarboner har alltid ført til noen utslipp i luften, enten direkte via (tilsiktet eller utilsiktet) lekkasje eller ved ufullstendig forbrenning av drivstoff. Men gjennom forskrifter og teknologisk innovasjon har vi redusert denne kilden dramatisk i de siste 30-årene, omtrent med en faktor 10.

Video tatt med infrarød kamera viser gasser som lekker fra lagertanker, ventiler og annet utstyr som brukes av olje- og gassindustrien.

{youtube}https://youtu.be/N7tLcPQk3PA{/youtube}

Likevel, uansett hvor det produseres hydrokarboner, raffinert eller lagret, vil det være noen utslipp av forurensende stoffer. I en alder av fracking er de store operasjonene ved konvensjonelle brønnsteder erstattet av hundrevis av brønnputer dotting landskapet. Hver krever transport av vann, kjemikalier og utstyr til og fra disse padsene samt fjerning av avløpsvann, og ingen er regulert som noe større anlegg ville være.

Som et resultat har ikke-konvensjonell produksjon ikke bare økt lastebilstrafikken og relaterte utslipp i skifferområder, men etablerte også a fornyet kilden til hydrokarboner. De kommer inn i atmosfæren fra lekkasjer ved ventiler, rør, separatorer og kompressorer, eller gjennom eksosventiler på tanker. Sammen med nitrogenoksider utslipp, hovedsakelig fra dieselmotorer i lastebiler, kompressorer og borerigger, kan disse hydrokarbonene danne betydelige mengder skadelige, ozon på bakkenivå om dagen.

Måleutfordringer

I 2011 hevdet et papir det metanutslipp fra ukonvensjonelle kilder i forhold til konvensjonell olje- og gassutforskning ble vesentlig undervurdert. Forskere begynte å undersøke hydrokarbonutslipp fra fracking-operasjoner på alvor. Og dermed har en betydelig litteraturutvikling utviklet siden 2013, hvorav mye fokuserer på metanutslipp, hovedkomponent av naturgass og en kraftig klimagass.

Forskere har vendt seg til satellitter og andre måter å måle metanemisjoner på, som kan være høyere innen olje- og gassproduksjon. NASA, CC BY

EPA holder styr på metanutslippene i sin Innledning av klimagasser, men tallene er basert på estimater utviklet i 1980s og 1990s og er utarbeidet gjennom beregninger og selvrapportering av næringen.

Faktisk, begge satellitt og atmosfæriske målinger antyder at EPA-estimatene kunne undervurdere metanutslippene i sanntid med inntil to faktorer. Og hvis dette er sant for metan, er det også sannsynligvis undervurdert samutslippte hydrokarbongasser.

Ozonformasjon

Som i mange slike tilfeller eksisterer nyanser.

Luftbårne målinger av NOAA antyder at EPA-metanestimatene kan gjelde for eldre, modne skiferområder med hovedsakelig naturgassproduksjon. Men det er ikke tilfellet i yngre skiferområder som også produserer store mengder olje sammen med naturgass, som Bakken i North Dakota. Utslipp fra bare Bakken kan være så stor at det er ansvarlig for omtrent halvparten av den fornyede økning av atmosfærisk etan på den nordlige halvkule siden begynnelsen av frackingbommen.

Tilsvarende, våre egne studier for Eagle Ford skifer i sør-sentrale Texas antyder at hydrokarbonutslippene er høyere enn det som nå er estimert. Dette øker potensialet for regional ozonformasjon da disse hydrokarbonene oksyderes i atmosfæren i nærvær av nitrogenoksyder. Og som ozon nasjonale ambient luftkvalitetsstandard ble nylig senket til 70 deler per milliard, med ozon i San Antonio downwind av Eagle Ford trender nær den gamle terskelen av 75 ppb, er virkningen av skiferkullbrenselutslipp ikke trivial.

San Antonio s ozon elendigheter er ikke unike. I noen områder, tiår lange fremskritt på ozon luftkvalitet har stoppet; i andre, spesielt i Uintah bassenget i Utahen nytt ozonproblem har dukket opp på grunn av fracking industriens utslipp.

benzen

Bortsett fra effekter på ozonstrendene, har økningen av hydrokarbonutslipp også ført til gjenoppblussen av en luftgiftig tanke som en historie om fortiden i USA: benzen. I motsetning til ozon, som overvåkes mye, er ikke benzen det. Men siden det er kjent kreftfremkallende, det har lenge vært på radar av regulatoriske byråer.

Rutinemessig målt over 1 del per milliard i byområder i 1970 og 80, urban omgivelser Bensenkonsentrasjonene har falt 5-10 prosent per år, ligner andre luftforurensende stoffer i løpet av de siste 20 til 30 årene. Årlige gjennomsnittlige benzenivåer er nå under 1.5-deler per milliard på over 90-prosent av stedene som overvåker benzen regelmessig, men få slike overvåkingsstasjoner er i eller i nærheten av skiferområder.

Høye nivåer av benzen i skiferområder, for eksempel nær brønnputer i Barnett-skifer i Texas, ble registrert tidlig i fracking-bommen, men få kontinuerlige luftovervåkingsdata er tilgjengelige for denne dagen, med nesten ingen data før frackingboomen til sammenligning.

Mens benzen generelt overvåkes under nivåer, vil Texas Commission on Environmental Quality (TCEQ) være opptatt av det, blir det klart at nivåene må ha økt i landlige skiferområder.

Vår fingeravtrykksanalyse av 2015-data fra den nyeste luftmonitoren i Karnes City, Texas, midt i Eagle Ford-skifer, antyder at mindre enn 40-prosent av benzen fortsatt er relatert til utslipp av utslipp, den tidligere dominerende utslippskilden. I stedet er over 60-prosent nå knyttet til ulike olje- og gassutforskningsaktiviteter, inkludert gassflaringutslipp.

Studier fra Colorado og Texas viser at forhøyede nivåer av benzen i skiferområder er tydelig korrelert med andre hydrokarbongasser som utledes fra olje- og gassutforskning.

Helseeffekter

Mens ozon distribueres relativt jevnt i en region, primære utslipp av benzen og andre Ikke-metan-hydrokarboner vil være i høyere konsentrasjoner i luft ved siden av kilder. Derfor, mens de fleste overvåkingsstasjoner av ozon er ganske representative for et større område, gir overvåking av benzen langt fra sine dominerende kilder i skiferarealer ikke et representativt bilde.

Risikoen for mennesker som bor i skiferområder er forhøyet av deres nærhet til brønnputer. Løpende helseforskning har vist at visse mindre helseeffekter som bihulebetennelse, migrene og tretthet, men også sykehusinntekter og sikkert fødselsskader, er identifisert forbundet med et områdets brønndensitet eller et hjems avstand til olje- og gassbrønner som en proxy for eksponering, noe som berettiger mer detaljert forskning.

Til slutt har skiferbommen skapt en ny kilde til storskala, diffus hydrokarbonutslipp som har negativ innvirkning på luft toksik nivåer. Mens effektene er subtile, skjedde de på områder generelt uten noen luftforurensende overvåking, noe som gjør estimater for trender vanskelig.

I mange tilfeller kan disse forurensningene reduseres ved hjelp av common sense-utslippsreduksjonstiltak, og noen selskaper sette or planlegger å sette god praksis på plass. Likevel fortsetter veksten av fracking industrien samt planer om å Fjern regler om metanutslipp vil ikke lindre høye hydrokarbonutslipp og tilhørende regionale ozonproblemer.

Om forfatteren

Gunnar W. Schade, lektor i atmosfæriske vitenskap, Texas A & M University

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker:

at InnerSelf Market og Amazon