De stedelijke luchtvervuiling in de VS is sinds de jaren zeventig vrijwel continu aan het afnemen.

federale regelgeving, met name de Clean Air Act aangenomen door president Nixon, om giftige luchtverontreinigende stoffen zoals benzeen, een koolwaterstof, en ozon, een sterke oxidant, effectief verlaagd hun overvloed in de lucht met gestage vooruitgang.

Maar ongeveer 10 jaar geleden, het beeld over luchtverontreinigende stoffen in de VS begon te veranderen. De "fracking-boom" in verschillende delen van het land leidde tot een nieuwe bron van koolwaterstoffen in de atmosfeer, die de hoeveelheden van zowel toxisch benzeen als ozon aantasten, ook in gebieden die voorheen niet veel door dergelijke luchtverontreiniging werden getroffen.

Als resultaat, in de afgelopen jaren is er een piek in het onderzoek geweest om te bepalen wat de omvang van de emissies is van gefrackte olie- en gasbronnen - in de industrie "onconventionele" bronnen genoemd. Hoewel er veel discussie is geweest over methaanemissies, een broeikasgas, minder aandacht is besteed aan luchttoxische stoffen.

Stroomopwaartse emissies

Fracking is een term die sterke emoties kan opwekken bij tegenstanders en voorstanders. Het is eigenlijk een combinatie van technieken, inclusief hydraulisch breken, waardoor boormachines koolwaterstoffen uit rotsformaties konden halen die ooit niet winstgevend waren om te onttrekken.

Boormachines verbrijzelen lagen leisteen met water onder hoge druk, zand en chemicaliën om de stroom van koolwaterstoffen uit een put te starten. Het hydraulische breekproces zelf, afgezien van de grote vraag naar water, is mogelijk de minst milieubelastende stap in de volledige operationele keten van het boren naar koolwaterstoffen. Bediscussieerbaar, de meer relevante milieueffecten zijn de behandeling en verwijdering van afvalwater, evenals het vrijkomen van dampen uit de opslag en distributie van olie en gas.

De productie, distributie en gebruik van koolwaterstoffen hebben altijd geleid tot enige uitstoot in de lucht, hetzij direct via (bedoelde of accidentele) lekken, of tijdens onvolledige verbranding van brandstoffen. Echter, door regelgeving en technologische innovatie, we hebben deze bron de afgelopen 30 jaar drastisch verminderd, ongeveer een factor 10.

Hoe dan ook, overal waar koolwaterstoffen worden geproduceerd, geraffineerd of opgeslagen, er zal enige uitstoot van verontreinigende stoffen zijn. In het tijdperk van fracken, de grote operaties op conventionele putlocaties zijn vervangen door honderden putkussens verspreid over het landschap. Elk vereist het transport van water, chemicaliën en apparatuur van en naar deze pads, evenals de verwijdering van afvalwater, en geen enkele is gereguleerd zoals elke grotere faciliteit zou zijn.

Als resultaat, onconventionele productie heeft niet alleen geleid tot een toename van het vrachtverkeer en de daarmee samenhangende emissies in schaliegebieden, maar vestigde ook een hernieuwde bron van koolwaterstoffen. Ze komen in de atmosfeer door lekken bij kleppen, pijpen, afscheiders en compressoren, of via uitlaatopeningen op tanks. Samen met de uitstoot van stikstofoxiden, grotendeels van dieselmotoren in vrachtwagens, compressoren en boorinstallaties, deze koolwaterstoffen kunnen aanzienlijke hoeveelheden schadelijke, ozon op leefniveau overdag.

Meetuitdagingen

In 2011, een paper stelde dat methaanemissies uit onconventionele bronnen in vergelijking met conventionele olie- en gasexploratie aanzienlijk werden onderschat. Onderzoekers begonnen de koolwaterstofemissies van fracking-activiteiten serieus te onderzoeken. En zo heeft zich sinds 2013 een aanzienlijke hoeveelheid literatuur ontwikkeld waarvan een groot deel gericht is op methaanemissies, het hoofdbestanddeel van aardgas en een krachtig broeikasgas.

De EPA houdt de methaanemissies bij in haar inventaris van broeikasgassen, maar de cijfers zijn gebaseerd op schattingen die in de jaren tachtig en negentig zijn ontwikkeld en zijn samengesteld door middel van berekeningen en zelfrapportage door de industrie.

In feite, zowel satelliet- als atmosferische metingen suggereren dat de EPA-schattingen de reële methaanemissies tot een factor twee zouden kunnen onderschatten. En als dit waar is voor methaan, mede uitgestoten koolwaterstofgassen worden waarschijnlijk ook onderschat.

Ozon vorming

Zoals in veel van dergelijke gevallen, nuances bestaan.

Luchtmetingen door NOAA suggereren dat de EPA-methaanschattingen van toepassing kunnen zijn op oudere, volgroeide schaliegebieden met voornamelijk aardgasproductie. Maar dat is niet het geval in jongere schaliegebieden die naast aardgas ook grote hoeveelheden olie produceren, zoals de Bakken in North Dakota. De emissies van alleen de Bakken kunnen zo groot zijn dat ze verantwoordelijk zijn voor ongeveer de helft van de hernieuwde toename van atmosferisch ethaan op het noordelijk halfrond sinds het begin van de fracking-boom.

evenzo, onze eigen studies voor de Eagle Ford-schalie in het zuiden van centraal Texas suggereren dat de uitstoot van koolwaterstoffen hoger is dan momenteel wordt geschat. Dit verhoogt het potentieel voor regionale ozonvorming, aangezien deze koolwaterstoffen in de atmosfeer worden geoxideerd in aanwezigheid van stikstofoxiden. En aangezien de ozon National Ambient Air Quality Standard onlangs werd verlaagd tot 70 delen per miljard, met ozon in San Antonio benedenwinds van de Eagle Ford trending dicht bij de oude drempel van 75 ppb, de impact van schaliekoolwaterstofemissies is niet triviaal.

De ozonproblemen van San Antonio zijn niet uniek. In sommige gebieden, decennialange vooruitgang op het gebied van de luchtkwaliteit in ozon is tot stilstand gekomen; In andere, met name het Uintah-bekken in Utah, er is een nieuw ozonprobleem ontstaan ​​als gevolg van de uitstoot van de fracking-industrie.

benzeen

Afgezien van effecten op ozontrends, de toename van koolwaterstofemissies heeft ook geleid tot de heropleving van een luchtgiftige gedachte als een verhaal uit het verleden in de VS:benzeen. In tegenstelling tot ozon, die op grote schaal wordt gevolgd, benzeen is dat niet. Echter, aangezien het een bekend kankerverwekkend middel is, het staat al lang op de radar van regelgevende instanties.

Routinematig gemeten boven 1 deel per miljard in stedelijke gebieden in de jaren 70 en 80, stedelijke omgevingsbenzeenconcentraties zijn met 5-10 procent per jaar gedaald, vergelijkbaar met andere luchtverontreinigende stoffen, gedurende de laatste 20 tot 30 jaar. Jaarlijkse gemiddelde benzeenniveaus zijn nu lager dan 1,5 delen per miljard op meer dan 90 procent van de locaties die regelmatig benzeen controleren, maar weinig van dergelijke meetstations bevinden zich in of nabij schaliegebieden.

Hoge niveaus van benzeen in schaliegebieden, zoals bijna boorputten in de Barnett-schalie in Texas, werden al vroeg in de fracking-boom geregistreerd, maar er zijn tot op de dag van vandaag weinig continue luchtbewakingsgegevens beschikbaar, met vrijwel geen gegevens voorafgaand aan de fracking-boom ter vergelijking.

Hoewel benzeen over het algemeen onder de niveaus wordt gecontroleerd, zou de Texas Commission on Environmental Quality (TCEQ) zich zorgen maken over, het wordt duidelijk dat de niveaus op landelijke schaliegebieden moeten zijn gestegen.

Onze vingerafdrukanalyse van 2015-gegevens van de nieuwste luchtmonitor in Karnes City, Texas, in het midden van de Eagle Ford-schalie, suggereert dat minder dan 40 procent van benzeen nog steeds gerelateerd is aan uitlaatemissies, zijn voorheen dominante emissiebron. In plaats daarvan, meer dan 60 procent is nu gekoppeld aan verschillende olie- en gasexploratieactiviteiten, inclusief de uitstoot van het affakkelen van gas.

Studies uit Colorado en Texas tonen aan dat verhoogde niveaus van benzeen in schaliegebieden duidelijk gecorreleerd zijn met andere koolwaterstofgassen die vrijkomen bij olie- en gasexploratie.

Gezondheidseffecten

Hoewel ozon relatief gelijkmatig over een regio wordt verdeeld, primaire emissies van benzeen en andere niet-methaankoolwaterstoffen zullen in hogere concentraties in de lucht zijn naast bronnen. Daarom, overwegende dat de meeste meetstations voor ozon vrij representatief zijn voor een groter gebied, monitoring van benzeen ver van zijn dominante bronnen in schaliegebieden geeft geen representatief beeld.

De risico's voor mensen die in schaliegebieden wonen, worden verhoogd door hun nabijheid tot putkussens. Lopend gezondheidsonderzoek heeft aangetoond dat bepaalde kleine gezondheidseffecten zoals sinusitis, migraine en vermoeidheid, maar ook ziekenhuisopnames en bepaalde geboorteafwijkingen, zijn herkenbaar verbonden met de dichtheid van een gebied of de afstand van een huis tot olie- en gasbronnen als een proxy voor blootstelling, nader onderzoek rechtvaardigen.

Tot slot, de schalieboom heeft een nieuwe bron van grootschalige, diffuse koolwaterstofemissies die een negatief effect hebben op het gehalte aan giftige stoffen in de lucht. Hoewel de effecten subtiel zijn, ze gebeurden in gebieden die over het algemeen niet werden gecontroleerd op luchtverontreinigende stoffen, het inschatten van trends moeilijk maken.

Vaak, deze verontreinigende stoffen kunnen worden verminderd door maatregelen voor het verminderen van emissies met gezond verstand, en sommige bedrijven hebben goede praktijken ingevoerd of zijn dat van plan. Hoe dan ook, aanhoudende groei van de fracking-industrie en plannen om de regelgeving inzake methaanemissies af te schaffen, zullen de hoge koolwaterstofemissies en de daarmee samenhangende regionale ozonproblemen niet verminderen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.