L'inquinamento atmosferico urbano negli Stati Uniti è stato decrescente vicino continuamente dagli 1970.

Regolamentazioni federali, in particolare il Clean Air Act approvato dal presidente Nixon, per ridurre gli inquinanti atmosferici tossici come benzene, un idrocarburo, e ozono, un forte ossidante, abbassa efficacemente la loro abbondanza nell'aria ambiente con progressi costanti.

Ma su 10 anni fa, il quadro degli inquinanti atmosferici negli Stati Uniti ha iniziato a cambiare. Il "boom del fracking" in diverse parti della nazione ha portato a una nuova fonte di idrocarburi nell'atmosfera, che ha avuto ripercussioni sull'abbondanza sia di benzene tossico che di ozono, anche in aree che non erano state precedentemente colpite molto da tale inquinamento atmosferico.

Di conseguenza, negli ultimi anni c'è stato un picco di ricerca per determinare quale sia l'entità delle emissioni proviene dai pozzi di petrolio e gas frantumati - chiamati fonti "non convenzionali" nel settore. Mentre molta discussione ha circondato da emissioni di metano, un gas a effetto serra, meno attenzione è stata rivolta alle tossine dell'aria.

Emissioni upstream

Il fracking è un termine che può suscitare forti emozioni tra i suoi oppositori e proponenti. In realtà è una combinazione di tecniche, compresa la fratturazione idraulica, che ha permesso ai trapanatori di estrarre idrocarburi da formazioni rocciose che una volta non erano redditizie da sfruttare.

I trapani frantumano strati di roccia scistosa con acqua ad alta pressione, sabbia e sostanze chimiche per avviare il flusso di idrocarburi da un pozzo. Il processo di fratturazione idraulica, a parte la sua grande richiesta di acqua, è probabilmente il passo meno significativo dal punto di vista ambientale lungo la catena operativa completa di perforazione di idrocarburi. Probabilmente, gli effetti ambientali più rilevanti sono la gestione e lo smaltimento delle acque reflue, nonché il rilascio di vapori dalla conservazione e distribuzione di petrolio e gas.

La produzione, la distribuzione e l'uso di idrocarburi hanno sempre portato alcune emissioni nell'aria, direttamente tramite perdite (intenzionali o accidentali) o durante la combustione incompleta dei combustibili. Tuttavia, attraverso la regolamentazione e l'innovazione tecnologica, abbiamo ridotto questa fonte drammaticamente negli ultimi anni 30, approssimativamente da un fattore di 10.

I video scattati con una telecamera a infrarossi mostrano i gas che fuoriescono dai serbatoi di stoccaggio, dalle valvole e da altre apparecchiature utilizzate dall'industria petrolifera e del gas.

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Tuttavia, ovunque vengano prodotti idrocarburi, raffinato o conservato, ci saranno alcune emissioni di inquinanti. Nell'era del fracking, le grandi operazioni nei siti di pozzi convenzionali sono state sostituite da centinaia di pads punteggia il paesaggio. Ognuno richiede il trasporto di acqua, prodotti chimici e attrezzature da e verso queste pastiglie così come la rimozione delle acque reflue, e nessuna è regolata come sarebbe una struttura più grande.

Di conseguenza, la produzione non convenzionale ha non solo aumentato il traffico degli autocarri e le relative emissioni nelle aree di scisto, ma ha anche stabilito a fonte rinnovata di idrocarburi. Entrano nell'atmosfera da perdite a valvole, tubi, separatori e compressori, o attraverso bocchette di scarico sui serbatoi. Insieme a ossido d'azoto emissioni, in gran parte da motori diesel in camion, compressori e impianti di perforazione, questi idrocarburi possono formare quantità significative di sostanze nocive, ozono a livello del suolo durante il giorno.

Sfide di misurazione

In 2011, un documento sosteneva che emissioni di metano da fonti non convenzionali rispetto all'esplorazione convenzionale di petrolio e gas sono state notevolmente sottostimate. I ricercatori hanno iniziato a indagare sulle emissioni di idrocarburi dalle operazioni di fracking sul serio. E così da 2013 si è sviluppato un corpus letterario significativo, in gran parte incentrato sulle emissioni di metano, il componente principale del gas naturale e un potente gas serra.

Gli scienziati si sono rivolti ai satelliti e ad altri modi per misurare le emissioni di metano che possono essere più elevate nelle aree di produzione di petrolio e gas. NASA, CC BY

L'EPA tiene traccia delle emissioni di metano nel suo inventario dei gas serra, ma i numeri si basano su stime sviluppate negli 1980 e 1990 e sono compilati attraverso calcoli e auto-segnalazione da parte del settore.

In effetti, entrambi satellitare ed misure atmosferiche suggerire che le stime EPA potrebbero sottostimare le emissioni di metano del mondo reale fino a un fattore due. E se questo è vero per il metano, i gas di idrocarburi coemessi sono probabilmente sottostimati.

Formazione di ozono

Come in molti di questi casi, esistono sfumature.

Misurazioni per via aerea di NOAA suggeriscono che le stime del metano EPA potrebbero essere applicabili alle aree di scisto più vecchie e mature con la produzione prevalentemente di gas naturale. Ma non è il caso delle zone più giovani che producono anche grandi quantità di petrolio a fianco del gas naturale, come ad esempio il Bakken nel Nord Dakota. Le emissioni da solo il Bakken possono essere così grandi da essere responsabili per circa la metà del rinnovato aumento di etano atmosferico nell'emisfero settentrionale dall'inizio del boom del fracking.

Allo stesso modo, i nostri studi per il Scia di Eagle Ford nel sud-centro del Texas suggeriscono che le emissioni di idrocarburi sono superiori a quelle attualmente stimate. Ciò aumenta il potenziale di formazione regionale di ozono poiché questi idrocarburi vengono ossidati nell'atmosfera in presenza di ossidi di azoto. E come lo standard di qualità dell'aria ambiente nazionale dell'ozono è stato recentemente abbassato a 70 parti per miliardo, con ozono a San Antonio sottovento dell'Aquila Ford che si avvicina alla vecchia soglia di 75 ppb, l'impatto delle emissioni di idrocarburi di scisto non è banale.

I problemi di ozono di San Antonio non sono unici. Nel alcune areei progressi decennali sulla qualità dell'aria dell'ozono si sono fermati; in altri, in particolare il Bacino di Uintah nello Utah, un nuovo problema di ozono è emerso a causa delle emissioni del settore fracking.

Benzene

A parte gli effetti sulle tendenze dell'ozono, l'aumento delle emissioni di idrocarburi ha anche portato al risorgere di un pensiero tossico dell'aria come una storia del passato negli Stati Uniti: il benzene. A differenza dell'ozono, che è ampiamente monitorato, il benzene no. Tuttavia, dal momento che è un noto cancerogeno, è stato a lungo sul radar delle agenzie di regolamentazione.

Misurata di routine sopra 1 parte per miliardo nelle aree urbane negli 1970 e '80s, ambiente urbano le concentrazioni di benzene sono diminuite 5-10 percentuale per anno, simile ad altri inquinanti atmosferici, durante l'ultimo 20 a 30 anni. I livelli medi annuali di benzene sono ora al di sotto di 1.5 parti per miliardo a oltre il 90 percento delle località che monitorano regolarmente il benzene, ma poche di queste stazioni di monitoraggio si trovano in o vicino a zone di scisto.

Alti livelli di benzene nelle aree di scisto, come ad es vicino pads ben nello scisto Barnett in Texas, sono stati registrati all'inizio del boom del fracking, ma pochi dati di monitoraggio dell'aria sono disponibili fino ad oggi, praticamente senza dati prima del boom del fracking per il confronto.

Mentre il benzene viene generalmente monitorato al di sotto dei livelli a cui sarebbe interessata la Commissione per la Qualità Ambientale del Texas (TCEQ), sta diventando chiaro che i livelli devono essere aumentati nelle aree delle aree di scisto rurale.

La nostra analisi delle impronte digitali dei dati 2015 del più recente monitor aereo di Karnes City, nel Texas, al centro dello scisto di Eagle Ford, suggerisce che meno del 40 di percento del benzene è ancora correlato alle emissioni dallo scarico, la sua fonte di emissione precedentemente dominante. Al contrario, oltre il 60 percento è ora collegato a varie attività di esplorazione di petrolio e gas, comprese le emissioni di gas flaring.

Studi da Colorado ed Texas dimostrare che livelli elevati di benzene nelle aree di scisto sono chiaramente correlati con altri gas idrocarburici emessi dall'esplorazione di petrolio e gas.

Impatti sulla salute

Mentre l'ozono è distribuito in modo relativamente uniforme in una regione, le emissioni primarie di benzene e altro gli idrocarburi non metanici saranno a concentrazioni più elevate nell'aria accanto alle fonti. Pertanto, mentre la maggior parte delle stazioni di monitoraggio dell'ozono sono piuttosto rappresentative per un'area più ampia, il monitoraggio del benzene lontano dalle sue fonti dominanti nelle aree di scisto non fornisce un quadro rappresentativo.

I rischi per le persone che vivono nelle aree di scisto sono elevato dalla loro vicinanza a pads bene. La ricerca sanitaria in corso ha rivelato che alcuni effetti minori sulla salute come sinusite, emicrania e stanchezza, ma anche tassi di ospedalizzazione e certo difetti congeniti, sono collegati in modo identificabile alla densità del pozzo di una zona o alla distanza di una casa dai pozzi di petrolio e gas come proxy di esposizione, garantendo una ricerca più dettagliata.

In conclusione, il boom dello shale ha creato una nuova fonte di emissioni di idrocarburi diffuse su larga scala che influenzano negativamente i livelli di aria tossica. Mentre gli effetti sono sottili, si sono verificati in aree generalmente prive di monitoraggio degli inquinanti atmosferici, rendendo difficili le stime delle tendenze.

In molti casi, questi inquinanti possono essere ridotti da misure di riduzione delle emissioni di buon senso e da alcune aziende metti or piano di mettere buone pratiche sul posto Tuttavia, continua la crescita dell'industria del fracking e dei piani rimuovere le norme sulle emissioni di metano non allevierà elevate emissioni di idrocarburi e problemi regionali associati all'ozono.

Circa l'autore

Gunnar W. Schade, professore associato di Scienze atmosferiche, Texas A & M University

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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