フラッキングの環境への影響は 、土地利用と水消費 、メタン排出 、塩水と破砕液の漏洩、水質汚染、騒音公害、健康などを含む大気排出に関連しています。水質汚染と大気汚染は、フラッキング による人間の健康への最大のリスクです。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
フラッキング液には、プロパント やその他の物質 が含まれており、それらには毒性があることが知られている化学物質だけでなく、毒性がある可能性のある未知の化学物質も含まれています。[ 5 ] 企業秘密 として扱われる場合があります。特定の化学物質に関する知識の不足は、リスク管理方針の策定や健康影響の研究を複雑にしています。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
水不足に悩む地域では、水圧破砕による水の使用が問題となることがあります。水圧破砕が許可されている地域では、流出や不適切に建設・維持管理された廃棄物ピットによって地表 水が汚染される可能性があります。 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] 地下注入 、都市 および商業 廃水処理 、将来の井戸での再利用によって管理されます。[ 12 ] [ 13 ]
フラッキングは、微小地震または微小地震と呼ばれる 誘発地震 を引き起こします。これらの地震の規模は小さく、通常はマグニチュードM-3からM-1程度で、地表では検出できません。しかし、流体処分井戸（米国ではさまざまな産業からの汚染廃棄物を処分するためによく使用されます）は、オクラホマ州や他の州で最大5.6Mの地震を引き起こしたことがあります。[ 14 ]
世界中の政府は、一方では産業界からの圧力、他方では反フラッキング団体からの圧力の下で、環境および関連する健康リスクを評価 および管理するための規制枠組みを開発している。 [ 15 ] [ 16 ] ： フランス のような一部の国では、予防的アプローチ が好まれ、フラッキングは禁止されている。[ 17 ] [ 18 ] の規制枠組み は、効果的な規制の下で実施され、運用上のベストプラクティスが実施されれば、フラッキングに関連するリスクは管理可能であるという結論に基づいている。[ 15 ] メタ研究 の著者らは、さらなる悪影響を避けるためには、規制および安全手順へのより一層の遵守が必要であると示唆している。[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]
大気汚染物質 潜在的なリスクに関する欧州連合向けの報告書が2012年に作成された。潜在的なリスクは、「井戸からのメタン 排出、ディーゼル排気ガスおよびその他の有害汚染物質、コンプレッサー、ポンプ、バルブなどの水圧破砕装置からのオゾン前駆物質または臭気」である。また、フローバック水に溶解したガスおよび水圧破砕液は、大気排出リスクをもたらす。[ 13 ] 炭化水素 、塩化メチレン （有毒溶剤）、および多環芳香族炭化水素 を検出した。これらの汚染物質は胎児の転帰に影響を与えることが示されている。[ 22 ]
水圧破砕と大気質の関係は、喘息の悪化（掘削や輸送に使用される機器からの空気中の微粒子、オゾン、排気ガスによって誘発される）や COPD など、急性および慢性の呼吸器疾患に影響を与える可能性があります。たとえば、マーセラス頁岩 の上にあるコミュニティでは、喘息の発生頻度が高くなっています。子供、屋外で時間を過ごす活動的な若年成人、高齢者は特に影響を受けやすいです。OSHA はまた、水圧破砕現場での空気中のシリカへの職業的曝露による長期的な呼吸器への影響についても懸念を表明しています。珪肺症は全身性 自己免疫 プロセスと関連している可能性があります。[ 23 ]
「英国では、すべての石油・ガス事業者は、エネルギー・気候変動省 （DECC）からの許可の条件として、ガスの放出を最小限に抑えなければならない。天然ガスは安全上の理由からのみ放出することができる。」[ 24 ]
また、水圧破砕に必要な水量をトラック で輸送すると、排出物が発生する可能性があります。[ 25 ] [ 26 ]
ペンシルベニア州環境保護局 の報告書によると、石油・ガス事業による放射線被ばくの可能性は低いとのことである。[ 27 ]
大気汚染は、貯蔵タンクや開放型フローバックピット からの化学物質排出が、周囲の井戸からの地理的に複合した大気濃度と組み合わさるため、水圧破砕井戸現場の作業員にとって特に懸念される問題である。[ 23 ] [ 23 ]
テネシー大学ノックスビル校土木環境工学科の研究者チェンとカーターは、大気拡散モデル （AERMOD）を使用して、排出源から計算された半径距離5mから180mにおける排出物の潜在的な曝露濃度を推定しました。[ 28 ] 」[ 28 ]
気候変動 水圧破砕は気候変動 の要因の一つである。[ 4 ] [ 29 ] [ 30 ]
特に、シェールガスは 石油や石炭よりも地球温暖化に著しく悪影響を与えるというロバート・W ・ハウワース教授の研究をめぐって議論が巻き起こっている。 [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] らは 推定値が大幅に低いとしている。[ 34 ] よる と 、シェールガスを発電用に燃焼させた場合の排出量は、いわゆる「従来型井戸」の天然ガスからの排出量と「非常に似ており」、石炭の排出量の半分以下であることがわかった。[ 12 ]
天然ガス開発および生産からのライフサイクルメタン漏洩 を推定した研究では、漏洩率に幅広い範囲が見出されている。[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] 環境防衛基金 が開始した天然ガス生産からのメタン漏洩に関する16部構成の評価[ 39 ] 排出インベントリ の推定値よりも大幅に高く、天然ガス生産全体の2.3%の漏洩率であることが判明した。[ 35 ]
水消費量 シェール井戸に典型的な大規模な水圧破砕では、1 井戸あたり120 万～ 350 万米ガロン (4,500 万～ 13,200 m 3 ) の水が使用され、大規模プロジェクトでは最大500 万米ガロン (19,000 m 3 ) が使用されます。井戸の再破砕時には追加の水が使用されます。[ 40 ] [ 41 ] 300 万～ 800 万米ガロン (11,000 万～ 30,000 m 3 ) の水を必要とします。[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] オックスフォード エネルギー研究所 によると、シェール層の深さが米国の平均 1.5 倍であるヨーロッパでは、より多くの破砕液が必要となります。[ 45 ] 水の利用可能性 と競合する需要によって異なる」とされている。[ 46 ]
王立協会 と王立工学アカデミー の報告書によると、井戸の水圧破砕に必要な水量は、1,000 MW の石炭火力発電所 を12 時間稼働させるのに必要な水量とほぼ同量である。[ 15 ] ティンダルセンター の 2011 年の報告書では、年間 90億立方メートル (320 × 10 ^ 9 立方 フィート/年) のガス生産産業を支えるには、年間125 万～ 165 万立方メートル (44 × 10 ^ 6 ～ 58 × 10 ^ 6 立方 フィート) の水が必要になると推定されており、[ 47 ]
水不足に悩む地域で水圧破砕に使われる水の量が増加していることへの懸念が高まっている。水圧破砕に水を使うと、河川の流れ、自治体 や発電などの産業への給水 、レクリエーションや水生生物 への給水が妨げられる可能性がある。[ 48 ] カルー地方 [ 49 ] [ 50 ] 乾燥 地帯で懸念を引き起こしている。 また、遠隔地の水源から地上に水をパイプで送る必要が生じる場合もある。[ 43 ]
国立再生可能エネルギー研究所 による2014年の天然ガス発電のライフサイクル分析では、大規模な水圧破砕井からの天然ガスによる発電は、1メガワット時あたり249ガロン（マーセラス傾向）から272ガロン（バーネットシェール）の水を消費すると結論付けられました。大規模な水圧破砕井からのガスの水消費量は、従来の陸上天然ガスによる発電で消費される197ガロン/メガワット時よりも52～75ガロン/メガワット時（26～38%）多くなっています。[ 51 ]
一部の生産者は、水の必要量を減らすことができる水圧破砕技術を開発しました。[ 52 ] プロパン、またはその他のガスを使用することが提案されています。 [ 53 ] [ 52 ] [ 30 ] [ 54 ]
水質汚染
注入液 米国では、水圧破砕液にはプロパント 、放射性核種トレーサー 、その他の化学物質 が含まれており、その多くは有毒である。[ 5 ] 発がん性がある 。[ 5 ] 米国で水圧破砕添加剤として使用されている2,500製品のうち、652製品には、ヒト発がん性物質として知られているか可能性のある 29種類の化学物質のうち1つ以上が含まれており、ヒトの健康へのリスクのため安全飲料水法で規制されているか、または 大気浄化法 で有害大気汚染物質としてリストされている。[ 5 ] [ 23 ] [ 55 ]
イェール大学公衆衛生大学院が2016年に実施した大規模な調査では、水圧破砕に関与または放出される多数の化学物質が発がん性であることが判明した。[ 56 ] 化合物のうち、「水質汚染物質の44%は、発がん性物質であることが確認されているか、または可能性のある発がん性物質であった」。しかし、ほとんどの化学物質は発がん性の可能性に関する十分なデータが不足しており、この分野の知識のギャップが浮き彫りになっている。水圧破砕に使用される化学物質の発がん性の可能性とがんリスクの両方を特定するには、さらなる研究が必要である。[ 56 ]
欧州連合の規制制度では、すべての添加物の完全な開示が義務付けられています。[ 6 ] [ 57 ] 環境庁 によって認可されています。[ 8 ]
フローバック 注入された水の半分以下しかフローバックまたは後続の生産ブラインとして回収されず、多くの場合、回収率は30%未満です。[ 58 ] ブライン水 などの溶解成分が含まれている可能性があります。[ 59 ] ウラン 、ラジウム 、ラドン 、トリウム が含まれている場合もあります。[ 60 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 61 ]
一般的に生産水 として知られるこれらの流体の管理方法には、地下注入 、都市 および商業 廃水処理 および排出、油井現場または油田での自己完結型システム、将来の油井の破砕へのリサイクルなどがあります。[ 12 ] [ 59 ] [ 62 ] [ 63 ] 多重効果膜蒸留システムが フローバックの処理に提案されています。[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]
生産水の流出とその後の地下水の汚染も、発がん性物質への曝露のリスクをもたらします。さまざまな深さの地下水を覆う対照的な土壌上で、さまざまな流出規模におけるBTEX （ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）とナフタレン の溶質輸送をモデル化した研究では、生産水中の濃度が高く、固液分配係数が比較的低く、これらの汚染物質に対するEPAの飲料水限度が低いため、ベンゼンとトルエンは地下水中で人間の健康に関連する濃度に達すると予想されました。[ 67 ]
表面流出 水圧破砕に関連する地表流出は、主に機器の故障またはエンジニアリング上の判断ミス によって発生する。[ 9 ]
廃水蒸発池に貯められた揮発性化学物質は、大気中に蒸発したり、溢れ出たりする可能性があります。流出水は地下水系に流れ込むこともあります。水圧破砕現場や処分場へ向かう途中で、水圧破砕用化学物質や廃水を積んだトラックが事故に遭うと、地下水が汚染さ れる可能性があります。[ 68 ]
進化する欧州連合の法規制では、「加盟国は、施設が土壌、水、または空気への表面漏洩や流出を防ぐ方法で建設されることを確保しなければならない」と規定されている。[ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]
メタン 2014年9月、米国科学アカデミー紀要に 掲載された研究では、漏洩が知られている井戸では、メタン汚染が 井戸からの距離と相関関係にあることを示す報告書が発表された。しかし、これは水圧破砕プロセスが原因ではなく、ケーシングのセメント化不良が原因であった。[ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]
地下水のメタン汚染は水質に悪影響を及ぼし、極端な場合には爆発 の危険性がある。[ 76 ] デューク大学 の研究者らが行った科学的研究では、水圧破砕を含むガス井掘削活動と飲料水のメタン汚染との間に高い相関関係が認められた。[ 76 ] MITエネルギーイニシアチブ の2011年の研究によると、「一部の地域では天然ガス（メタン）が淡水域に移動している証拠があり、これはおそらく少数の事業者による、劣悪なセメンティング作業やケーシング不良といった、基準を満たさない井戸完成作業の結果である」。[ 77 ] [ 75 ] [ 78 ] [ 79 ]
キャボット・オイル＆ガス 社による調査では、デューク大学の調査をより大きなサンプルサイズで検証し、メタン濃度は地形と関連しており、ガス生産地域からの距離ではなく、低地で最も高い値を示したことがわかった。より精密な同位体分析を用いて、井戸水で見つかったメタンは、水圧破砕が行われた地層と浅い地層の両方から来ていることを示した。[ 80 ] 石油ガス保全委員会は、 井戸所有者からの苦情を調査し、石油・ガス井戸とは無関係の生物起源メタン を含む井戸もあれば、油井ケーシングの漏洩による熱起源メタンを含む井戸もあることを発見した。 [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ]
2013年の別のレビューでは、水圧破砕技術は地下水を汚染するリスクがないわけではないことが判明し、水圧破砕現場近くの私有地下水井戸で検出されたメタンが掘削によるものか自然現象によるものかという論争について述べられている。[ 84 ]
放射性核種 シェール層には、例えばラジウム 、ラドン [ 85 ] ウラン 、トリウム [ 60 ] [ 86 ] [ 87 ]など の 天然放射性物質 （NORM）が存在する。 [ 66 ] [ 66 ] [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ] [ 91 ] [ 27 ]
土地利用 英国では、2013 年 12 月の DECC 戦略的環境評価報告書で想定される井戸の間隔は、密集地域では 5 km の井戸パッド間隔が想定され、井戸パッド 1 つ あたり最大3 ヘクタール (7.4 エーカー)になることが示されました。各パッドには 24 個の独立した井戸がある可能性があります。これは土地面積の 0.16% に相当します。 [ 92 ] [ 93 ] [ 94 ] [ 95 ]。
地震活動 水圧破砕は、微小地震または微小地震と呼ばれる 誘発地震 を引き起こします。これらの微小地震は、破砕の水平方向および垂直方向の範囲をマッピングするためによく使用されます。[ 96 ] これらのイベントの規模は通常、地表で検出するには小さすぎますが、最大の微小地震の規模は約 -1.5 (M w ) になる可能性があります。[ 97 ]
廃水処理井戸による誘発地震 米国地質調査所（USGS）によると、米国内の石油・ガス事業用の廃液処理井戸約3万基のうち、一般市民が懸念するほどの規模の地震を引き起こしたのはごく一部に過ぎない。[ 14 ] [ 107 ] [ 108 ] [ 107 ] [ 109 ]
2012年の米国地質調査所の調査では、米国中西部におけるマグニチュード3以上の地震の発生率が「著しく」増加しており、2001年に始まり、2011年には20世紀のレベルの6倍に達したと報告されている。全体的な増加は、コロラド州南部のラトン盆地（炭層メタン活動 の現場）、オクラホマ州中部および南部、アーカンソー州中部のガス生産地域など、いくつかの特定の地域での地震の増加と関連していた。 [ 110 ] [ 14 ] w ）に達するような、 より大きな低マグニチュードの揺れ が発生する可能性がある。[ 97 ]
ノイズ 各油井掘削場（平均して1 箇所あたり10本の油井）では、準備および水圧破砕プロセス中に約800日から2,500 日の作業が必要となり、住民に影響を与える可能性があります。さらに、水圧破砕活動に関連する輸送によって騒音が発生します。[ 13 ] [ 111 ] [ 112 ]
英国陸上石油・ガス協会（UKOOG）は業界代表団体であり、防音材の使用や、必要に応じて高度に静音化された掘削装置の使用など、騒音問題への対処方法を示す憲章を発表している。[ 113 ]
影響を受けるコミュニティは、貧困層、農村部の人々、先住民など、すでに脆弱な立場にあることが多く、水圧破砕法の有害な影響を何世代にもわたって経験し続ける可能性があります。フラッキングプロジェクトの施設立地は、所得の低いコミュニティに偏っており、これは、恵まれない住民が環境ハザードを回避するためのリソースを持っていないことが一因となって、根強い問題となっています。フラッキング現場周辺の住民の人口統計の空間分析では、ペンシルベニア州の井戸周辺の平均所得が大幅に低いことがわかりました。[ 115 ] [ 116 ] [ 117 ]
先住民や農業コミュニティは、歴史的に居住地である土地に愛着を持ち、それに依存してきたため、水圧破砕法によって特に大きな影響を受ける可能性があります。水圧破砕法は、しばしばその土地を損傷するからです。[ 118 ] [ 119 ] [ 120 ]
水圧破砕法は主に自然環境への影響で知られていますが、地域社会の精神状態にもストレスを与える可能性があります。研究によると、水圧破砕作業を取り巻く活動は、周辺地域住民の「社会心理的機能」をある程度低下させることが示唆されています。[ 121 ] [ 121 ]
政策と科学 規制には、リスク管理 の方法に関する政策論争と、それに対応するリスク評価 の方法に関する議論から派生した、主に2つのアプローチ がある。[ 16 ] ： 3-7
規制の主な2つの学派は、ハザード分析 などのアプローチを通じてリスクの科学的評価とそれらのリスクによる被害を防ぐための措置を講じることと、リスクが十分に特定される前に措置を講じる予防原則です。 [ 122 ] 水圧破砕が行われるコミュニティにおけるリスク評価 の妥当性と信頼性についても、環境団体、健康科学者、業界リーダーの間で議論されています。一部の人にとっては、リスクは誇張されており、現在の研究では水圧破砕と健康への悪影響との関連性を示すには不十分ですが、他の人にとっては、リスクは明白であり、リスク評価への 資金が不足しています。[ 123 ]
そのため、さまざまな規制アプローチが生まれてきました。たとえば、フランス とバーモント州では、 予防的アプローチ が好まれ、予防原則 と予防原則の2つの原則に基づいて水圧破砕が禁止されています。[ 17 ] [ 18 ] それにもかかわらず、米国 などの一部の州はリスク評価 アプローチを採用しており、水圧破砕とそのリスクの問題に関して 多くの規制上の議論が起こっています。
英国では、規制の枠組みは主に、2012年に英国政府が委託した報告書によって形成されており、その目的は水圧破砕に関する問題を特定し、国内の規制機関に助言することであった。ロバート・メア 教授が議長を務め、王立協会 と王立工学アカデミーが共同で発行したこの報告書には、 地下水汚染 、井戸の健全性、地震リスク、ガス漏れ、水管理、環境リスク、リスク管理のベストプラクティスなどの問題を網羅した10の勧告が掲載されており、規制当局や研究評議会への助言も含まれている。 [ 15 ] [ 124 ]
2013年のレビューでは、米国では法的調査によって課せられた機密保持要件が環境影響に関する査読付き研究を妨げていると結論付けられました。[ 84 ]
土地の権利の観点から水圧破砕法の規制を検討する際には、先住民に対する歴史的かつ継続的な不正義を考慮する必要がある。国家環境政策法（NEPA）などの一部の法律は、特定の部族の土地に割り当てられた先住民の「文化的資源」のみを保護するように書かれている。[ 125 ] [ 125 ]
有意義な水圧破砕法制化の大きな障害の一つは、この業界が州レベルの決定事項として扱われていることにある。連邦政府の監督がないため、安全飲料水法（SDWA）、資源保全回復法（RCRA）、浄水法（CWA）、包括的環境対策・補償・責任法（CERCLA）は、それぞれの条文から水圧破砕活動を除外している。[ 126 ]
水圧破砕の環境影響に関する研究には、数多くの科学的な限界が存在する。主な限界は、効果的なモニタリング手順やプロトコルの開発が困難であることであり、その主な理由はいくつかある。
生態系、操業規模、パッド密度、品質管理措置に関して、破砕現場間でばらつきがあるため、監視のための標準プロトコルを開発することは困難である。[ 127 ] 破砕箇所が増えるにつれて、箇所間の相互作用の可能性が高まり、影響が大きく増幅され、1箇所の監視を制御することが難しくなります。これらの累積的な影響は、影響の多くが非常にゆっくりと進行するため、測定が困難な場合があります。[ 128 ] 水圧破砕には膨大な数の化学物質が関わっているため、ベースラインデータの作成は困難である。さらに、水圧破砕液に使用される化学物質の相互作用や個々の成分の運命に関する研究が不足している。[ 129 ]
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