Die städtische Luftverschmutzung in den USA hat zugenommen abnehmend seit den 1970er Jahren nahezu ununterbrochen.

Bundesvorschriften, insbesondere der von Präsident Nixon verabschiedete Clean Air Act, zur Reduzierung giftiger Luftschadstoffe wie z Benzol, ein Kohlenwasserstoff, und Ozon, ein starkes Oxidationsmittel, verringerte mit stetigem Fortschritt effektiv ihre Häufigkeit in der Umgebungsluft.

Doch vor etwa zehn Jahren begann sich das Bild der Luftschadstoffe in den USA zu ändern. Der „Fracking-Boom“ in verschiedenen Teilen des Landes führte zu einer neuen Quelle von Kohlenwasserstoffen in der Atmosphäre, was sich auf die Häufigkeit von giftigem Benzol und Ozon auswirkte, auch in Gebieten, die zuvor nicht stark von dieser Luftverschmutzung betroffen waren.

Infolgedessen gab es in den letzten Jahren einen Anstieg der Forschung, um das Ausmaß der Emissionen aus gefrackten Öl- und Gasquellen zu ermitteln – in der Branche als „unkonventionelle“ Quellen bezeichnet. Während viele Diskussionen stattgefunden haben umgebene Methanemissionen, einem Treibhausgas, wurde den Luftgiften weniger Aufmerksamkeit geschenkt.

Upstream-Emissionen

Fracking ist ein Begriff, der bei seinen Gegnern und Befürwortern starke Emotionen hervorrufen kann. Tatsächlich handelt es sich um eine Kombination von Techniken, einschließlich hydraulischer Frakturierung, die es Bohrern ermöglicht hat, Kohlenwasserstoffe aus Gesteinsformationen zu gewinnen, deren Gewinnung früher nicht rentabel war.

Bohrer zertrümmern Schichten von Schiefergestein mit Hochdruckwasser, Sand und Chemikalien, um den Fluss von Kohlenwasserstoffen aus einem Bohrloch in Gang zu setzen. Der hydraulische Fracking-Prozess selbst ist, abgesehen von seinem hohen Wasserbedarf, möglicherweise der Schritt mit der geringsten Umweltbelastung entlang der gesamten Betriebskette der Bohrung nach Kohlenwasserstoffen. Die relevanteren Umweltauswirkungen sind wohl die Abwasserbehandlung und -entsorgung sowie die Freisetzung von Dämpfen aus der Lagerung und Verteilung von Öl und Gas.

Die Produktion, Verteilung und Verwendung von Kohlenwasserstoffen hat schon immer zu gewissen Emissionen in die Luft geführt, entweder direkt durch (beabsichtigte oder versehentliche) Lecks oder bei unvollständiger Verbrennung von Kraftstoffen. Durch Vorschriften und technologische Innovation haben wir es jedoch geschafft reduziert diese Quelle in den letzten 30 Jahren dramatisch, etwa um den Faktor 10.

Mit einer Infrarotkamera aufgenommene Videos zeigen Gase, die aus Lagertanks, Ventilen und anderen Geräten der Öl- und Gasindustrie austreten.

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

Doch überall dort, wo Kohlenwasserstoffe produziert werden, raffiniert oder gelagert, wird es einige Schadstoffemissionen geben. Im Zeitalter des Frackings wurden die Großbetriebe an konventionellen Bohrstandorten durch ersetzt Hunderte von Brunnenpads prägen die Landschaft. Für jede dieser Anlagen ist der Transport von Wasser, Chemikalien und Ausrüstung zu und von diesen Anlagen sowie die Entfernung von Abwasser erforderlich, und keine ist so reguliert wie jede größere Anlage.

Infolgedessen hat die unkonventionelle Produktion nicht nur zu einem Anstieg des Lkw-Verkehrs und den damit verbundenen Emissionen in Schiefergebieten geführt, sondern auch zu einem Anstieg geführt erneuerte Quelle für Kohlenwasserstoffe. Sie gelangen durch Lecks an Ventilen, Rohren, Abscheidern und Kompressoren oder durch Abluftöffnungen an Tanks in die Atmosphäre. Zusammen mit Stickoxide Emissionen, hauptsächlich von Dieselmotoren in Lastkraftwagen, Kompressoren und Bohrinseln, können diese Kohlenwasserstoffe erhebliche Mengen schädlicher, Ozon in Bodennähe Während der Tageszeit.

Herausforderungen bei der Messung

Im Jahr 2011 wurde dies in einem Artikel argumentiert Methanemissionen aus unkonventionellen Quellen im Vergleich zur konventionellen Öl- und Gasexploration wurden deutlich unterschätzt. Forscher begannen, die Kohlenwasserstoffemissionen aus Fracking-Vorgängen ernsthaft zu untersuchen. Und so ist seit 2013 eine umfangreiche Literatur entstanden, die sich größtenteils auf Methanemissionen konzentriert, den Hauptbestandteil von Erdgas und ein starkes Treibhausgas.

Wissenschaftler haben auf Satelliten und andere Methoden zurückgegriffen, um Methanemissionen zu messen, die in Gebieten mit Öl- und Gasproduktion höher sein können. NASA, CC BY

Die EPA verfolgt die Methanemissionen in ihrem Treibhausgasinventar, aber die Zahlen basieren auf Schätzungen, die in den 1980er und 1990er Jahren entwickelt wurden, und werden durch Berechnungen und Selbstauskünfte der Branche zusammengestellt.

In der Tat, beides Satellit und atmosphärische Messungen deuten darauf hin, dass die EPA-Schätzungen die tatsächlichen Methanemissionen um bis zu den Faktor zwei unterschätzen könnten. Und wenn dies auf Methan zutrifft, werden wahrscheinlich auch die mitemissionten Kohlenwasserstoffgase unterschätzt.

Ozonbildung

Wie in vielen solchen Fällen gibt es Nuancen.

Luftmessungen der NOAA deuten darauf hin, dass die EPA-Methanschätzungen möglicherweise auf ältere, ausgereifte Schiefergebiete anwendbar sind, in denen hauptsächlich Erdgas gefördert wird. In jüngeren Schiefergebieten, die neben Erdgas auch große Mengen Öl fördern, wie etwa Bakken in North Dakota, ist das jedoch nicht der Fall. Allein die Emissionen des Bakken können so groß sein, dass sie für etwa die Hälfte der erneuerten Emissionen verantwortlich sind Anstieg des atmosphärischen Ethans in der nördlichen Hemisphäre seit Beginn des Fracking-Booms.

Ebenso unsere eigenen Studien für die Eagle-Ford-Schiefer in Süd-Zentral-Texas deuten darauf hin, dass die Kohlenwasserstoffemissionen höher sind als derzeit geschätzt. Dies erhöht das Potenzial für die regionale Ozonbildung, da diese Kohlenwasserstoffe in der Atmosphäre in Gegenwart von Stickoxiden oxidiert werden. Und da der nationale Luftqualitätsstandard für Ozon kürzlich auf 70 Teile pro Milliarde gesenkt wurde, mit Ozon in San Antonio Die Auswirkungen der Emissionen von Schieferkohlenwasserstoffen sind nicht unbedeutend, da der Eagle Ford in Windrichtung nahe dem alten Schwellenwert von 75 ppb tendiert.

Die Ozonprobleme in San Antonio sind kein Einzelfall. In einige Gegendenjahrzehntelange Fortschritte bei der Ozonluftqualität sind ins Stocken geraten; in anderen, insbesondere der Uintah-Becken in Utah, eine neues Ozonproblem ist aufgrund der Emissionen der Fracking-Industrie entstanden.

Benzol

Abgesehen von den Auswirkungen auf die Ozonentwicklung hat der Anstieg der Kohlenwasserstoffemissionen auch zum Wiederaufleben eines Luftgifts geführt, von dem man annimmt, dass es in den USA der Vergangenheit angehört: Benzol. Im Gegensatz zu Ozon, das umfassend überwacht wird, ist dies bei Benzol nicht der Fall. Da es jedoch bekannt ist Karzinogen, es ist seit langem auf dem Radar der Aufsichtsbehörden.

In städtischen Gebieten wurden in den 1er und 1970er Jahren routinemäßig über 80 Teil pro Milliarde gemessen, städtische Umgebung Die Benzolkonzentration ist gesunken 5-10 Prozent pro Jahr, ähnlich wie bei anderen Luftschadstoffen, in den letzten 20 bis 30 Jahren. An über 1.5 Prozent der Standorte, an denen Benzol regelmäßig überwacht wird, liegt der jährliche durchschnittliche Benzolgehalt mittlerweile unter 90 Teilen pro Milliarde. Allerdings befinden sich nur wenige solcher Überwachungsstationen in oder in der Nähe von Schiefergebieten.

Hoher Benzolgehalt in Schiefergebieten, wie z in der Nähe von Bohrinseln im Barnett-Schiefer in Texas, wurden zu Beginn des Fracking-Booms aufgezeichnet, aber bis heute sind nur wenige kontinuierliche Luftüberwachungsdaten verfügbar, und vor dem Fracking-Boom gab es praktisch keine Vergleichsdaten.

Während die Benzolkonzentration im Allgemeinen unter den Werten liegt, über die sich die Texas Commission on Environmental Quality (TCEQ) Sorgen machen würde, wird deutlich, dass die Konzentrationen in ländlichen Schiefergebieten gestiegen sein müssen.

Unsere Fingerabdruckanalyse Daten aus dem Jahr 2015 des neuesten Luftmonitors in Karnes City, Texas, im Zentrum des Eagle-Ford-Schiefers, deuten darauf hin, dass weniger als 40 Prozent des Benzols immer noch mit Abgasemissionen zusammenhängen, seiner ehemals dominanten Emissionsquelle. Stattdessen stehen mittlerweile über 60 Prozent im Zusammenhang mit verschiedenen Öl- und Gasexplorationsaktivitäten, einschließlich der Emissionen von Gasabfackeln.

Studien von Colorados und Texas zeigen, dass erhöhte Benzolwerte in Schiefergebieten eindeutig mit anderen Kohlenwasserstoffgasen korrelieren, die bei der Öl- und Gasexploration freigesetzt werden.

Auswirkungen auf die Gesundheit

Während Ozon in einer Region relativ gleichmäßig verteilt ist, entstehen Primäremissionen von Benzol und anderen Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe werden in der Luft in der Nähe von Quellen in höheren Konzentrationen vorliegen. Während die meisten Ozonüberwachungsstationen für ein größeres Gebiet durchaus repräsentativ sind, liefert die Überwachung von Benzol weit entfernt von seinen Hauptquellen in Schiefergebieten kein repräsentatives Bild.

Die Risiken für Menschen, die in Schiefergebieten leben, sind erhöht durch ihre Nähe zu Brunnenflächen. Laufende Gesundheitsforschung hat ergeben, dass bestimmte geringfügige gesundheitliche Auswirkungen wie z Sinusitis, Migräne und Müdigkeit, aber auch Hospitalisierungsraten und sicher Geburtsschäden, sind erkennbar mit der Bohrlochdichte eines Gebiets oder der Entfernung eines Hauses zu Öl- und Gasbohrlöchern als Indikator für die Exposition verbunden, was eine detailliertere Untersuchung erfordert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Schieferboom eine neue Quelle großflächiger, diffuser Kohlenwasserstoffemissionen geschaffen hat, die sich negativ auf den Schadstoffgehalt in der Luft auswirken. Obwohl die Auswirkungen subtil sind, traten sie in Gebieten auf, in denen es im Allgemeinen keine Überwachung der Luftschadstoffe gab, was Schätzungen von Trends schwierig machte.

In vielen Fällen können diese Schadstoffe durch vernünftige Emissionsminderungsmaßnahmen und einige Unternehmen reduziert werden setzen or planen zu setzen gute Praxis vorhanden. Dennoch ist ein anhaltendes Wachstum der Fracking-Branche sowie Pläne dazu zu verzeichnen Vorschriften zu Methanemissionen aufheben wird die hohen Kohlenwasserstoffemissionen und die damit verbundenen regionalen Ozonprobleme nicht lindern.

Über den Autor

Gunnar W. Schade, Associate Professor für Atmosphärenwissenschaften, Texas A & M Universität

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

Bücher zum Thema:

at InnerSelf Market und Amazon