미국의 수압파쇄가 환경에 미치는 영향

Environmental impact of hydraulic fracturing in the United States
잠재적인 환경적 영향을 보여주는 셰일 가스 유압 파쇄의 개략적 묘사.

대중의 우려의 유압 파쇄 공법의 미국에서 환경 영향 이슈가 되어왔다, 그리고 땅과 표면 물의 오염, 메탄 emissions,[1]대기 오염, 가스와 수압 파쇄 공법을 화학 물질과 radionuclides의 표면에 이동, 고형 폐기물의 잠재적 미숙해, 꺽꽂이 순, inc.을 포함한다rea인간과 생태계 건강에 미치는 지진과 관련 [2][3]효과 연구는 인간의 건강에 영향을 미친다는 것을 밝혀냈다.[4][5] 지하수 오염과 인스턴스의 많은 화학적, 물리적 그리고 임신·출산 결과와 같은 심리 사회적 해이, 편두통 두통, 축농증, 심각한 피로, 천식 exacerbations과 심리적 stre의 확인을 포함한 우물 케이싱 실패와 불법 처리 practices,[6]때문에 문서화되어 있다.ss물 안전 규제 반대론자들은 유압 파쇄가 식수 오염을 초래한 적이 없다고 주장하지만,[8] 추가적인 부정적인 영향을 피하기 위해 규제와 안전 절차를 준수해야 한다.[7][9]

빠르면 1987년에 미국 환경보호국(EPA)의 연구원들은 유압 파쇄가 지하수를 오염시킬 수 있다는 우려를 표명했다.[10] 이듬해 미국에서 수압파쇄술이 성장하면서 우려의 목소리가 커졌다. 2007년 과학 작가 발레리 브라운은 "에너지 개발에 관련된 많은 화학물질에 대한 대중 노출은 향후 몇 년 동안 증가할 것으로 예상되며 불확실한 결과를 가져올 것"이라고 썼다.[3] 의회는 2010년에야 EPA에 프래킹이 환경에 미치는 영향에 대한 완전한 연구를 실시할 것을 요청했다.[11] 연구는 계속 진행 중이지만 EPA는 2012년 12월 진행상황 보고서를 발표하고 2015년 6월 안전 점검과 코멘트를 위한 최종 초안 평가 보고서를 발표했다.[12]

대기질 및 메탄 방출

우물에서 나오는 메탄 방출은 지구 온난화에 대한 우려를 불러일으킨다. 미국 서부 포 코너스 지역 상공에는 2,500 평방 마일 길이의 메탄 플룸이 있다. 플룸의 크기는 NASA 연구원 크리스티안 프랑켄베르크가 언론에 "신호가 진짜인지 확신할 수 없었다"[13]고 보도할 정도로 컸다. NASA에 따르면, "이번 연구의 주요 저자인 앤아버 미시간 대학의 에릭 코트는 연구 기간이 고온지점 근처에서 프래킹이라고 알려진 수압 파쇄의 광범위한 사용보다 앞서 있다고 지적했다. 이는 메탄 배출이 프래킹에 기인하지 말고 국내에서 가장 활발한 석탄베드 메탄 생산지역인 뉴멕시코 산후안 분지의 천연가스 생산과 가공장비 누출에 기인해야 한다는 것을 의미한다.[14]

또 다른 우려사항은 휘발성 유기화합물(VOC), 오존과 같은 수압파쇄 화학물질과 장비의 배출과 관련이 있다. 2008년 와이오밍주 수블렛카운티의 시추장 인근 대기 중 오존 농도는 전국 대기질 기준(NAAQS) 75ppb를[15] 상회하는 경우가 많았으며 125ppb까지 높은 것으로 기록돼 왔다.[citation needed] 텍사스 DISH에서는 이황화물, 벤젠, 실로네, 나프탈렌의 상승된 수치가 압축기 스테이션에서 방출되고 있다.[16] 시추장비 밀집지역인 콜로라도주 가필드 카운티에서는 20042006년 사이 VOC 배출량이 30% 증가했다.[3]

미시간대 연구진이 마르셀루스 셰일, 이글 포드 셰일 연극의 유압파쇄장비에서 발생하는 배출량을 분석한 결과 유압펌프가 유압파쇄기 비행대 전체 배출량의 약 83%를 차지한다는 결론을 내렸다. NOx 배출량은 3,600–5,600 lb/job, HC 232–289 lb/job, CO 859–1416 lb/job, PM 184–310 lb/job 사이였다. 수압파쇄펌프의 연료효율성이 개선되면 배출량을 줄일 수 있다.[17]

2012년 4월 17일, EPA는 수압적으로 파열된 천연가스 유정에 대한 첫 번째 연방 공기 표준을 포함하는 청정 공기법에 의해 요구되는 비용 효율적인 규정을 발표했다.[18] 최종 규칙은 매년 11,000개 이상의 새로운 유압 파열 가스 유정으로부터 VOC 배출량을 95% 가까이 감소시킬 것으로 예상된다. 이러한 감소는 주로 공기 중으로 빠져나가는 천연 가스를 포착하고 그것을 판매 가능하게 하는 것을 통해 달성될 것이다. 이 규칙들은 또한 암을 비롯한 다른 심각한 건강 영향과 강력한 온실 가스인 메탄의 배출을 유발하는 것으로 알려져 있거나 의심되는 공기 독소를 줄일 것이다.[18]

2014년 4월 국립과학원 회보에서 발표된 연구는 "마르셀루스 형성의 펜실베이니아 남서부에 있는 셰일가스 유정의 넓은 지역에 메탄의 상당한 지역적 흐름을 확인했으며 메탄 방출량이 높은 여러 패드를 추가로 확인했다. 이 셰일가스 패드들은 시추 과정에서 확인되었는데, 이전에는 높은 메탄 방출과 관련이 없었던 사전 생산 단계였습니다."[19] 연구는 "시추 단계에 있다고 결정된 7개의 웰 패드에서 이 운영 단계에 대한 미국 환경보호청 추정치보다 2~3배 더 큰 34 g CH4/s의 대형 방출이 관찰되었다. 총 유정 수의 최대 1%를 나타내는 이러한 유정 패드로부터의 방출은 관측된 지역 유량의 4~30%를 차지한다. 천연가스 생산으로 인한 메탄 배출의 모든 출처를 파악하고, 이러한 배출이 발생하는 이유를 확인하고, 기후 및 대기 화학적 영향을 평가하기 위해서는 더 많은 작업이 필요하다."[19]

펜실베니아 남서부의 수압파쇄장치에 대한 이틀간의 공중조사 결과, 메탄의 플럼을 방출하는 시추작업은 EPA가 시추 단계에서 기대하는 비율의 100-1,000배 정도 되는 메탄의 양을 방출하는 것으로 밝혀졌다.[20]

하워스는 2019년 북미 지역에서 셰일가스 생산량이 증가하면서 최근 지구 대기 메탄 증가가 크게 기여하고 있다고 결론을 내렸다.[21] 하워스의 아이디어와 관점은 르완(2020)[22]의 비판적 논평으로 논란이 되고 있으며, 대기 메탄에 대한 2019년 검토 논문(Turner et al., PNAS 2019)[23]과 안정적 동위원소를 사용한 두 개의 이전 논문(Schaefer et al., Science 2016;[24] Schwietzke et al., Nature 2016[25])을 포함한 다른 논문들과 대립하고 있다.

물 문제

2015년 EPA 유출 사고 보고서

2015년 5월, EPA는 수압파쇄와 관련된 유출에 대한 데이터를 위해 다양한 주 및 산업 출처의 유출 데이터를 검토한 보고서를 발표했다.[26] 연구에서 검토된 전체 보고서 중 1%(457개)는 유압파쇄와 관련이 있는 것으로 확인되었고 66%는 관련이 없으며 33%는 유출이 유압파쇄와 관련이 있는지 여부를 판단할 수 있는 불충분한 데이터가 보고되었다. 324건의 사건에서 유출된 액체는 분류된 환경 수용체에 도달한 것으로 보고되었다: 지표수 67%, 토양 64%, 지하수 48%.

보고서의 기타 주요 유출 수치:

  • 중앙분리대 유출량 730갤런
  • 플로우백/생산된 물에서 유출된 가장 많은 수 및 부피
  • 유출된 총 액수 230만 갤런
  • 48만 갤런의 유체 회수
  • 160만 갤런의 액체가 발견되지 않음
  • 액체를 알 수 없음(복구 보고되지 않음) 25만 갤런
  • 가장 많은 양의 유출은 사람의 실수 150(33%)에 의한 것이며, 가장 많은 양의 유출된 액체는 150만 갤(64%) 용기의 고장으로 인한 것이었다.

이 보고서는 EPA 누출 데이터 보고서의 내용에서 직접 다루지는 않았지만 안전 점검을[27] 위해 현재 열려 있는 전체 유압 파쇄수 보고서에서 인용되었다. 수 차례, 유압 파쇄, 유출의 원인, 유출에 대한 대응 사이의 연관성은 누락되거나 보고되지 않은 데이터로 인해 알려지지 않았거나 확실하지 않았다. 이는 특히 수질과 같은 주요 건강 결정요인에 영향을 미칠 가능성이 높은 환경 안전 실천요강의 구현을 더 잘 안내하기 위해 추적 개선 보고를 보다 완전하게 보고하고 표준화할 필요가 있음을 강조한다.

물 사용량

수압파쇄술은 유정당 120만~350만 갤런(4,500~13,200m3)의 물을 사용하며 대형 프로젝트는 최대 500만 갤런(19,000m3)을 사용한다. 우물 굴절 시 추가 물을 사용한다.[28][29] 평균적인 우물은 수명에 걸쳐 300만에서 800만3 갤런의 물을 필요로 한다.[29][30][31][32] 펜실베이니아에서 셰일 붐이 시작되던 2008년과 2009년, 수압파쇄술은 마르셀루스 셰일 상공 지역의 연간 물 사용량 중 6억 5천만 갤런(250만 m3/a)(0.8%)을 차지했다.[30][31][33] 그러나 2008년부터 2011년까지 연간 유정 허가 건수는 5배[34], 유정 출발 건수는 17배 이상 증가했다.[35]

주정부 기반의 시민 지원 환경보호단체인 환경아메리카에 따르면, 물을 얻기 위해 석유와 가스를 가지고 경쟁하는 농민들의 우려가 있다고 한다.[36] Ceres의 보고서는 콜로라도 우물의 92%가 수압이 매우 높은 지역(즉, 사용 가능한 물의 80% 이상이 농업, 산업 및 도시 용수에 이미 할당되어 있는 지역)에 있었고 텍사스 우물의 51%가 있었기 때문에 수압파쇄의 성장이 텍사스와 콜로라도에서 지속 가능한지 의문을 제기한다.s는 높은 수압 또는 매우 높은 수압 지역에 있었다.[37] 텍사스의 Banhart에서는 수압파쇄를 위한 집중적인 물 사용 때문에 지역사회에 공급하는 대수층이 말라버렸다.[38] 2013년, 텍사스 철도 위원회는 텍사스 유압식 파쇄 작업자들이 유압식 파쇄 공정에서 사용되는 물을 보존하도록 장려하기 위해 새로운 유압식 파쇄 물 재활용 규칙을 채택했다.[39]

농업에 대한 결과는 북미에서 이미 관찰되었다. 가뭄에 취약한 미국의 일부 지역에서는 농부들이 수자원의 사용을 위해 벼락치기 산업자들과 경쟁하고 있다.[40] 텍사스주와 뉴멕시코주 바넷 셰일 지역에서는 프래킹의 물줄기가 빠지면서 식수정이 말라붙었고, 주거용과 농업용으로 사용되는 대수층에서 물을 빼냈다.[40] 농부들은 수자원에 대한 압력의 결과로 텍사스와 뉴멕시코에서 우물이 마르는 것을 보아왔다. 예를 들어 뉴멕시코주 칼스바드에서 말이다.[40] 농업 공동체들은 이미 그 문제 때문에 수도 가격이 오르는 것을 목격했다. 콜로라도주 북수보전지구에서는 물을 할당하기 위해 경매가 조직되었고 가격은 2010년 22달러에서 2012년 초 28달러로 올랐다.[40]

주입액

수압파쇄유체에는 프로판트, 다양한 화학물질, 때로는 방사성핵종 추적기가 포함된다. 다수가 일반적이고 일반적으로 무해한 반면, 미국에서 사용되는 일부 첨가제는 발암물질로 알려져 있다.[2] '안전한 식수법'에 따라 규제되거나 '위험한 대기오염물질'로 등재된 인간 발암물질이 650개 이상 함유된 유압파쇄제품 중 650개가 넘는 것으로 나타났다.[2] 2005년과 2009년 사이에 279개 제품은 산업안전보건청(OSHA)에 "수용" 또는 "영업비밀"로 나열된 최소 한 개의 구성요소를 필요로 했다. 선반에서 제품을 산 회사들은 재료를 알지 못하는 경우가 많았다.[2] 독점적 구성요소의 정체를 알지 못하면 규제 당국은 이들의 존재 여부를 시험할 수 없다.[clarification needed] 이는 정부 규제 당국이 수압 파쇄에 앞서 물질의 기준 수준을 설정하고 이러한 수준의 변화를 문서화하는 것을 방지하므로, 수압 파쇄가 이러한 물질로 환경을 오염시키고 있다는 것을 증명하기가 더욱 어려워진다.[41]

지하수보호협의회는 석유 및 가스 무역 단체와 미국 에너지부(DOE)가 후원하는 유압 파쇄 유체를 위한 온라인 자발적 공개 데이터베이스인 FracFocus.org을 출범시켰다. 그 사이트는 포함되지 않은 독점 정보와 관련된 회의론에 부딪혔다.[42][43] 일부 주에서는 유동성 공시를 의무화하고 FracFocus를 공개 도구로 포함시켰다.[44][45]

지하수 오염

프래킹과 지하수 오염의 관계를 파악하기 위한 심층적인 연구는 희박하지만, 프래킹이 셰일 시추 과정에 사용되는 화학물질 때문에 지하수 오염에 기여했다는 증거가 제시되지만, 수천 피트의 먼지와 암석이 천연가스 퇴적물과 지하수 공급을 분리하기 때문에, 이는 다음과 같다.그리고 다른 오염 물질도 기여할 수 있으며, 프래킹과 지하수 오염 사이의 절대적인 관계를 결정하기 어렵다.[46]

2009년, 전국의 주 규제 당국은 각각의 관할 구역에서 수압 파열로 물이 오염되는 것을 본 적이 없다고 말했다.[47] 2011년 5월 EPA 관리자 Lisa P. 잭슨은 상원 청문 위원회에서 EPA가 수압파쇄 과정 자체가 물을 오염시킨 곳에서 오염에 대한 결정적인 결정을 내린 적이 없다고 증언했다.[48] 그러나 2013년까지 CDC의 비공통성 질병, 부상 및 환경 보건 부국장 로빈 이케다 박사는 EPA가 여러 현장에서 오염을 문서화했다고 의회에 증언했다.[49]

오염사고

  • 1987년 초에 웨스트 버지니아 주 잭슨 카운티에 있는 제임스 파슨의 우물물에 균열 유체 침투를 나타내는 EPA 보고서가 발표되었다. 카이저 탐사광업회사가 뚫은 우물은 파슨 씨의 우물이 생산하던 지하수를 오염시킬 수 있는 통로를 만드는 골절을 유도한 것으로 드러났다.[10] 의회가 주관하는 EPA는 2010년 3월 수압파쇄와 관련된 수질오염 주장을 검토하겠다고 발표했다.[50] 전직 EPA 직원들에 따르면, 당시 EPA는 연구가 진행되는 동안 프래킹의 일시 중단을 요구할 계획이었지만, 정부는 관계자에게 보낸 서한에서 그러한 권고안을 삭제했다.[51]
  • 2006년에는 와이오밍주 클라크의 가스 유정으로부터 700만 입방피트(20만 m3)가 넘는 메탄이 방출되었고 인근 지하수는 특히 탄화수소 화합물과 벤젠에 오염된 것으로 밝혀졌다.[52][53]
  • 조사는 2009년 새해 첫날 펜실베이니아주의 한 우물에서 폭발한 이후 시작되었다. 주 조사 결과 카봇석유화학은 "가연성 가스가 이 지역의 지하수 공급원으로 빠져나가는 것을 허용했다"[54][55]고 밝혔다. 비소, 바륨, DEHP, 글리콜 화합물, 망간, 페놀, 메탄, 나트륨이 우물에서 허용되지 않는 수준에서 발견되었다.[56] 펜실베이니아주는 2010년 4월 펜실베이니아 디목 타운쉽에서 14가구의 식수 오염원으로 추정되는 우물을 연결할 때까지 캐벗 석유 가스공사가 주 전체에서 추가 시추를 금지했다.[57] 캐벗 석유 가스 또한 영향을 받는 유정에 완화 시스템이 설치될 때까지 주민들에게 재정적인 보상과 대체 용수 공급원을 제공하도록 요구되었다.[56] 그러나 회사는 "다이목의 어떤 이슈도 유압파쇄와 관련이 있다"[58][59][60]고 부인하고 있다. 2012년 5월 EPA는 가장 최근의 "시료채취 세트에서 EPA가 추가 조치를 취할 이유를 제공하는 오염물질의 수준이 나타나지 않았다"고 보고했다. 메탄은 한 우물에서만 발견되었다.[61] 카봇은 메탄가스가 이미 존재한다고 주장했지만, 주 규제당국은 카봇의 유압파쇄 활동에서 나온 증거로서 화학적 지문 감식을 인용했다.[62] EPA는 회사 및 주의 이전 데이터에서 오염물질의 수준을 보인 4개의 우물을 다시 샘플링할 계획이다.[61]
  • 와이오밍 파빌리온의 가스전 인근 주민들의 수질에 대한 불만이 EPA 지하수 조사를 촉발했다. 2011년 12월 8일자 EPA 초안 보고서에 따르면 구덩이 인근 지표수의 오염물질이 오염원임을 밝혀냈으며, 보고서가 발표될 무렵 회사는 이미 구덩이에 대한 교정조치를 시작했다.[63] 보고서는 또 지하수에 "수압파쇄 등 가스 생산 관행과 관련된 보상"이 포함되어 있다고 밝혔다. 개별 데이터 집합에 대해서는 대체 설명이 신중하게 검토되었다. 그러나 다른 증거 라인과 함께 고려할 때 이 데이터는 수압 파쇄에 의해 설명될 수 있는 지하수에 대한 영향을 나타낸다.[63] 독성물질등록청은 오염된 우물의 소유주들이 음용과 조리, 샤워 시 환기 등을 위해 대체 용수원을 사용하도록 권고했다. 엔카나는 대체 용수 공급에 자금을 대고 있다.[64] 주정부 및 업계 수치는 EPA의 연구 결과를 거부했다.[65] 2012년에 미국 지질 조사, EPA를 우물의 추가적인 샘플링을 담당하고 6월 2013년 메탄, 에탄, 디젤 화합물과 phenol,[66]의 증거를 발견했다 파빌리온( 다른 잘은 미국 지질 조사소에 어울리지 않은 물 샘플을 수집하는 것으로 고려했다)근처에 두개 EPA감시 우물의 시험, EPA는 investi 닫는다고 발표했다.ga파빌리온에서, 그리고 그것의 예비 2011 연구의 동료 검토를 끝내거나 구하지 않았다. 추가 조사는 와이오밍 주에 의해 이루어질 것이다.[67]
  • 또한, 물 샘플의 오염을 테스트하기 위해 사용되는 실제 실험실은 유압 파쇄에 사용되는 화학 물질에 대한 테스트에 적합하지 않은 것으로 보고되었다. 이 실험실은 슈퍼펀드 프로그램과 슈퍼펀드 사이트를 청소하는 데 사용되었지만, 이 실험실은 화학 약품 파쇄 테스트에 적합하지 않아 의심스럽다.
[68] 

플로우백 및 생산된 물

플로우백은 유정 커미셔닝 동안 오일, 가스, 브라인과 함께 표면으로 다시 흐르는 주입된 파쇄 액의 부분이다. 이 공정은 일반적으로 시간이 다르지만 1주일이 걸린다. 미국 내 흐름백의 약 90%는 깊은 EPA 면허 Class II 폐기 에 폐기되며, 나머지 10% 미만이 재사용, 증발, 관개용으로 사용되거나 NPDES 허가 하에 표면 스트림에 방류된다. 2012년에 연구된 9개의 석유 및 가스 생산국 중 지하주입 처리는 6개의 활성 폐기물 처리 우물만 있었던 펜실베니아를 제외한 모든 주에서 단연 우세했다.[69] 캘리포니아, 버지니아, 오하이오 주에서는 지역 지표수와 지표수 저수지의 오염 가능성을 보여주는 전조인 플로우백의 불법 투기 사례가 있었다.[70] NPDES 허가 없이 석유와 가스를 생산한 물을 표면 하천으로 배출하는 것은 연방 범죄다.[71] 정수처리 작업을 통한 배출은 연방 클린워터법 및 해당 NPDES 허가 조건을 준수해야 하지만 EPA는 대부분의 정수처리 작업이 플로우백을 처리하도록 설정되어 있지 않다는 점에 주목했다.[72]

펜실베이니아 주에서는 수년 동안 생산된 석유와 가스가 치료와 방류를 위해 허가받은 수처리공사에 의해 받아들여졌으나 2000년 이후 마르셀루스 셰일 우물이 확산되면서 그 양이 크게 늘어났다. 2010년 펜실베니아 환경보호부(DEP)는 새로운 처리장에서의 표면수 방출을 250 mg/l로 제한했다. 염화물 제한은 라듐과 같은 다른 오염물질도 제한하도록 설계되었다. 기존 정수장은 '그랜더파티드'로 배출농도가 여전히 높아졌지만 석유·가스 사업자는 그랜드파우더 처리장으로 폐수를 보내는 것이 금지됐다.[73]

한 듀크대 연구진은 "마르셀루스[셰일] 우물은 기존 천연가스 우물에 비해 회수된 단위 가스당 폐수(약 35%)가 현저히 적다"[74]고 보고했다. 콜로라도에서는 지표면 하천으로 배출되는 폐수의 양이 2008년부터 2011년까지 증가했다.[75]

지표수 오염

유압 파쇄는 유정 현장의 우발적인 유출이나 기존 수처리 작업을 통한 유량 방출로 지표수 수질에 영향을 미칠 수 있다. 의회가 주관하는 EPA는 2010년 3월 수압파쇄와 관련된 수질오염 주장을 검토하겠다고 발표했다.[50] CDC국립환경보건센터독성물질 질병등록기관의 크리스토퍼 포티어 소장은 수압파쇄가 음용수에 미치는 영향을 조사하려는 EPA의 계획 외에도 우물에서 나오는 폐수가 흐를 수 있는지 여부를 결정하기 위한 추가 연구를 실시해야 한다고 주장했다.그들이 먹는 사람이나 동물과 야채들.[76] 미국의 한 의사 단체는 그러한 연구가 실행될 때까지 인구 밀집 지역의 수압 파쇄에 대한 모라토리엄을 요구했다.[77][78]

그러나 다른 이들은 미국 연방법에 따라 수압파쇄에 대한 배제와 면제를 지적한다. '할리버튼 허점'으로도 알려진 2005년 에너지정책법의 일환으로 수질오염방지법에 면제조치가 내려졌다. 이러한 면제 조항은 건설 활동의 정의의 일부로 "석유 및 가스 탐사, 생산, 공정 또는 처리 운영 및 전송 시설"을 포함하는 가스 및 석유 건설 활동으로부터의 폭풍우 유출이 포함되었다.[79] 안전한 식수법 개정안은 지하주입의 정의가 수반되었다. 수압파쇄와 관련된 지하주입은 디젤 연료를 사용하는 경우를 제외하고는 수질오염방지법이 적용되었다.[80]

수압파쇄기술을 이용한 석유와 천연가스 시추의 증가는 미국 각 지역을 중심으로 꾸준히 진행되고 있지만, 수압파쇄액이 함유된 시추공정을 거쳐 모인 폐수의 정비는 뒤처지고 있다.[81] 펜실베이니아주에서는 폐수처리시설을 제대로 규제할 수 있는 자원이 확보되지 않았다고 보고해 규정에 의해 요구된 2년 마다가 아닌 20년마다 시설을 점검했다.[81]

폐수의 양과 폐수를 처리하기 위한 하수 공장의 준비되지 않은 것은 펜실베니아에서 이슈가 되고 있다.[82][83] AP통신은 DEP가 2011년부터 AP통신 등 통신사에 시추 관련 불만 정보를 제공하는 데 강력히 저항했다고 보도했다.[84] 폐브린이 기존 폐수처리장을 통해 지표수로 배출되면 보통 브라인 내 브롬화물은 포획되지 않는다. 비록 그 자체로 건강상의 위험은 아니지만, 펜실베니아 서부에서는 지표수를 사용하는 일부 하류 식수 처리 공장에서 2009년과 2010년에 브롬화 삼할로메탄의 증가를 경험했다. 염소 처리 과정의 바람직하지 않은 부산물인 삼할로메탄은 염소가 원천수에서 용해된 유기물과 결합하여 삼할로메탄 클로로포름을 형성한다. 브롬은 약간의 염소를 대신할 수 있으며, 브롬화 삼할로메탄을 형성한다. 브롬은 염소보다 원자량이 높기 때문에 브롬화 삼할로메탄으로 부분 변환하면 총 삼할로메탄의 무게에 의한 농도가 높아진다.[85][86][87]

방사능

유압적으로 파열된 유정과 관련된 방사능은 자연적으로 발생하는 방사성 물질과 유정에 유입된 방사성 추적기의 두 가지 원천에서 나온다. 석유·가스정 유정에서의 유류는 보통 2급 주입정 깊은 지하에서 처리되지만 펜실베니아에서는 유압파쇄작업으로 인한 폐수의 상당 부분이 공공하수처리장에서 처리된다. 많은 하수처리장은 주요 하천으로 배출되는 이 폐기물의 방사능 성분을 제거할 능력이 없다고 말한다. 그러나 업계 관계자들은 이러한 수준이 충분히 희석되어 공공의 건강에 해를 끼치지 않는다고 주장한다.[82]

2011년, 음용수 취수구에서 상류로 배출되는 수압파쇄폐수의 용존 라듐 수준은 최대 18,035 pCi/L(667.3 Bq/l)로 측정되었고,[88] 총 알파 농도는 최대 40,880 pCi/L(1,513 Bq/l)로 측정되었다.[82][88] 뉴욕타임스(NYT)는 EPA와 시추업계의 기밀 연구 결과 시추 폐기물의 방사능이 강과 다른 수로에서 완전히 희석될 수 없다는 결론을 내렸다고 보도했다.[89] 최근 듀크 대학의 한 연구는 2010년부터 2012년 가을까지 펜실베니아 폐수 처리 시설의 하류 물을 표본으로 추출했고, 하천 퇴적물에는 200배의 라듐 수치가 포함되어 있다는 것을 발견했다.[90] 지표수는 마르셀루스 셰일 형성의 바위와 같은 화학적 기호를 가지고 있었다. 이 시설은 2011년부터 마르셀루스 폐기물 처리를 부인했다. 2013년 5월 이 시설은 방사성 화합물, 금속, 염분을 제거하는 기술을 설치하기 전까지는 폐수 마르셀루스 셰일 형성을 수용하거나 배출하지 않기로 또 다른 협약을 체결했다.[91][92] 듀크의 연구에 따르면 '폐기물 처리 고형분/쓰레기'가 미국의 토양 라듐 폐기 규정을 초과했다고 한다.[91] 듀크 대학의 연구는 또한 라듐이 "방전 시 국소적으로 침전물에 흡수되어 축적되었다"[91]는 것을 발견했다.

뉴욕타임스는 2011년 펜실베이니아 DEP가 주유회사들에게 공공 정수처리시설로의 유량배출과 폐수 공급을 중단하라는 '규정이 아닌 요청'만 했다고 지적했다.[93] 그러나 DEP는 석유 및 가스 사업자에게 30일 동안 자발적으로 응할 수 있도록 했고, 그들은 모두 그렇게 했다.[73] 에드 렌델 주지사 밑에서 일했던 존 행거 전 펜실베이니아 DEP 장관은 주 전역의 도시 식수는 안전하다고 단언했다. 행거는 "오늘 펜실베이니아 수도꼭지에서 떨어지는 물방울 하나하나가 안전한 식수 기준을 충족한다"면서도 "환경론자들은 펜실베이니아 수처리공장이 수압파쇄수를 치료할 수 있는 시설이 갖춰져 있지 않았다고 진술한 것은 정확하다"고 덧붙였다.[94] 현 펜실베이니아 DEP 장관 마이클 크랜서 주지사 톰 코벳은 선거운동 기간 동안 모든 경쟁자들을 합친 것보다 [96]더 많은 백만 달러 이상의 가스 산업 기여금을 받은 것으로 관측되었지만,[95] 처리되지 않은 폐수가 주 수로로 배출되는 것은 "전혀 허구"라고 말했다.[97] 예고 없는 점검은 규제당국에 의해 이루어지는 것이 아니다: 그 회사들은 그들 자신의 유출 사실을 보고하고 그들 자신의 교정조치 계획을 만든다.[82] 최근 정부가 승인한 계획에 대한 검토 결과, 이 계획들이 법에 위반되는 것으로 나타났다.[82] 치료용 발전소는 여전히 방사성 물질을 제거하기 위한 설비가 갖추어져 있지 않고, 그 설비에 대한 시험도 요구되지 않는다.[82] 그럼에도 불구하고 2009년 미국 캘리포니아주 엘크 카운티에 있는 리드웨이구의 공공하수처리장은 식수 기준치의 275~780배로 라듐 등이 함유된 폐수를 배출했다. 그 발전소에서 방출되는 물은 방사능 수치에 대한 테스트를 받지 않았다.[82] 문제의 일부는 산업에서 생산된 폐기물의 증가가 규제 기관과 국가 자원을 앞질렀다는 것이다.[82] '안전한 음용수 기준'은 수압감쇄액이나 그 방사능 수준에 있는 것으로 알려진 많은 물질에 대해 아직 정해지지 않았으며,[82][failed verification] 그 수준은 공공 음용수 수질보고서에 포함되지 않았다.[98]

2009년 펜실베니아주에서 실시된 실험에서 수로에서 "방사선 수치가 상승했다는 증거는 발견되지 않았다"고 밝혔다.[99] 당시 방사선 우려는 긴급한 이슈로 보이지 않았다.[99] 2011년 뉴욕타임스는 천연가스 우물에서 나오는 폐수의 라듐이 펜실베이니아 강으로 방출되고 있다고 보도했으며,[82][100] 이러한 우물과 폐수 오염 수준의 지도를 편집했으며,[88] 일부 EPA 보고서는 결코 공개되지 않았다고 보도했다.[89] 문제에 대한 타임즈의 보도는 일부 비판을 받았다.[101][102] 펜실베이니아 주립대학이 펜실베니아와 버지니아의 수압파쇄현장을 조사한 2012년 연구에서는 수압파쇄 후 가스정류에서 역류하는 물에는 높은 수준의 라듐이 함유되어 있다는 것을 발견했다.[103]

2011년 이전에 펜실베니아 주의 플로우백은 공공 폐수 공장에 의해 처리되었는데, 공공 폐수 공장은 방사성 물질을 제거하기 위한 장비를 갖추지 않았고, 그에 대한 테스트가 필요하지 않았다. 그러나 업계 관계자들은 이러한 수준이 충분히 희석되어 공공의 건강에 해를 끼치지 않는다고 주장한다.[82][83] 2010년에 DEP 제한 표면수는 새로운 처리 공장에서 염화 250 mg/l로 배출된다. 이 제한은 라듐과 같은 다른 오염물질도 제한하도록 설계되었다. 기존 수처리장은 배출농도를 높일 수 있도록 했다. 2011년 4월 DEP는 파격적인 가스 사업자에게 대파처리장으로의 폐수송출을 자발적으로 중단할 것을 요청했다. PADEP는 운영자들이 이에 응했다고 보고했다.[73]

2013년 듀크 대학교의 연구는 2010년부터 2012년까지 펜실베니아 폐수 처리 시설에서 하류로 물을 샘플링했고, 하천 퇴적물에는 200배의 라듐 수치가 포함되어 있다는 것을 발견했다.[90] 지표수는 높은 염화물과 함께 마르셀루스 셰일 형성의 바위와 같은 화학적 기호를 가지고 있었다. 이 시설은 2011년 이후 마르셀루스 폐기물 처리를 부인했다. 2013년 5월 이 시설은 방사성 물질, 금속, 염분을 제거하는 기술을 설치하기 전까지는 마르셀루스 폐수를 수용하거나 배출하지 않기로 또 다른 협약을 체결했다.[91][92]

국립 재생 에너지 연구소, 콜로라도 대학교, 콜로라도 주립 대학교의 연구원들이 실시한 2012년 연구는 2008년부터 2011년까지 펜실베니아에서 지표수 방출을 통해 처리된 플로우백의 비율의 감소를 보고했다.[75] 2012년 말까지는 모농가헬라 강에서 브로민 농도가 이전 수준으로 감소했지만 알레게니 강에서는 높은 농도를 유지했다.[104]

자연발생 방사성물질

뉴욕타임스펜실베니아 강으로 방출되는 수압파쇄 폐수에서 방사능이 검출됐다고 보도했다.[82] 그것은 펜실베니아에 있는 200개 이상의 천연가스 우물에서 데이터를 수집했고 펜실베니아에 있는 천연가스 웰스의 유독성 오염이라는 제목의 지도를 게시했다. 타임스미국 환경보호청의 "절대 보고되지 않은 연구"와 "시추 산업에 의한 기밀 연구"를 인용, 시추 폐기물의 방사능이 강과 다른 수로에서 완전히 희석될 수 없다고 결론지었다.[89] 그럼에도 불구하고 2011년 초 현재 연방정부 및 주정부 규제당국은 시추 폐기물(대부분 물)을 수용하는 하수처리장에 방사능 검사를 요구하지 않았다. 2008년 시추 붐이 시작된 펜실베이니아에서는 하수처리장에서 하류로 유입되는 대부분의 음용수 취수장이 2006년 이전부터 방사능 검사를 받지 않고 있다.[82]

뉴욕타임스의 보도는[101] 비판을 받아왔고 한 과학 작가는 희석 관련 계산에 대한 신문의 발표와 설명을 문제 삼으며 문맥의 [105]부족이 기사의 분석을 비정보적인 것으로 만들었다고 비난했다.[102]

2011년 2월 a타임스 보도에 따르면 펜실베이니아주 179개 심해 가스정 중 116곳의 폐수가 '고준위 방사선을 함유하고 있다'고 돼 있지만, 물 공급업체가 '산발적으로만' 방사능 검사를 실시하도록 돼 있어 공공 음용수 공급에 미치는 영향은 알 수 없다.[106] 뉴욕포스트는 DEP가 2010년 11월과 12월 7개 하천에서 채취한 모든 시료에 대해 "정상적으로 자연적으로 발생하는 방사능의 배경수위 이하를 보였다"면서 "라듐 226과 228의 연방 음용수 기준 이하"이라고 보도했다.[107] 그러나 주정부가 적어도 한 강에서 채취한 시료(피츠버그 일부 지역의 식수원인 모농가엘라)는 폐수를 시추하는 것을 수용하는 하수처리장에서 상류로 가져갔다.[108]

방사성트레이서

방사성 추적기 동위 원소에는 간혹 수압 파쇄액이 주입되어 주입 프로필과 생성된 골절 위치를 결정한다.[109] 감마 방출 추적 동위원소를 함유한 모래는 골절을 추적하고 측정하는데 사용된다.[citation needed] 1995년 한 연구에 따르면 자극을 받은 유정 및 가스정 중 15% 이상에 방사능 추적기가 사용되었다고 한다.[110] 미국에서는 방사성핵종의 주입이 원자력규제위원회(NRC)에 의해 허가되고 규제된다.[111] NRC에 따르면, 가장 일반적으로 사용되는 추적장치로는 안티몬-124, 브롬-82, 요오드-125, 요오드-131, 이리듐-192, 스칸듐-46이 있다.[111] 국제원자력기구(IAEA)의 2003년 간행물은 위의 추적기 대부분이 자주 사용되는 것을 확인하고 망간-56, 나트륨-24, 테크네튬-99m, 은-110m, 아르곤-41, 제논-133도 쉽게 식별하고 측정하기 때문에 광범위하게 사용되고 있다고 밝히고 있다.[112] 2013년 필라델피아 음용수에 사용되는 하천에서 낮은 수준(음용수 기준 절대 초과되지 않음)이지만 지속적으로 요오드-131을 검출한 연구자 모임에 따르면 "작업장 참가자들은 필라델피아 선원수에서 131-I의 가능성이 있는 원천이 잔류물 131-I라고 결론 내렸다. 그러나 수압파쇄를 포함한 다른 잠재적 출처도 연구할 것을 제안했다.[113]

지진도

유압 파쇄는 일상적으로 민감한 기구를 제외하고는 감지하기에 너무 작은 미세 내진 이벤트를 발생시킨다. 이러한 미세 내진 이벤트는 종종 파쇄의 수평 및 수직 범위를 매핑하는 데 사용된다.[114] 그러나 2012년 미국 지질조사국(US Geological Survey)의 한 연구에 따르면 미국 중대륙의 M 3 3 지진의 "제거 가능한" 증가가 "현재 진행 중"이며 2001년에 시작되어 2011년에는 20세기 수준에 비해 6배 증가했다고 한다. 전체적인 증가는 콜로라도 남부의 라톤 분지(탄탄층 메탄 활동 지역)와 오클라호마 중남부, 아칸소 중부의 가스 생산 지역 등 몇몇 특정 지역의 지진 증가와 관련이 있다.[115] 분석 결과, 미국 지질조사국(USGS)은 이 증가가 "거의 확실히 인공적인 것"이라고 제시했지만, "USGS의 연구는 실제 유압 파쇄 과정이 체감지진의 직접적인 원인일 뿐이라는 것을 보여준다"고 지적했다. 이번 지진은 가스웰 폐수를 처리용 우물에 주입하는 횟수가 늘어나면서 발생한 것으로 알려졌다.[116] 수압파쇄를 포함한 석유와 가스 운영의 폐수를 소금물 처리 웰에 주입하면 최대 3.3(Mw)까지 등록되어 더 큰 저폭의 진동이 발생할 수 있다.[117]

유압파쇄에 의한 지진 유도

유압 파쇄는 민감한 기구를 제외하고 감지하기에 너무 작은 미세 내진 이벤트를 일상적으로 유발한다. 그러나 미국 지질조사국(US Geological Survey)에 따르면 "2012년 말 현재 영국, 오클라호마, 캐나다에서 발생한 지진은 3건에 불과할 정도로 지진을 유발하는 유압파쇄의 보고가 극히 드물다"[118]고 한다. 그러나 빌 엘스워스 미국 지질조사국(Geographic Survey)의 지질학자는 "파쇄와 지진 사이에는 어떤 연관성도 보이지 않는다"고 말했다.[119] 국가연구회의(국립과학원 일부)도 셰일가스 회수에 사용할 경우 유압파쇄가 체감할 수 있는 지진을 일으킬 심각한 위험을 내포하지 않는다고 관측했다.[120]

물 처리 웰에서 유도 지진도

더 큰 우려는 2등급의 폐수분사유정(prec flowback)과 관련된 지진이다. 이 중 다수는 frac flowback을 주입하고 석유와 가스정(gas well)USGS는 생산된 물과 수압 파쇄 유류를 여러 곳의 폐기물 처리 웰에 폐기함으로써 유발된 지진을 보고했다.

2013년 컬럼비아 대학과 오클라호마 대학의 연구원들은 미국 중서부에서 인간에 의한 지진성이 증가한 일부 지역은 원격지진에서 발생한 지진파에 의해 촉발된 추가 지진의 영향을 받기 쉽다는 것을 입증했다. 그들은 원격 트리거링에 취약한 영역과 주입 활동을 중단해야 하는 시기를 결정하기 위해 유체 주입 현장 근처의 지진 모니터링을 강화할 것을 권고했다.[121][122]

지구물리학자 클리프 프롤리치는 2009년부터 2011년까지 텍사스 바넷 셰일에서의 지진 활동을 연구했다. 프롤리치는 텍사스의 바넷 셰일을 덮고 있는 70km 구간에 임시 지진계를 설치했다. 지진계는 그 지역에서 규모 1.5 이상의 지진을 감지하고 위치를 파악했다. 지진계는 지진과 2급 주입 우물 사이의 공간적 연관성을 밝혀냈는데, 이들 대부분은 플로우백을 처리하기 위해 설립됐으며 텍사스 주 댈러스-포트워스와 클레번 인근 바넷 셰일 우물에서 물을 생산했다. 일부 지진은 규모 3.0보다 컸고, 지표면에서도 사람들이 느꼈으며, 현지 뉴스에 보도되었다. 이전에 기록된 지진이 없었던 지역에서 지진이 보고되었다.[123] 이 연구는 II 등급 주입 우물 중 대다수가 지진과 관련이 없다는 것을 발견했다. 주입에 의한 지진은 월 15만 배럴 이상의 물을 주입하는 우물과 밀접한 관련이 있었으며, 특히 그 우물이 1년 이상 주입된 후에는 더욱 그러했다. 대부분의 유도지진은 존슨 카운티에서 발생했는데, 이것은 바넷의 다른 부분보다 유도지진을 유발하는 경향이 더 있어 보였다.[124]

사람들이 느낄 수 있을 정도로 큰 지진은 또한 수압파쇄 유류를 공급받고 유압적으로 파열된 유정으로부터 물을 생산하는 몇몇 심층처분 유정과도 연관되어 있다. 오일 및 가스 유정의 유량 및 브라인(brine)은 EPA 규제 등급 II 폐기 유정에 주입된다. EPA에 따르면, 미국의 약 144,000개의 그러한 II 등급 폐기 웰이 매일 20억 갤런(7.6 Gl) 이상의 폐수를 받는다.[125] 현재까지, 지하 폐기물 주입으로 촉발된 가장 강력한 지진은 1967년 콜로라도의 한 처리장 근처에서 기록된 리히터 규모 5에 가까운 3번의 지진으로, 오일장이 아닌 폐기물을 받았다.[126]

USGS에 따르면, 미국 석유 및 가스 운영을 위한 약 4만 개의 폐액 처리 유정 중 극히 일부만이 대중에게 우려할 만한 규모의 지진을 유발했다고 한다.[127] 비록 이 지진들의 규모가 작았지만, USGS는 더 큰 지진이 일어나지 않을 것이라는 보장은 없다고 말한다.[128] 또 지진 발생 빈도가 높아지고 있다. 2009년에는 앨라배마주와 몬태나주에 걸쳐 규모 3.0 이상의 지진이 50차례 발생했으며 2010년에는 87건의 지진이 발생했다. 2011년에는 같은 지역에서 134건의 지진이 발생했는데, 이는 20세기 수준에 비해 6배나 증가한 것이다.[129] 지진에 견디도록 설계되지 않은 지하가스, 유류, 수선, 우물 등이 훼손될 수 있다는 우려도 나온다.[128][130]

2011년 오클라호마 역사상 규모 5.7의 두 번째로 큰 지진인 오클라호마 지진은 일부 연구자들에 의해 수십 년간의 브라인 주입과 연관되어 있다.[131] 2015년 한 연구에 따르면 규모 5.7의 오클라호마 중심부에서 최근 발생한 지진은 헌턴 그룹의 기존 석유 저장소에서 생산된 물을 주입한 데서 비롯됐으며 유압 파열과는 무관하다고 한다.[132]

아칸소 주 중부 파예트빌 셰일 가스정으로부터 브라인(brine)을 공급받는 2급 처리용 우물이 수백 차례 얕은 지진을 유발했고, 그 중 가장 큰 지진은 진도 4.7로 피해를 입혔다. 2011년 4월, 아칸소 석유 가스 위원회는 2개의 주요 처리 우물에 대한 주사를 중단했고, 지진은 줄어들었다.[133]

컬럼비아 대학의 지진학자에 따르면, 2011년 새해 전날 오하이오영스타운강타한 진도 4.0의 진동을 포함한 몇몇 지진이 수압 파쇄 폐수 처리와 관련이 있을 것이라고 한다.[121][134] 오하이오 천연자원부의 명령에 의해, 그 우물은 2011년 12월 30일에 주사를 중단했다. 다음날, 4.0 지진이 발생한 후, 존 카시치 오하이오 주지사는 근처에 있는 3개의 추가적인 심층 처리 우물에 대한 주입을 무기한 중지할 것을 명령했다. 천연자원부는 2급 주사 규정에 대해 여러 가지 강화된 규정을 제안했다. 미 국무부는 주 내에 177개의 2급 처리용 우물이 있으며, 1983년 오하이오 주 지하주입통제 프로그램이 시작된 이래 영스타운 우물이 기록된 지진을 최초로 발생시켰다고 지적했다.[135]

2008년 이후 텍사스 북부에 위치한 바넷 셰일 가스정(Barnett Shale 가스정)에서 규모 3.5에 이르는 50여 차례의 지진이 발생했는데, 이전에는 지진이 없었던 지역이었다. 지진으로 인한 부상이나 심각한 피해는 보고되지 않았다. 댈러스-포트워스 공항 2008-2009년 부근의 지진에 대한 연구는 이번 지진이 가스정으로부터 브라인(brine)을 받은 폐기 우물에서 발생했다는 결론을 내렸다.[136]

텍사스 주립대 연구진이 2009~2011년 2년간 실시한 연구에서는 텍사스 북부 바넷 셰일 지역에서 리히터 규모 1.5에서 2.5까지의 지진이 유전 폐기물 처리와 연계돼 2급 주입정까지 발생한 것으로 결론 내렸다. 어떤 지진도 유압파쇄 그 자체와 연관되지 않았다.[137] 연구원들은 텍사스에는 유전 쓰레기를 받는 5만 개 이상의 2급 폐기물이 있지만, 단지 수십 개만이 지진을 유발한 것으로 의심된다고 지적했다.[136]

2014년 5월 31일 콜로라도 그릴리에서 규모 3.4의 지진이 발생했다. 이번 지진은 용량에 가까운 것으로 알려진 두 개의 유압 파쇄 폐수 주입 우물 근처에서 발생했다. 폐기물 주입 우물 1개는 수심이 8700피트, 20년 된 반면 다른 1개는 10,700피트에 불과 2년 된 것이다. 콜로라도 보울더 대학의 연구팀은 지진계를 그 지역에 배치하여 향후 활동을 감시했다.[138][139]

버려진 우물

1859년부터 펜실베이니아에서 석유와 가스를 위한 시추작업이 진행 중이며, 주정부가 우물을 추적하기 전에 시추한 우물이 30만~50만 개로 추정되거나 제대로 플러그를 꽂아야 한다. 펜실베니아 환경보호부(DEP)는 오래된 우물을 찾아 플러그를 꽂는 프로그램을 갖고 있다. 2014년 한 연구는 19개의 버려진 우물을 조사했는데, 그 중 14개는 한 번도 플러그를 꽂은 적이 없었고, 그 중 1개만 주(州)에 알려졌다. 메탄 누출률이 측정되었고, 이 주에서 예상되는 모든 고아가 된 우물들에 대한 외삽은 오래된 우물이 메탄의 중요한 공급원을 구성했다는 것을 보여주었다.[140] 2019년 한 연구는 버려진 유출된 우물을 통해 과부하층 및 지하수 취수구로 유입되는 균열유체의 장기적(> 30년) 흐름과 수송을 탐구한다. 그것은 버려진 유물의 공간적 특성과 수압파괴와의 거리가 지하수 아퀴퍼로 가는 유체의 수직적 흐름에 영향을 미치는 가장 중요한 요소임을 보여준다. 연구는 다양한 현장 설정의 경우에도, 오직 제한된 양의 파쇄액만이 장기적으로는 대수층에 도달할 수 있다는 것을 시사한다.[141][142][143]

건강 효과

수압파쇄 활동으로 인한 공공 보건의 부정적 영향에 대한 전 세계의 우려가 있다.[144] 많은 건강 상태에 영향이 있는지를 확인하기 위한 집중적인 연구가 진행 중이다.[144]

독소와 독성물질(내분비파괴호르몬, 중금속, 광물, 방사성물질, 염류 포함)에 대한 지표수 및 지표수 피폭의 잠재적 출처에는 1) 시추 및 파쇄 단계, 2) 운반 중 유출물을 포함한 폐수의 부적절한 처리, 3) 시멘트 벽 케이싱의 실패 등이 포함된다.

위의 오염물질들 중 많은 것들이 건강 악화, 특히 생식 및 발달과 관련이 있다. 임신 중 중 중금속과 벤젠/톨루엔 노출은 유산 및 사산과 관련이 있다. 벤젠과 톨루엔은 생리 주기 장애와 관련이 있다. 암, 혈액 장애, 신경계 장애, 호흡기 문제 등도 수압 파열유체 노출의 잠재적 합병증으로 꼽혔다.[145][146][147]

2014년 EPA 개요에는 유출, 부적절한 케이스 및 기타 다른 이질적으로 인한 음용수 오염의 증거가 기술되어 있다. 이 요약에 따르면, 빈도 추정치는 콜로라도의 100개 우물에 대해 한 번의 유출에서 펜실베니아 주의 100개 우물에 대해 0.4–12.2 사이의 유출까지 다양하다. 나아가 "유정 운영자가 파악한 보호수자원을 통해 설치한 케이싱의 일부에 걸쳐 최소한 3%(2만3000개 중 600개)의 유정이 시멘트를 가지고 있지 않았다"[148]고 밝혔다.

수질 오염의 건강 영향과 더불어 수압 파열로 인한 대기 오염 및 기타 잠재적 건강 위험은 잘 이해되지 않고 있지만, 발견에 관한 연구 보고가 있다. 콜로라도 시골에서 1996-2009년 사이에 124,842명의 출생을 대상으로 한 2014년 소급 코호트 연구는 신경관 결함을 포함한 선천성 심장 질환의 통계적으로 유의미한 확률과 수압 파열에 대한 거주자 피폭 가능성을 보고했다.[146]

2015년의 한 연구는 가장 노출이 적은 연령에 비해 낮은 출산율과 임신 연령에 대한 더 높은 발병률을 보여주었다.[149]

마르셀루스 셰일가스 수압파쇄술과 뉴욕시 상수도를 중심으로 한 2013년 검토에서는 "마르셀루스 천연가스 착취의 잠재적 편익이 청정 에너지 경제로의 전환에 큰 영향을 미치지만 현재 뉴욕 주의 규제 체계는 잠재적으로 돌이킬 수 없는 위협을 방지하기에 미흡하다"고 밝혔다.cal 환경과 뉴욕시의 급수. 이러한 환경적 결과를 피하기 위해 주 및 연방 규제 집행에 대한 주요 투자가 요구될 것이며, 뉴욕 주의 다른 곳에서도 궁극적으로 더 고도로 규제된 마르셀루스 가스 생산이 허용된다 하더라도 NYC 상수계수 내에서의 시추 금지가 적절하다."[150]

2012년 1월 초, 미국 CDC의 국립환경보건센터와 독성물질등록국의 크리스토퍼 포티어 소장은, 프래킹이 식수에 미치는 영향을 조사하려는 EPA의 계획 외에, 폐수가 식수에 미치는 영향을 조사하기 위한 추가 연구를 실시해야 한다고 주장했다. 우물은 사람들이 먹거나 동물과 야채를 해칠 수 있다.[76]

2012년 5월 현재, 미국 의학 연구소미국 국립 연구 위원회는 수압 파쇄의 잠재적 인간 및 환경 위험을 검토할 준비를 하고 있었다.[151][152]

미국 콜로라도주 가필드 카운티에서는 2011년 미국 독성물질등록부가 석유·가스 현장 8곳, 도시배경지 4곳, 농촌배경지 2곳 등 14곳에서 공기시료를 채취해 전 현장에서 벤젠, 테트라클로로에테네, 디클로로벤젠 등 발암물질과 석유·가스 현장 1~4곳, b곳 등이 검출됐다.악천후 유적지들 벤젠은 석유·가스 8곳 중 7곳, 도시 4곳 모두, 농촌 배후 2곳 중 1곳에서 검출됐다. 이 화합물 1,4-디클로로베젠은 석유·가스 8곳 중 3곳, 도시 4곳 중 3곳, 농촌 2곳 중 1곳에서 검출됐다. 8개 석유·가스 사업장 중 한 곳의 벤젠 농도는 허용 범위 이내였지만 사정거리 상한에 근접해 있어 우려의 원인으로 파악됐다. 보고서는 "브록 부지를 제외하고 이러한 위험 추정치는 어느 부지에서나 유의미한 이론적 암 위험을 나타내지 않으며, 도시나 시골의 배경 부지에 비해 석유 및 가스 개발 부지에서 이론적 암 위험이 높아지는 것으로 보이지 않는다"[153][154]고 결론지었다.

2011년에 EPA는 이전 표준이 시추 작업 근처에 사는 사람들에게 허용할 수 없을 정도로 높은 암 위험을 초래할 수 있다는 새로운 배출 지침을 발표했다.[154]

근로자건강

2013년에는 미국 안전 보건 관리(OSHA)과 국립 직업 안전 및 보건(NIOSH)에 "노동자들 먼지에 호흡할 수 있는 결정성 실리카(이산화 규소)의 유압 파쇄 공법을 확대하는 동안에 높은 수준에 노출될 수 있는 위험 경보 데이터 NIOSH에 의해 수집된에 따라를 발표했다."[155]NIOSH는 이러한 결과를 회사 대표에게 통보하고 결정 규소에 대한 노출을 제어하기 위한 권고사항을 담은 보고서를 제공했으며, 모든 유압 파쇄 부위가 결정 규소에 대한 근로자 노출 가능성을 결정하기 위해 운영을 평가하고 근로자 보호에 필요한 제어를 구현할 것을 권고했다.[156]

EPA는 수압파쇄 연구 계획(2011년)에서 직업 환경에서 수압파쇄 화학물질에 대한 노출을 검사하여 건강에 대한 급성 및 만성 영향을 결정해야 한다고 명시하고 있다. "운송, 혼합, 전달 및 잠재적 사고"와 같은 노출 위험은 적절하게 평가되지 않았다(57 페이지).[157]

유압 파쇄 시 실리카 노출

수압 파쇄 부위는 눈에 보이는 먼지의 꽃망울을 가지고 있으며, 이는 직업상 인공호흡이 가능한 결정 규소에 노출되는 문제를 야기한다.[158][159] 규폐증은 호흡이 가능한 결정 실리카에 노출되거나 실리카 먼지로 더 잘 알려져 있는 불치의 폐질환이다.[158][159] 규폐증 외에도 결정체 실리카에 대한 노출은 폐암, 폐결핵, 신장병, 자가면역 장애, 천식, 기관지염 등 기도 질환과 관련이 있다.[159][160] 이러한 쇠약하고 잠재적으로 치명적인 질병의 대부분은 호흡이 가능한 결정 피폭에 관한 직업적 통제 조치를 통해 예방할 수 있다.[159]

유압파쇄는 파쇄 과정에서 풍부한 양의 모래를 유압유체의 일부로 사용한다.[161] 프랙팅 액은 기본 유체, 프로판트 및 화학 첨가물로 구성된다.[161] 파쇄에 사용되는 대부분의 프로판트는 실리카(모래)로 만들어진다.[161] 트럭 적재량의 모래가 현장에 전달된 후 모래 이동기에 적재되고, 모래 이동기는 유압 오일을 혼합한 믹서에 전달된다.[161] 그 수액은 고압으로 파단 속으로 주입된다. 그 프로판트는 더 많은 기름과 가스가 추출될 수 있도록 골절을 열어둔다.[160]

이산화실리콘(SiO2)은 실리카의 화학 화합물로, 암석, 토양, 모래의 일반적인 성분이다.[159] 실리카의 가장 흔한 형태는 석영이며, 분진 미세입자로 분해되어 호흡이 가능한 결정 실리카가 될 수 있다.[162] 호흡이 가능한 결정 실리카는 10미크론(마이크로미터) 미만의 입자로, 산소와 이산화탄소 가스가 교환되는 폐 부분으로 들어갈 수 있을 정도로 작다.[162]

규폐증의 예방 가능한 불능화 질병은 만성, 급성, 가속의 세 가지 유형이 있다.[161] 만성 규폐증은 10~20년 동안 인공호흡이 가능한 결정 실리카의 낮은 노출에서 중간 노출 후 가장 흔하게 발생한다.[159] 현재 연구에서는 실리카에 피폭된 근로자가 평생 동안 현재 권장 노출 한계치(REL)로 만성 규폐증을 앓고 있는 것으로 나타났다.[159] 흉부 엑스레이는 만성폐쇄성폐질환(COPD)과 증상이 비슷한 만성 규폐증을 진단하는 데 사용된다.[158] 일반적인 증상은 호흡곤란, 생산적이거나 비생산적인 기침, 피로, 그리고 때때로 호흡부전이다.[158] 가속 규폐증은 만성 규폐증과 비슷한 증상을 보이지만 호흡이 가능한 결정 규소에 5-10년 동안 높은 노출로 빠르게 발전한다.[162] 마지막으로 급성 규폐증은 다른 종류에 비해 성행하지 않지만, 장애와 사망의 발생이 높은 중증 질환이다.[162] 급성 규폐증은 극도의 실리카 노출로 수개월에서 수 년 사이에 발병하며, 심한 증상으로는 호흡곤란, 허약, 기침, 발열, 체중감소가 있다.[158] 효과적인 제어 수준을 설정하고 그러한 수준에 대한 준수 여부를 감시하는 것은 규폐증을 예방하는 데 있어 매우 중요할 것이다.

NIOSH는 주 40시간 근무 중 최대 10시간 교대 근무에 대한 시간 가중 평균(TWA)으로 실리카에 대한 권장 피폭 제한(REL)을 세제곱미터당 0.05mg의 고정값으로 설정했다.[159] 표본의 79%에서 실리카 REL 수준 이상의 11개의 서로 다른 유압파쇄 사이트에서 116개의 공기 표본을 얻은 NIOSH 연구.[162] 본 연구에서, 표본의 31%는 REL. NIOSH가[162] 파쇄 공정의 여러 부분에서 노출 수준을 연구했고, 이송 벨트와 모래 이동기가 가장 높은 7개의 높은 호흡 가능 결정 실리카 노출 영역을 발견했다.[160] 이러한 연구를 통해 얻은 지식은 OSHA, NIOSH, 그리고 실리카 제어 조치에 초점을 맞출 수 있는 프랙팅 산업 영역을 제공했다.[162]

NIOSH와 OSHA에 따르면, 공학 제어, 보호 개인 장비, 안전 교육, 대체 프로판트, 작업 현장 안전 관행의 조합은 호흡이 가능한 결정 실리카 노출로부터 근로자들을 보호하는 열쇠라고 한다.[162] 현장 테스트에 사용되는 한 가지 특별한 엔지니어링 제어장치는 모래 이동기에 의해 발생하는 실리카 먼지를 감소시키는 미니 버그하우스다.[158] 개인 보호 장비는 보통 실리카 노출 작업에서 사용되지만, NIOSH는 절반 마스크 형태인 잘못된 호흡 보호구가 사용되었고 실리카 노출 수준을 충족시키지 못한다는 것을 발견했다.[160] NIOSH와 OSHA는 높은 수준의 실리카에 피폭된 모든 근로자를 위해 전면 공기 정화 호흡 보호구(PAPR)를 권고한다.[162] 또 다른 제어 조치는 소결 보크사이트, 세라믹 또는 수지 코팅 모래와 같은 실리카 대체 효용제를 사용하는 것이지만 OSHA는 이러한 대안들에 대해 안전 시험을 수행해야 한다고 지적한다.[162] 이러한 제어 조치 외에도 권장 노출 한계치(REL)와 허용 노출 수준(PEL)을 현재 수준보다 낮게 설정해야 한다. 2016년 6월까지 공기 중 실리카의 세제곱미터당 50마이크로그램까지 PEL을 낮추는 실리카에 대한 새로운 규제가 발효된다.[161]

국립산업안전보건연구원의 연구는 평가된 유압파쇄 현장에서 결정질 실리카(모래먼지)에 노출된 근로자에 대한 흡입 건강 위험이 존재한다는 결론을 내렸다. NIOSH는 회사 대표들에게 이러한 발견을 통보하고 결정체 실리카에 대한 노출을 통제하기 위한 권고안을 담은 보고서를 제공했다. NIOSH는 모든 유압 파쇄 부위가 결정 규소에 대한 작업자 피폭 가능성을 판단하기 위해 작업을 평가하고 작업자 보호를 위해 필요한 제어장치를 구현할 것을 권고했다.[156] 유압파쇄술은 이전에 논의되었던 유압파쇄술 작업자 치료로 인해 노출되어 병이 난 간호사에 관한 사례와 마찬가지로 인근 개인에게도 영향을 미친다(프랑코프스키, 2008).[157][163]

기타 우려 사항

2012년 OSH 기사는 작업자 방사선 피폭의 위험을 요약했다.[164]

조사 및 로비

유압파쇄 및 관련 활동 그림

뉴욕타임스는 1980년대 이후 석유 및 가스 산업의 환경 영향(마늘링의 잠재적 식수 영향 포함)에 대한 EPA 조사가 진행 중이며, 관련 보도는 산업과 정부의 압력으로 범위가 좁거나 부정적인 결과를 제거했다고 보도했다.[51][165]

2004년 탄층 메탄우물의 수압파쇄에 관한 EPA 연구는 지하수에 대한 건강 위험에 대한 "확실한 증거"가 없고 액체가 반드시 위험하거나 지하로 멀리 이동할 수 없기 때문에 이 과정이 안전하다는 결론을 내렸으며 더 이상의 연구를 보장하지 않았다.[166] EPA 보고서는 분쇄유체가 암석을 통해 어떻게 이동하는지 아는 데 불확실함을 발견했으며, 벤젠 오염원으로서의 잠재력 때문에 석탄층 메탄 벽의 분쇄유 구성 요소로 디젤연료를 사용하지 말 것을 권고했다. 이에 대해 서비스 회사들은 석탄층 메탄의 디젤연료 사용을 중단하기로 합의했다.우물에 [167]이르다 2004년 EPA 보고서의 한 저자는 석탄층 메탄우물의 수압파쇄만을 연구했다고 언급했다.[166]

뉴욕타임스는 2004년 EPA 연구 결과가 산업계와 정치적 압력에 영향을 받았다고 기관지 휘슬블로거 웨스턴 윌슨의 말을 인용해 보도했다.[51] 이 연구의 초안에서는 수압파쇄유체 오염의 위험 수준에 대해 논의했으며 대수층 오염의 "가능성 있는 증거"를 언급했다. 최종 보고서는 단순히 유압 파쇄가 "먹는 물에 거의 위협이 되지 않는다"고 결론지었다.[51] 수질, 어류 살처분, 산성화상 등의 환경문제와 유체의 폐기 등 다른 측면을 무시하고 수압파쇄유체 주입에만 초점을 맞추도록 연구의 범위가 좁혀졌다. 그 연구는 오염에 대한 대중의 불만이 나타나기 전에 마무리되었다.[168]: 780 석탄층 메탄우물에 수압파쇄액을 주입하는 것이 지하 음용수 공급원에[169] 최소한의 위협을 가한다는 이 연구의 결론은 수압파쇄가 연방안전음용수법에 의거하지 않고 주정부에서 계속 규제되어야 한다는 2005년 의회 결정에 영향을 미쳤을 수 있다.

2011년 미 의회 민주당원과 뉴욕타임스(NYT)가 실시한 연구에서는 수압파쇄가 주요 강과 유역에서 라듐을 포함한 방사성 물질과 벤젠을 포함한 발암물질을 크게 증가시켰다는 연구 결과가 나왔다.[170] 한 현장에서는 치료 후 알레게니 강으로 배출되는 벤젠의 양이 식수 허용치의 28배였다.[170] 의회 대표들은 더 나은 규제와 더 많은 공개를 요구했다.[170]

2015년 6월 EPA는 "식수자원에 대한 오일 및 가스용 유압 프랙처링의 잠재적 영향 평가"라는 제목의 보고서를 발표했는데, 이 보고서는 EPA가 "이 메커니즘이 미국의 식수자원에 광범위한 전신적 영향을 미쳤다는 증거를 발견하지 못했다"[171]고 밝혔다. 그러나 EPA는 또한 보고서에서 평가된 메커니즘이 "확대성"으로 간주되지 않았으며 확인된 사례의 평가는 "먹는 수자원의 질에 대한 충분한 사전 및 사후 추출 데이터, 장기적 체계 연구의 빈도, 기타 출처의 존재"를 포함하는 제한 요소에 있다는 점에 주목했다. 오염은 수압 파쇄 활동과 영향 사이의 명확한 연관성을 배제하고 수압 파쇄 활동과 잠재적 영향에 대한 일부 정보의 접근 불가능성을 배제한다."[171] 보고서는 두 가지 종류의 물 빼기가 지하수 빼기와 지표수 빼기라는 수자원 오염 가능성을 시사했다.[171] 아마도 더 논란이 되는 것은 스콧 스카브달 미국 지방 판사가 와이오밍 지방법원에 2015년 9월 30일 정지시킨 최근의 최종 규칙일 것이다.[172][173] 스카브달은 수압파쇄를 위한 규제 당국이 국토관리국 대신 EPA와 함께 쉬어야 한다는 주장을 펼쳤다.[172] 콜로라도, 유타, 와이오밍, 노스다코타, 미국독립석유협회, 웨스턴에너지동맹은 새로운 규정이 주 규제를 방해하고 다른 프로그램으로부터 자원을 빼앗을 수 있는 중복성을 야기할 것이라는 성명을 포함시켰다.[172][173] 더욱이 스카브달은 "최종 규정에는 사실적 또는 과학적 뒷받침이 부족하다"는 주장과 최근 발간된 2015년 6월 EPA 보고서로 반대 의견이 지지를 받고 있다는 주장을 고려했다.[172]

구축된 환경/인프라

구축된 인프라에 대한 유압 프랙처링의 영향은 종종 과소평가된다. 프래킹 공정은 중장비와 방대한 양의 물, 화학 물질, 그리고 다른 물질들을 필요로 하기 때문에, 그 장비, 액체, 물질의 운송은 무거운 탱커를 실은 트럭을 필요로 한다. 이로 인해 과중한 하중을 자주 견딜 수 있도록 설계·시공되지 않은 지방도 및 교량의 기반시설 손상이 발생하고 있다.[174]

각각의 개인들은 엄청난 양의 트럭 교통을 필요로 한다. 연구 결과에 따르면 평균적으로 단일 우물을 파쇄(조립 및 드릴링)하려면 장비, 화학 물질, 물 및 기타 자재를 운반하기 위해 1,760~1,904대의 트럭이 필요하며, 마찰 폐기물을 제거하고 천연 가스를 운송하기 위해서는 추가적인 트럭 운송이 필요하다고 한다.[175] 이 무거운 트럭 트래픽으로 인한 인프라 악화는 지방 주들에 막대한 경제적 영향/부담을 준다. 2012년 7월, 텍사스 교통부에 따르면, 현지 프래킹 활동으로 인해 시추장과 저장소를 연결하는 도로가 20억 달러의 피해를 입었다고 한다.[176] 펜실베이니아 주에서 2014년 프래킹 웰 활동 분포와 주(州) 도로형식에 관한 자료를 토대로 실시한 연구에서는 2011년 마르첼루스 셰일 천연가스 개발로 인한 대형트럭 추가 교통으로 인한 도로재건 비용이 모든 주(州) 도로형식에 대해 우물당 약 13,000~23,000달러인 것으로 추정했다.[177]

프래킹으로 인한 잠재적 인프라 영향을 평가하기 위해 여러 주에서 유사한 연구가 진행 중이다. 다만, 기존 증거에 따르면 프래킹 과정의 환경·경제적 비용을 평가할 때 기반시설 과부하로 인한 도로·교량 악화를 고려해야 한다.

참고 항목

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