水力压裂的氡气

通过2013年12月3日

水力压裂虽然仍然是一个很大的福岛comment-worthy材料(包括最新的愚蠢的建议崩溃的乏燃料存储在单元4可能呼吁加州疏散)我想休息一些明显的没完没了的故事。部分原因是我想讨论除福岛以外的其他话题(尽管持续不断的科学上的无知让它成为一个肥沃的领域),部分原因是我需要更多的时间来研究福岛的一些故事,部分原因是,随着冬天的到来,现在似乎是时候看看我们越来越多的天然气来自哪里,以及它是否会带来任何放射性危害。在这种情况下,问题是水力压裂法是否像许多人声称的那样释放出大量的氡。但首先,让我们来了解一下背景。

气体和氡来自哪里

大约40亿年前,生命第一次出现在地球上,当它一出现,生物体就开始死亡,它们漂流到它们生活的任何海洋的底部,那里覆盖着淤泥和粘土。随着时间的推移,这些物质积累起来,形成了相当大的矿床;过了很长一段时间,他们被埋得很深。地球的地热梯度约为每公里深度25˚C(远离板块边缘和热点);把东西埋得足够深,它就开始煮了。将有机材料加热至约100˚C(相当于埋深4 km),使其承受高压,并将其烹调数千万年,然后保存岩石开始填满天然气.石油在较低的温度下形成;岩石温度过高,碳氢化合物就会完全消失。岩石中还含有大量的盐水;来自原始海洋的水,原始生物在其中生长和死亡。

这就是气体的来源;接下来的问题是放射性物质是如何进入气体的。这部分很有趣。

铀的化学成分和任何自然元素一样复杂——一个方面是铀可溶于氧饱和水,但不溶于缺氧的水。在地球历史的最初几十亿年中,地球的大气层基本上是缺氧的,铀在环境中是相当固定的;此后,氧气开始在大气中积聚,并溶解到海水中。大约在这个时候,铀开始在环境中流动。当它进入含有早期生物腐朽残骸的区域时,就从溶液中沉淀出来。随着时间的推移,铀会衰变,形成放射性后代,这些后代本身也会衰变——经过十几个这样的步骤,铀最终变成稳定的铅。但中间步骤很重要,因为它们包括镭和氡——在亿万年的时间里,天然气沉积物积累了放射性,如果我们快进到现在,我们发现地球上几乎所有的天然气沉积物(石油和煤炭)都含有放射性。回收天然气不仅会释放石油中所含的气态氡,而且镭和其他放射性核素也会溶解在浓盐水中——它们会从溶液中沉淀出来,污染天然气管道上的水垢,并在储罐中沉淀为污泥。记住这一点很重要——每一个天然气矿床中含有这种放射性物质,不仅仅是通过水力压裂开采出来的天然气。

马塞勒斯页岩中的氡

从地层中提取天然气并不像钻一个洞让它流动那么容易——如果岩石是多孔的,那么就会发生这种情况,但许多岩石并不是那么多孔,而页岩是一种特别“致密”的岩石。但是,很大一部分天然气是在岩石中形成的,这些岩石来自覆盖着古代生物的泥和淤泥——形成相当不透水的页岩的沉积物。为了从这些致密沉积物中获得可观数量的天然气,我们必须找到一种方法来将它们分解——通过在高压下将流体注入地层,并将沙子也注入地层,以撑开高压流体形成的裂缝。这个特别的帖子不是讨论这个有争议的话题的所有问题的地方-所有我将处理的是氡的问题。金博宝正规网址

钻入页岩进行天然气开采引起的担忧之一是氡进入天然气。正如我前面提到的,所有天然气中都含有氡,所以问题不在于天然气中是否含有氡,而在于页岩地层中的氡含量是否比其他天然气中的氡含量高,如果是的话,这是否会对健康造成危害。2012年1月,a反核活动家马文·雷斯尼科夫撰写的报告他认为,使用马塞勒斯页岩(一种贯穿纽约和宾夕法尼亚大部分地区的岩层)的天然气将释放出足够的氡,每年造成数万人死亡。雷斯尼科夫的结论被一位2012年7月报告由Lynn Anspaugh撰写,Lynn Anspaugh是一位受人尊敬的辐射科学家,曾在许多备受尊敬的国家和国际辐射咨询机构任职(他的简历中包含一份完整的清单,附在与上述相关的报告之后)。

Resnikoff论点的关键在于他声称,来自马塞卢斯页岩的天然气中含有异常丰富的氡,当氡到达纽约市的家中时,这些氡将被并入天然气中,而这种额外的辐射暴露将使纽约人面临危险。Resnikoff计算出,每年因这种辐射照射而导致的癌症死亡人数可能高达30000人。但是,读过雷斯尼科夫的报告后,我不得不说,我对他的结论不太相信。原因如下。

雷斯尼科夫在报告中犯了三个关键错误:

  1. 他没有实际测量从井口到客户家中任何一点天然气中的氡浓度。相反,他依靠的是一系列计算,这些计算基于几年前进行的初步研究中发现的不可靠信息。
  2. 在他的报告中,他大大高估了马塞勒斯页岩天然气中的氡含量,与实际测量的氡浓度相比。
  3. 他高估了暴露于低水平氡的风险,忽视了环境保护局以及国家和国际辐射咨询机构的建议。

Anspaugh指出,除了这些错误之外,Resnikoff的计算是基于一系列他没有提供依据的参数——Resnikoff没有提供他使用的任何值的参考,也没有解释这些值不可避免的可变性和不确定性。这与正常的科学方法论背道而驰。而且,正如安斯堡所指出的,雷斯尼科夫也没有进行一次氡测量,这可能支持或反驳他的论点——他从未测量过天然气供应或他所关心的家庭中的实际氡浓度。

当辐射剂量的计算是基于实际的氡浓度时,结果表明,增加的辐射剂量是微不足道的——大约每年几十微西弗(几毫雷姆)。只有当这些微不足道的剂量乘以数百万人,并延长一生,它们似乎才变得重要。但这种逻辑是有缺陷的——每年暴露在10µSv(我们通常每年暴露在3000-4000µSv的天然辐射下)下的1000万人与每人被扔1克石头的1000万人相比,患癌症的可能性并不大。的确,累积剂量可能是100西沃特(或10吨),这肯定足以造成伤害。但我们感兴趣的是对个体的剂量。向每1000万人扔一个小石子,你会有一群愤怒的人,但没有一个人死于累积的“剂量”。同样地,无论多少人受到10µSv的辐射,剂量都是微不足道的。根据国际辐射防护委员会的说法,“集体有效剂量不是用来评估流行病学风险的工具,在风险预测中使用它是不适当的。将极低的个人剂量在较长时间内进行汇总是不适当的,特别是应避免根据微不足道的个人剂量产生的集体有效剂量来计算癌症死亡人数。”雷斯尼科夫要么忽略了,要么没有意识到这一指导。

人们对使用水力压裂从页岩地层中提取天然气有很多担忧,正如开发和使用这项技术有很多原因一样。但是,这种天然气使用者受到辐射的风险是一个似是而非的论点,它往往模糊而不是阐明这个问题。

《华盛顿邮报》水力压裂的氡气出现在ScienceWonk, FAS的博客,征求嘉宾专家和领导的意见。

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