新的水力压裂井使用的水量是以前的很多倍

根据今天发表在《科学进展》杂志上的一项新研究，过去几年里，水力压裂作业在从地下开采石油和天然气方面变得更加高效。这对化石燃料行业来说是个好消息，因为该行业从特定油井中获得的石油和天然气比以往任何时候都多——但对淡水来说可能是一个坏消息。

各地情况不尽相同。自 2014 年石油和天然气价格下跌以来，美国每年钻探的水力压裂井数量一直在下降。但由于一种名为水平钻井的方法，可以最大限度地增加地下表面积，使石油可以流经，因此新钻井的规模和产量大幅增加。

另一件事也急剧上升：每口井的用水量。研究作者 Avner Vengosh 说，在某些地方，“每口井的净增加导致水力压裂地区水力压裂用水量总体增加”。在西德克萨斯州的二叠纪地区，增幅高达 770%。在那里，对于产气井来说，用水量从 2011 年的每英尺井约 350 加仑增加到 2016 年的每英尺井 2335 加仑。但在其他地方，例如宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州的马塞勒斯地区，尽管井变大了，但水力压裂用水总量保持不变，因为井的数量减少了。

早期的数据来自 Vengosh 和杜克大学其他人于 2015 年发表的一篇论文。Vengosh 说，这项研究建立了一个基线——但当这篇新论文的第一作者、研究生 Andrew Kondash 开始研究 2015-2016 年的水量数据时，发现这个数字要高得多。Vengosh 说，这导致团队对他们的原始数据产生了怀疑。但进一步的研究显示这是真的——即使水井数量减少，每口水井的用水量也大幅增加。

为了弄清这个问题，康达什研究了全国六大页岩矿区的用水数据。他们评估了钻井数量、每口井的用水量以及产生的废水量。这里的总数代表了水力压裂的“水足迹”——水力压裂所需的淡水，以及与天然气或石油一起渗出的混有化学物质、沙子和（有时）放射性同位素的水。

“研究表明，与全国范围内的其他工业用水相比，水力压裂的总体取水量微不足道，”该研究指出。据估计，工业总用水量每天接近 150 亿加仑，用于从汽车制造到采矿等各种用途*。“然而，在地方范围内，水力压裂用水可能会引发水资源冲突，尤其是在美国西部等水资源有限的干旱地区。”

文戈什说，淡水供应可能是德克萨斯州西部二叠纪盆地燃料开采的限制因素。据预测，那里的油田将在未来几年内生产出创纪录数量的原油——但如果没有淡水通过水力压裂法开采，文戈什说，这是不可能的。“用水是系统的一部分，无论如何都无法缓解，”他说。

对淡水的需求可能会推动水力压裂技术的创新。麦吉尔大学研究地下水和水力压裂的土木工程师 Mary Kang 表示：“近年来，许多地方的循环水量有所增加。”Kang 没有参与当前的项目。Vangosh 表示，创新可能会使水循环更加高效。

他说，用水量增加意味着还有另一个因素。“现在他们需要处理大量的废水。”目前处理废水的常用方法是将其泵入深废水井，而不是回收利用。这解决了每个水井的当前问题，但对其长期影响知之甚少。废水注入井与俄克拉荷马州地震次数增加有关。

“水不只是某种统一的资源，”Kang 说道。不同地区的水资源可获得性和质量差异很大——而且有些水资源我们还不十分了解，比如她所研究的深层地下水。

这项新研究为从工业界到环保主义者的所有人提供了一个新的基准，以计算水力压裂将使用多少水，并可能促使至少一些人重新评估他们的水预算。但这些水预算中剩余的总量以及它们被消耗的速度仍有待观察。

• 更正 8/17/18：本文的早期版本称，工业淡水用量接近每天 1500 万加仑。正确数字应为每天近 150 亿加仑。