北美頁岩氣革命欠下的環境債，恐怕要全世界一起還了
新冠疫情暫時拉低了全球碳排放量，但是剛剛發佈的一項最新研究表明，全球甲烷排放量已達到有史以來最高水平，這也許會導致全世界規避全球變暖最嚴重影響的努力付諸東流。
在21世紀的第二個十年，甲烷年排放量突然猛增了近10%，全球碳項目的科學家分析，助推甲烷排放增長的兩大引擎是畜牧業和石油天然氣生產，而美國多個研究團隊更明確地指出，甲烷排放突然猛增和北美頁岩氣革命脱不開關係。
美國的頁岩氣企業
頁岩氣的主要成分，正是甲烷。
甲烷猛增將導致更多災難
全球碳項目的科學家在日前發表的兩篇論文中稱，最新完整數據顯示——2017年，全球甲烷排放量達到創紀錄的5.96億噸，相比2000年代初的均值增加9%，大約為5000萬噸。
《自然》雜誌刊文，全球甲烷水平飆升至歷史新高
就增温潛力而言，增加5000萬噸甲烷，相當於地球上多跑了3.5億輛汽車，或是讓德國或法國的總排放量增加一倍。
“我們沒有擺脱甲烷的困境。”斯坦福大學地球系統科學教授羅伯特·傑克遜説，他是全球碳項目主席，也是兩篇論文的合著者。
甲烷的增温作用明顯
作為天然氣的主要組分，甲烷排放到大氣中就成為主要温室氣體，它不僅導致全球變暖，還參與地面臭氧形成，臭氧是一種空氣污染物，有害人體健康。
甲烷在大氣中的壽命約為12年，遠低於二氧化碳的一個多世紀，且大氣中甲烷含量也比二氧化碳少了225倍，但是甲烷的可怕之處，在於變態的熱吸收特性。
甲烷
在20年週期內，甲烷每單位質量的全球變暖潛能值，約為二氧化碳的86倍。換言之，大氣中1噸甲烷對全球變暖造成的潛在影響，相當於大約86噸二氧化碳。
全球碳項目的氣候模型顯示，按照這種發展趨勢，本世紀末之前，甲烷將導致全球變暖3-4攝氏度，這不僅遠高於《巴黎協定》的目標，而且是一個非常危險的温度閾值。
科學家警告説，在這個閾值上，野火、乾旱和洪水等自然災害將成為家常便飯，人類社會也會因饑荒導致的流離失所陷入動盪。
在21世紀第一個十年，地球甲烷排放量一直較為穩定，為什麼突然在第二個十年迎來猛增？
歷年來甲烷排放的增長曲線
全球碳項目研究顯示，大約三分之一甲烷排放來自天然濕地中的細菌，它們在分解有機物質時會產生甲烷。而農業和化石燃料分別佔全球甲烷排放量的20-25%。
科學家們並未發現濕地或其他自然資源甲烷排放量猛增的證據，傑克遜表示，畜牧業和石油天然氣生產，是推動甲烷排放上升的兩大引擎。
根據這項研究，世界部分地區紅肉消費增長，導致2017年農業甲烷排放量增長了近12%，達到2.27億噸。同年，包括天然氣田和泄漏管道在內的化石燃料則排放了1.08億噸甲烷，同比增長17%。
油氣企業和燃燒的甲烷
其中，非洲和中東是甲烷排放量增長最快的地區，就單獨的國家來説，美國甲烷排放量增加了450萬噸，這主要是由於天然氣的鑽探、分配和消耗量增加。
“美國和全球的天然氣使用量正在迅速增加，這抵消了電力部門的煤炭用量，並減少了二氧化碳的排放，但增加了該部門的甲烷排放。”傑克遜説，“結果，我們從油氣井和泄漏的管道中排放出更多的甲烷。”
2018年10月-11月，全球甲烷變化示意圖，紅色為大氣中甲烷濃度較高的區域
剛好同步美國頁岩氣革命
“我非常擔心甲烷排放量的增加。”康奈爾大學生態學家羅伯特·霍沃斯博士説，他沒有參與全球碳項目的這項研究，但他是長期追蹤研究甲烷排放的權威，並且對過去十年地球甲烷排放量猛增有不同解釋。
去年8月，霍沃斯將自己的長期研究發表在《生物地理科學》雜誌上，研究顯示，地球甲烷排放量猛增，剛好與美國的頁岩氣革命同步發生。
羅伯特·霍沃斯博士在《生物地理科學》雜誌上發表的研究
自2005年以來，在水力壓裂和水平鑽井等新技術推動下，美國實現了能源獨立，一躍成為全球主要油氣生產國。
過去十年，全球大約三分之二新增天然氣是美國和加拿大用壓裂法生產的頁岩氣。
壓裂技術
霍沃斯通過追蹤大氣中甲烷的碳原子同位素發現，自2008年以來，壓裂過程中釋放出的較輕形式的甲烷，是全球甲烷排放總體上升的重要組成部分。
也就是説，近十年來大氣中增加的甲烷，主要源於頁岩地層中的天然氣。
壓裂技術
事實上，在頁岩氣的生產過程中，泄漏幾乎無法避免——開採期間，通常會排放掉那些難以捕捉的甲烷；在壓縮和儲運的過程中，也會刻意排出甲烷以減少罐體壓力；在測試維護井道和管道時，也會清空甲烷，以確保沒有爆炸的危險。
2015年的另一項研究估計，按照最保守的1.5%泄漏率計，北德克薩斯州巴內特頁岩地區每年泄漏54.4萬噸甲烷，這相當於4600萬噸二氧化碳。
德克薩斯州巴內特頁岩地區的甲烷泄漏
2016年，加州南部一家天然氣公司發生了美國史上最嚴重的甲烷泄漏事故，在持續16周的搶修期內噴出近10.7萬噸甲烷。
康奈爾大學工程學教授安東尼·英格拉菲也認為，在頁岩氣產量劇增的同時，全球甲烷排放也在急劇上升，這不太可能只是巧合。
紐約州奧爾巴尼的一起甲烷泄漏事故
今年年初，《科學進展》刊出美國哈佛大學和環境保護基金的最新研究成果，研究團隊租用了歐空局的一顆對流層監測衞星，花了10個月監測美國最大頁岩油氣產區二疊紀盆地的甲烷排放量，結果發現排放量足以為德克薩斯州700萬户家庭提供一年的能源。
二疊紀盆地一油氣生產企業的甲烷泄漏
“這是美國主要油氣盆地有史以來排放量的最高記錄。”研究合著者、環境保護基金首席科學家史蒂文·漢堡博士説，在21世紀頭十年，二疊紀甲烷排放水平較為平穩，但在過去十年卻一直在迅速增加，“我的研究表明，美國頁岩氣開發導致的甲烷排放，至少佔全球排放量增長總量的三分之一。”
甲烷儲罐
頁岩氣行業衰退引發新危機
今年6月28日，美國能源巨頭切薩皮克正式申請破產，這家公司是用技術推動美國頁岩氣革命的先驅，也曾提倡將天然氣作為煤炭和石油的替代品。
然而，隨着全球能源行業在今年上半年迎來需求暴跌，一直舉債維生的美國頁岩油氣企業正像切薩皮克一樣成片死去。
CNN報道，美國能源巨頭切薩皮克破產
分析公司Rystad Energy的數據顯示，假設平均油價為每桶30美元，那麼今年大約有73家美國頁岩油氣企業可能會破產，明年還將有170家破產，兩者相加，破產公司數將超過過去五年的總和。
頁岩油氣企業的盈利困境和大規模破產，又將帶來一場潛在的環境災難——那些無利可圖的頁岩油氣井將被成片廢棄，而廢棄油氣井同樣會排放大量甲烷。
美國肯塔基州一位居民發現當地油氣企業廢棄的管道井中在泄漏甲烷
根據美國環境保護署最新報告，2018年，美國現存超過320萬口廢棄油氣井，其中200多萬口從未封堵，一年排放了28.1萬噸甲烷，而且這項數據並不完整，實際排放量可能要高出三倍。
據EPA測算，自2008年以來，全美備案的廢棄油井數量，相比頁岩氣革命前躍升了12%以上。
一處廢棄的油氣管道
僅過去兩個月，北達科他州就新增了336口廢棄頁岩油氣井，而在新墨西哥州，政府也確認了708口新增廢棄油氣井。
這些廢棄油氣井不只排放甲烷，還會污染地下水和土壤。
2018年，EPA就確認，在猶他州和新墨西哥州內的納瓦霍族土地上，近50處廢棄油氣井導致該地區多處地下水中含有致命的砷、硫酸鹽、苯和氯化物。
巴內特頁岩地區，頁岩氣企業廢棄氣井和管道後，氣井和管道泄漏對當地農田產生了影響
堵塞棄井需要大量資金，環保部門只能先警告民眾不要飲用當地的地下水。
廢棄油氣井將成甲烷排放大户
越來越多的廢棄油氣井，正在成為美國和全世界的大麻煩。
美國法規要求油氣公司在鑽探前向政府支付保證金，以確保日後廢棄油氣井能夠得到清理，但是這種要求通常由諸多法律規則拼湊而成，油氣公司總能鑽到空子，政府總是無法獲得足夠多的保證金。
就像切薩皮克，破產後留下6800口油氣井，清理成本高達14億美元，然而它只為清理預留了4100萬美元的債券。
還有德克薩斯州的頁岩油生產商MDC Energy，就在它八個月前申請破產的那天，公司一口油井的儲罐發生嚴重的甲烷泄露，直到現在，危險的甲烷仍在不斷向空中噴射。
一口廢棄井封堵現場
如果要永久關閉140口油井，MDC需要支付超過4000萬美元的清理費用，但是，MDC母公司債務已超過其資產價值1.8億美元。
丹佛一家學校200米外就有一家頁岩氣公司，去年學校每天檢測空氣數據，七個月內有100多次檢測顯示苯含量升高，這是一種可引起白血病的有毒化合物。
這家頁岩氣公司上個月已申請破產保護，同樣沒有對氣井採取封堵措施。
封堵過程打入混凝土
通常，封堵油氣井，需要從地下挖出管道，再注入混凝土以永久密封鑽孔。
美國政府問責辦公室曾估計，清理堵塞一口廢棄油井的費用，從20000美元到145000美元不等，清理美國所有廢棄油井的成本在600億美元至4350億美元之間。
一口廢棄井封堵現場立起警示標誌
而且，清理一口典型的頁岩油氣井更貴，成本已接近30萬美金，因為頁岩油氣井往往比傳統油氣井更深更難清理。
誰來為這些廢棄油氣井買單？標普數據顯示，2020年至2022年間，美國頁岩油行業約有1370億美元債務到期，如果國際油價景氣，企業還可以“舉新債還舊債”維持現金流，可是現在大家都在倒閉邊緣掙扎，更別説掏錢堵油氣井了。
頁岩氣企業工人在施工
最終，善後工作還得落到政府頭上，每個有油氣資源的州都在為此苦苦掙扎——在賓夕法尼亞州，按照目前的資金支出速度，要清理關停積壓的20萬座廢棄油氣井，大約需要數千年時間。
頁岩氣企業的管道
特朗普政府將取消甲烷監管
更讓人擔心的是，儘管美國政府自己的科學家，都在就全球變暖對美國經濟造成的損害反覆提出詳細警告，特朗普卻一再否認科學的共識，即人類活動正在助長氣候變化。
2019年，美國環境保護署提議取消對美國境內油氣設施甲烷排放情況的監管，這意味着美國將不再從聯邦層面要求頁岩油氣產業減少甲烷排放，未來可能也不再有相關規定。
甲烷泄漏
這項政策有望在今年正式敲定實施，有預測表明，這將為油氣行業每年節省1700-1900萬美元，代價是2025年預計增加37萬噸甲烷排放，相當於一百萬户家庭一年供電量。
今年3月，特朗普還終結了奧巴馬時代的美國汽車排放標準，要求汽車製造商到2026年每年提高1.5%的燃油效率，而不是之前規定的5%。
美國汽車燃油消耗量很大
特朗普還為油氣企業開了一張“支票”，除了2萬億美元經濟刺激法案允許的企業貸款，3月中旬還宣佈購買美國油氣企業的7700萬桶石油作為戰略原油儲備，總價30億美元。
據美國石油協會數據，2018年，能源行業在美國GDP佔比達到7.6%，2015年為美國提供了5.6%的就業機會，石油開採的基礎設施是拉動美國經濟增長的關鍵。
今年上半年，美國不少地方油價降到了每加侖2美元以下
因此，特朗普不可能坐看油氣行業崩潰，這將牽連到上下游如倉儲、運輸、煉油和銷售等諸多行業。
然而，正如羅伯特·霍沃斯博士所説，單獨靠減少二氧化碳排放，無法實現《巴黎協定》的減排目標，因為氣候變化對甲烷的反應要快得多。要將全球變暖水平控制在2攝氏度的國際目標以下，防止氣候變化的最災難性影響，控制甲烷排放至關重要。
控制不了甲烷排放，人類控制氣候變化的努力註定將會失敗。
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