| [미국] 규명되지 않은 파쇄에 사용되는 살생물제의 환경 영향과 독성
미국 콜로라도 주립 대학(CSU; Colorado State University) 소속의 연구팀은 수압 파쇄 유체(hydraulic fracturing fluids)에 가장 일반적으로 사용되는 살생물제(biocide)의 환경적 운명과 독성(toxicity)에 대한 최신 검토를 완성했다.
연구진은 200여 개 이상의 논문, 연구 및 문헌 등을 분석하여 이러한 화학물질이 환경으로 어떻게 유입하는지, 분해 또는 잔류되는지, 살생물제 또는 살생물제의 분해 산물이 인간 건강과 환경에 위험을 초래하는지 등에 대한 현재의 지식을 비판적으로 평가했다. 또 연구팀은 더 많은 연구가 시급하게 필요한 다양한 지역의 위치를 규명하고 가능한 살생물제의 대체물에 대한 장단점을 규명했다.
관련 논문은 “수압 파쇄 유체에서 살생물제 : 살생물제의 사용, 유동성, 분해 및 독성 등에 대한 비판적 검토(Biocides in Hydraulic Fracturing Fluids: A Critical Review of Their Usage, Mobility, Degradation, and Toxicity)”라는 제목으로 Environmental Science &Technology 저널에 최근 발표됐다.
연구진은 화학물질의 중요한 그룹에 대한 정확한 환경 영향 평가에 대하여 충분한 이용할 수 있는 정보가 있는지에 대하여 규명하고자 노력했으며, 중요한 지식 격차가 어디서 발생하는지를 규명했다고 이 논문의 주저자이며, 환경 공학과 연구 조교수인 Jens Blotevogel은 밝혔다.
살생물제는 많은 산업 공정에서 사용되는 일반적인 화학적 화합물이며, 표백제와 다른 가정용 제품에서 발견된다. 또 살생물제는 물, 모래 및 화학물질 등의 혼합물이 석유와 가스의 추출을 강화하고 암석을 분해하기 위하여 유정에 강제적으로 투입되는 공정인 수압 파쇄에서 사용된다.
살생물제는 매우 독성인 황화수소 기체를 생성시키고, 석유와 가스 추출의 효과를 제한하는 유정 포장을 부식시킬 수 있는 박테리아를 사멸시키기 위하여 파쇄 유체에 첨가된다.
CSU가 주도하는 연구팀에는 프로젝트 주조사관이며 환경 화학과 조교수인 Thomas Borch, 이 논문의 주저자이며 박사 과정 학생인 Genevieve Kahrilas, 몬태나 주립대학 소속 교수인 Philip Stewart 등이 참여했다. 이 연구는 살생물제가 독성으로 알려져 있으며, 따라서 시민과 규제자의 상당한 관심을 받고 있기 때문에 살생물제에 초점을 맞추었다.
특히 만약 농업 토양에 살생물제가 유출되어 지표면 또는 지하수로 유입되거나 유정 시추공이 고온과 고압 조건에 노출된다면, 이러한 살생물제에 어떤 일이 일어날 것인가에 대하여 알려진 바가 거의 없다.
수많은 상반된 연구가 있다고 Borch는 밝혔다. 연구진은 살생물제와 관련된 다양한 문헌을 조사하여 환경 위험 평가(environmental risk assessment)를 위한 지침으로 작용하는데 사용될 수 있는 결론을 도출하고 수압 파쇄 유체를 관리하기 위한 지속 가능한 경로를 개발하는 데 도움이 되는 미생물 제어 전략을 규명하기를 원했다고 Borch는 밝혔다.
약 1년에 걸친 살생물제와 관련된 연구를 검토한 후, 연구팀은 다음과 같은 몇 가지 결론을 도출했다.
1. 수압 파쇄에 사용된 16종의 주요 살생물제 중 석유와 천연가스 산업에 대한 특성이 확인된 것은 없었다. 이러한 살생물제는 모두 상용 제품과 다른 산업 공정에서 사용되고 있다.
2. 수압 파쇄에서 사용되는 16종의 주요 살생물제 중 9종은 발달, 생식, 돌연변이 유발, 발암성 및 신경학적 효과 등과 같은 만성 독성 효과를 나타낸다는 사실이 보고됐다. 이 중 7종은 어떠한 만성 독성의 증거도 나타나지 않았으며, 3종은 독성 가능성을 가지는 중간 생성물로 전환될 수 있다.
3. 현재 이용 가능한 자료를 기반으로, 지표면 유출은 수압 파쇄에 의한 환경오염(environmental contamination)을 유발하는 것으로 나타났다. 콜로라도 석유 및 가스 전환 위원회(Colorado Oil and Gas Conservation Commission)에 따르면, 2013년 콜로라도에서 591건의 수압 파쇄에 의한 유출이 보고됐으며, 이러한 유출은 전체 590,000갤런 또는 모든 생산수(produced water)의 0.004%의 배출에 해당한다.
4. 만약 불가피하게 환경으로 배출된다면, 일부 살생물제는 주로 물을 오염시킬 것이며, 따라서 더 많이 이동할 뿐 아니라 더 빠르게 분해될 것이다.
5. 많은 살생물제는 환경에서 자연적으로 분해되지만, 일부 살생물제는 보다 더 독성 또는 잔류성 화합물로 전환될 수 있다.
6. 파쇄 화학물질이 일단 주입되어 고온, 압력, 염 및 유기물 조건 하에서 변형, 흡착 및 이동 등을 통한 형성에 대하여는 거의 알려진 것이 없다. 결과적으로 생산수와 함께 표면으로 복귀하는 화합물의 유형과 독성에 대하여는 거의 알려진 바 없다. 더 많은 연구는 이러한 공정을 이해하기 위하여 요구된다.
7. 몇 가지 살생물제 대체물이 존재하지만, 더 높은 비용과 더 높은 에너지 수요 또는 클로로포름과 같은 독성 소독 부산물(disinfection byproducts)의 가능한 형성 때문에 거의 사용되지 않고 있다.
8. 수압 파쇄 유체의 사용과 처분에 관련된 환경과 인간 건강 위험은 연구 부재를 이유로 잘 규명되지 않았다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 12월 16일]
[원문보기]
Review finds environmental impact and toxicity of biocides used in fracking still largely unknown
A Colorado State University-led research team has completed the most comprehensive review to date of the environmental fate and toxicity of the biocides most commonly used in hydraulic fracturing fluids.
Researchers analyzed more than 200 research papers, studies, and other literature to critically evaluate the current knowledge on how these chemicals may enter the environment, whether they are likely to degrade or persist, and if they or their degradation products may pose a risk to human health and the environment. The team also pinpointed various areas in which more research is urgently needed and identified the pros and cons of potential biocide alternatives.
The critical review article, "Biocides in Hydraulic Fracturing Fluids: A Critical Review of Their Usage, Mobility, Degradation, and Toxicity," was recently published in the prestigious journal Environmental Science &Technology.
Biocides are common chemical compounds used in many industrial processes and are found in bleach and other household products. They also are used in hydraulic fracturing, a process in which a mixture of water, sand and chemicals is forcefully injected into a well to break rock and enhance oil and gas extraction.
Biocides are added to fracking fluids to kill bacteria that can corrode well casings, limit efficacy of oil and gas extraction, and produce highly toxic hydrogen sulfide gas.
The CSU-led team also includes Thomas Borch, an associate professor of environmental chemistry and the principal investigator for the project; Genevieve Kahrilas, a doctoral student and also lead author on the paper; and Philip Stewart, a professor from Montana State University. The paper focused on biocides because this group of chemicals is known to be toxic and thus has received significant attention from regulators and concerned citizens.
Specifically, little is known about what happens to these biocides if they are accidentally spilled on agricultural soil, enter surface or groundwater, or are exposed to the high temperature and pressure conditions in well boreholes.
"There have been a lot of conflicting studies," Borch said. "We wanted to look at a variety of literature related to biocides and try to derive conclusions that can be used to serve as a guide for environmental risk assessment and identification of microbial control strategies to help develop a sustainable path for managing hydraulic fracturing fluids."
After spending nearly a year reviewing biocides-related research, the team drew several conclusions outlined in the journal article, including:
-
None of the 16 major biocides used in hydraulic fracturing are specific to the oil and natural gas industry. All of them are used in other industrial processes and/or commercial products.
-
Of the 16 major biocides used in fracking, nine have been reported to have chronic toxicity effects (such as developmental, reproductive, mutagenic, carcinogenic, or neurological effects). Of the seven that have not shown any evidence of chronic toxicity, three may transform into intermediate products with toxic potential.
-
Based on currently available data, surface spills appear to be the most likely cause for environmental contamination by fracking fluids. According to the Colorado Oil and Gas Conservation Commission, in 2013 in Colorado there were 591 reported spills, which released a total of 590,000 gallons, or 0.004% of all produced water.
-
If inadvertently released into the environment, some biocides will primarily contaminate water and will thus be more mobile but also break down faster. Others will stick to soil and be less mobile and thus take longer to break down.
-
Many biocides degrade naturally in the environment, but some may transform into more toxic or persistent compounds.
-
Hardly anything is known about transformation, sorption and transport of fracking chemicals once injected into these deep formations, which have high temperature, pressure, salt and organic matter concentrations. Consequently, little is known about the type and toxicity of the compounds that return to the surface with produced/flowback water. More research is critically needed to understand these processes.
-
Several biocide alternatives exist but are rarely used because of higher costs and high energy demands or potential formation of toxic disinfection byproducts such as chloroform.
-
Environmental and human health risks associated with the use and disposal of hydraulic fracturing fluids are not well understood due to lack of research. |
즐겨찾기 추가 
시작페이지로 설정
