マーセラス・シェール掘削廃棄物の処分と輸送に関連した粒子状物質の排出

Particulate Matter Emissions Associated with Marcellus Shale Drilling Waste Disposal and Transport.

• Melvut Furkan Mol
• Mengfan Li
• Jeremy M Gernand

抄録

この研究では、2011年から2017年の間にマーセラスシェール掘削屑の処分に起因するPM、PM、結晶性シリカ、ヒ素、ウラン、バリウムを含む6種類の大気汚染物質の排出量と周辺暴露濃度をモデル化している。これらの予測暴露を用いて、本研究では、ペンシルバニア州で必要とされる廃棄物施設からの現在のセットバック距離を評価した。現在のセットバック距離274m（900フィート）の周囲に住む潜在的な住民の場合、埋め立て地での廃棄物処理率が1日あたり612.4メートルトン（記録上の99％）であれば、調査した6種類の汚染物質のいずれについても曝露限界値を超えることはない。しかし、現在のセットバック距離は、毎日の廃棄物処理率が1日あたり900メートルトンを超えた場合、国家大気環境品質基準（NAAQS）に定められたPMとPMの24時間1日濃度基準を超える結果となる可能性がある。これらの結果から、バリウム含有粒子状物質及びウラン含有粒子状物質の乾式堆積は、公衆の健康に対する危険性はないと考えられます。廃棄物輸送による大気質への影響と削減の可能性を調査するために、本論文ではペンシルバニア州の埋立地の最適化について説明し、廃棄物処理トラックの走行距離を減らすことで環境衛生上の危険レベルを低減することが可能であるという潜在的な利点を示した。この戦略は、PMとPMの年間排出量を平均64%削減し、年間の死亡事故の予想数を半分近く減らすことができ、長期的には潜在的なリスク管理目標と考えるべきである。したがって、廃棄物除去トラックの走行距離を制限または削減を奨励し、廃棄物量の関数としてセットバック距離を管理する政策は有益である。この研究は、ペンシルバニア州で要求されている現在のセットバック距離を見直す必要性を示しているが、これでは、周辺住民の24時間平均PMおよびPMレベルが全米大気質基準に記載されている値以下にならない可能性がある。さらに、この研究では、ペンシルバニア州内で掘削くずを受け入れる埋立地の位置を最適化することで、PMとPMの排出量、総移動距離の短縮、死亡事故の数が半分近く減少し、大きな利益が得られる可能性があることも明らかにしている。

This study models emissions quantities and neighboring exposure concentrations of six airborne pollutants, including PM, PM, crystalline silica, arsenic, uranium, and barium, that result from the disposal of Marcellus shale drill cuttings waste during the 2011-to-2017 period. Using these predicted exposures, this study evaluates current setback distances required in Pennsylvania from waste facilities. For potential residents living at the perimeter of the current setback distance, 274 m (900 ft), a waste disposal rate of 612.4 metric tons per day at landfills (the 99 percentile in record) does not result in exceedances of the exposure limits for any of the six investigated pollutants. However, the current setback distance can result in exceedance with respect to the 24-hr daily concentration standards for PM and PM established in the National Air Ambient Quality Standards (NAAQS), if daily waste disposal rate surpasses 900 metric tons per day. Dry depositions of barium-containing and uranium-containing particulate matter should not be a danger to public health based on these results. To investigate the air quality impacts of waste transportation and the potential for reductions, this paper describes an optimization of landfill locations in Pennsylvania indicating the potential benefits in reduced environmental health hazard level possible by decreasing the distance traveled by waste disposal trucks. This strategy could reduce annual emissions of PM and PM by a mean of 64% and reduce the expected number of annual fatal accidents by nearly half and should be considered a potential risk management goal in the long run. Therefore, policy to limit or encourage reduction of distances traveled by waste removal trucks and manage setback distances as a function of delivered waste quantities is merited. Implications This study shows the necessity of reviewing current setback distance required in Pennsylvania, which might not ensure 24-hr mean PM and PM levels below the values stated in National Ambient Air Quality Standards for the residents living at the perimeter. Furthermore, this study also reveals potential tremendous benefits from optimizing location of landfills accepting drill cuttings within Pennsylvania, with PM and PM emission, total distance traveled shrinking, and number of fatal accidents shrinking by nearly half.