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麦金利之门 行路南 敕勒川，阴山下。 天似穹庐，笼盖四野。 天苍苍，野茫茫。 风吹草低见牛羊。 ——北朝·《敕勒歌》
缤纷世界，周而复始，没有尽头。2012年12月28日，格斯范桑特（Gus Van Sant）执导的《应许之地（PROMISED LAND》在美国上映。电影展现了一场抉择天然气两难的故事：能源开采巨头环球公司（Globle），觑准宾夕法尼亚州麦金利镇地底下富涵的页岩天然气矿藏，企图以各种手段与镇民交涉，取得开采权。公关代表史蒂夫·巴特勒（Steve Butler）与苏·汤玛逊（Sue Thomason）受命前往小镇，执行公司交给他们的任务。 金色、宁静的麦金利镇，居民朴实勤劳而经济欠佳。史蒂夫以金钱为诱饵，贿赂土地署官员理查兹，声称这是小镇最后的机会。他和苏的说服工作开始进展得很顺利，而且他还在镇上兄弟酒吧（BUDDY’S）遇见一位美丽的单身高中女教师爱丽丝（Alice），当晚即度过了一段快乐的时光。小镇似乎愿意接受环球公司。在学校体育馆，理查兹召集的镇民大会上，一位长者，高中科学老师法兰克·叶茨（Frank Yates，拥有ＭＩＴ硕士学位、康奈尔大学博士头衔，八岁时父亲去世，工作生涯曾是一位成功的工程师），对水力压裂法（hydraulic fracturing）提出质疑：称其并不环保，采出天然气也不会改变麦金利人的命运，要求镇民三个周后用投票来表决是否开采。而史蒂夫辩驳：除非再回到过去继续使用媒和石油，否则要环保，别无它途。正当斯蒂夫竭力四处奔走，想获得更多镇民信赖时，镇上又出现一位自称雅典娜环保团体（Athena）的倡导者达斯汀·诺贝尔（Dustin Noble）。他发起了针锋相对的宣传攻势，提供了有力的证据指控环球公司水力压裂法，曾让其它州的土地枯萎、生灵涂炭。尤其在麦克风之夜，达斯汀·诺贝尔几乎赢得了所有镇民的支持。斯蒂夫和苏灰溜溜溜出酒吧。他们的工作突然陷入困境。史蒂夫登门拜访了爱丽丝。父亲过世后，爱丽丝从城里搬回麦金利镇，继承父亲的遗产——８２英亩的庄园。庄园里牛羊成群，马儿悠闲，鸡鸟争鸣，一片生机的湖光山色。尤其是爱丽丝流露着的每一个微笑，让他深受感触。为挽救失去的民心，他和苏挨家挨户签约，但收效甚微。最后的反击活动——环球公司宣传展也被突如其来的大雨狂风淹没。 就在绝望的投票日前夕的一天晚上，史蒂夫收到了一份匿名附有照片的详实资料，戳穿了达斯汀指控环球的证据。史蒂夫立即告知官员理查兹。当他返回旅馆时，发现达斯汀正在装车，撤离小镇。达斯汀在史蒂夫的追问下，说出自己也是环球派来的，而之前他们在镇上的对抗，都是他的策划。因为环球公司为了控制投票结果，两头下注，诋毁像法兰克的环保人士，确保镇民投票赞成环球的开采权。史蒂夫终于醒悟自己对环球公司的忠诚——不惜把地下天然气储量价值1亿５千万说成３千万，还带着为小镇人民排忧解难的信念，是如此虚伪、卑鄙。 第二天，史蒂夫在体育馆门口遇到那个不愿多收一分钱的小姑娘，让他彻底明白麦金利人民的纯朴，还有比美元更重要的东西。他打消了去纽约总部升迁的念头。史蒂夫走进体育馆会场向镇民们公布了达斯汀的伪证，坦承一切都是环球公司的骗局，而且自己说的那些天然气诸多益处，保证没有任何风险也都是假话，说明他祖父年年油漆被海水浸蚀的谷仓并非固执和疯狂。他告知镇民麦金利地下的天然气如同祖父的谷仓，希望每一个人应该知道珍爱的意义，投票不是一场赌博。随后，苏与环球公司老板通话，告知他已被公司炒鱿鱼。史蒂夫坦然露出微笑，告别苏，敲开爱丽丝的家门，放弃了他那只要有钱就可以获得人生幸福的遐想。 影片中史蒂夫从小就成长在祖父家乡爱荷华州的艾德瑞吉小镇，卡特彼勒工厂关闭后，经济陷入萧条，镇被掏空。他毫不犹豫地带上盘缠离开家乡，去繁华的纽约，寻找发财致富的途径。他对家乡的情感仅仅留在回忆之中。开始，他以自己经历和真诚，告诉镇民世代相传依靠家庭农场的生存方式，已难以维系生计。后来，在感到即将被贾斯汀击垮的那一刻，在酒吧，他向那些挣扎在贫困中，为各种账单发愁，拿着政府补贴求得温饱的庄稼汉，以谩骂的言语泄愤。自然单纯的庄稼汉们用凶猛的拳头让他鼻血直流，以便获得那一丁点的尊严。 影片围绕着天然气，杜撰了一个真实的谎言。通过史蒂夫从忠诚到背叛，发现自己苦苦追求的竟是祖父所持守的精神，撇开了物质，隐喻了人们对幸福的拷问。麦金利的不安，正是人类未来的不安，这里我称之为“麦金利之门”。 水力压裂技术代表着今天北美正在兴起的能源革命。2010年6月，在阿姆斯特丹“解放你的潜力——全球非常规天然气年会”上，美国天然气技术研究院（Gas Technology Institute, GTI）授予90岁的老人，页岩气钻和水力压裂技术的先驱乔治·米歇尔（George P Mitchell）终生成就奖。2013年7月26日，94岁的他在出生地德克萨斯州加尔维斯顿（Galveston, Texas）安然离世。 乔治·米歇尔出于1919年5月21日，是一个移民到美国的希腊牧羊人的儿子，大学就读于德克萨斯州农工大学。1946年创办米歇尔能源开发公司，从事石油钻探和房地产业务。80年代起，米歇尔开始致力于寻找新的气源，瞄准了页岩气——尽管当时整个石油界认为开采页岩气是件赔本生意。因为巨量的天然气被束缚在岩石层内，想要在致密坚硬的岩石中采集到气体，就像从吸管中吸出浓奶昔一样困难。1981年米歇尔在德克萨斯州北部的巴奈特钻下了第一口页岩气井。然而，这口使用水力压裂法的气井，仅产出了少量的页岩气。1998年，80岁的米歇尔终于赢来了成功。页岩气的开采成本降到了4美元/千立方英尺，实现了商业化生产。 如今，美国90%以上的页岩气井均采用了水力压裂技术。2009年美国以6240亿立方米的年产量超过俄罗斯成为世界第一大天然气生产国。这使十分陌生的页岩气成为能源领域的热门话题。 页岩气是蕴藏于页岩层可开采的天然气资源。页岩气革命的轰鸣之声，从北美向世界震荡，正在改变着全球的地缘政治。地中海天然气管道、北海天然气管道、高加索天然气管道、中亚天然气管道都已建成运营。2018年12月12日，在斯特拉斯堡举行的欧洲议会全体会议上，欧洲议会就《欧盟——乌克兰协议实施》报告达成一致决议，支持停止实施“北溪－２”天然气管道项目。同时，新的管道在亚洲、北美、东欧的建设，穿山过海，如火如荼，对植被、海洋生态的影响不得而知。环保主义者的抗议之声也在此起彼伏。“麦金利之门”依然没有答案。 早期发现 在古代希腊、波斯、印度的文献中，都有对天然气的记载。人们发现旷野和湖泊会出现一种气体，被闪电击中燃成火焰。在古代中国，由于钻探卤水，天然气被偶然发现。大约在公元前500年前，天然气被中国人第一次使用。在晋朝的《华阳国志》里，就有描述秦汉时期天然气的使用：“临邛县有火井，夜时光映上昭。民欲其火，先以家火投之。顷许如雷声，火焰出，通耀数十里。以竹筒盛其火藏之，可拽行终日不灭也……取井火煮之，一斛水得五斗盐。家火煮之，得无几也。”由此得知早在2000多年前，秦人就用竹筒装着天然气，当火把走夜路。而且用天然气煮盐，火力比普通火力强劲，出盐更快。明宋应星《天工开物·井盐》也有记载：“西川有火井，事奇甚，其井居然冷水，絶无火气。但以竹剖开去节，合缝漆布，一头插入井底，其上曲接，以口紧对釜脐，注卤水釜中，只见火意烘烘，水即滚沸。” 1659年在英国发现了天然气，然而它并没有得到广泛应用。天然气第一次商业应用在是在1821年纽约州弗洛德尼亚，通过一根小口径导管将天然气输送至用户，用于照明和烹饪。 生成 天然气是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。它主要储存在油田以及天然气田，也有少量藏于煤层。 当非化石的有机物质经过厌氧腐烂时，会产生富含甲烷的气体，这种气体被称为生物气体。生物气的来源地包括森林和草地间的沼泽、垃圾堆放区、下水道中的淤泥、粪肥，由细菌的厌氧分解而产生。生物气还包括胃肠涨气，例如：屁。 当甲烷（生物气）溢散到大气层中时，是一种直接促使全球变暖愈演愈烈的温室气体。飘散的甲烷，经过有效的处理，就不会被视作一种污染物，而是一种有用的一次能源。然而，在大气中的甲烷一旦与臭氧发生氧化反应，就会变成二氧化碳和水。因此，排放甲烷所导致的温室效应就会以二氧化碳的方式持续。而就燃烧而言，天然气要比煤燃料产生的二氧化碳要少得多。甲烷的重要生物形式的来源是白蚁、反刍动物（如牛羊）和人类对水稻的耕种。据估计，这三者每年的散发量分别是15、75和100百万吨（年散发总量约为1亿吨）。 化学成分 天然气的主要成分是甲烷（CH4），甲烷是最短和最轻的烃分子。它也可能含有一些较重的烃分子，例如乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10），还有一些酸性气体，如二氧化碳和硫化氢。部分气田所产天然气还含有二硫化碳和羰基硫等。有机硫化物和硫化氢（H2S）是常见的杂质，都要先去除。含硫杂质多的天然气用英文的专业术语形容为“sour（酸的气）”。 尽管天然气是无色无味的，然而在送到终端用户前，还要用硫醇给天然气添加气味，以便泄漏检测。天然气不像一氧化碳那样具有毒性，本质上是对人体无害的。不过，天然气处于高浓度状态时，空气中的氧气就不足以维持生命，还是会致人死亡的，毕竟天然气不能用于人类呼吸。 作为燃料，天然气也会发生爆炸造成伤亡。虽然天然气比空气轻、容易发散，当天然气在房屋或帐篷等封闭环境里聚集，达到一定浓度比，就会触发威力巨大的爆炸。爆炸可能会夷平整座房屋，甚至殃及邻近的建筑。甲烷在空气中的爆炸极限下限为5%，上限为15%。 天然气车辆发动机，利用的是压缩天然气的爆燃。由于气体挥发的性质，在自发的条件下基本是不具备的，需要使用外力将天然气浓度维持在5%到15%之间以触发爆燃。 用途 发电 作为燃气涡轮引擎和蒸汽涡轮发电的主要燃料，天然气极为重要。在燃气涡轮蒸汽涡轮联合循环的模式下发电，能源利用的效率特别高。对自然环境而言，燃烧天然气比起石油和煤之类的化石燃料要更加清洁，产生的温室气体更少。获得同样的热量，燃烧天然气产生的二氧化碳比燃烧石油要少30％，比煤要少45％。使用天然气的联合循环发电在可用化石燃料能源中最为洁净。燃料电池（fuel cell）技术可能最终将天然气转化为电提供更清洁的选择，但是此项技术目前还不具备价格竞争力。 天然气车辆 压缩天然气（以及液化天然气）被用作汽车燃料的清洁替代物。自2003年起，拥有天然气车辆最多的国家为阿根廷、巴西、巴基斯坦、意大利和印度。它的能量效率与柴油发动机相比较低，但从污染值来说，相对于粒状污染物（Particulate matter, PM）部分是完全不存在的，且在氮氧化物的排放上，远较柴油车为低。天然气引擎采用火花点火（Spark ignition）引燃提供动力，与汽油引擎相同，却具有较高的辛烷值（120～130, Octane number）。因此在引擎的设计上其压缩比（Compression ratio）可以提升至11左右，弥补在能量热值上的不足，且在近年来由于引擎科技的进步，通过高压缩比，多点喷射系统（Multi injection）与涡轮增压装置（Turbo Charger），其动力输出性能已经与传统汽柴油引擎不相上下。 天然气产量与储存量丰富，价格便宜是推广天然气车辆的主要原因。将一般家用天然气输送管线中燃气加压储存在高压钢瓶中，即可成为车辆使用之天然气燃料。天然气车辆排放的碳氢化合物（THC）中，80%以上为甲烷，甲烷不会因为光化学反应而与NOx反应形成臭氧（O3），破坏大气层，影响环境生态，但是仍会对于温室效应产生影响，然而由于直接排放量远低于其他对于温室效应的气体排放，所以各国制定车辆污染排放标准时将甲烷类碳氢化合物排除，仅针对非甲烷类（NMHC, Non-Methane Hydrocarbon）进行管制。 然而天然气因为比重小，其体积较其它液态燃料大，一加仑（3.785升）等效柴油所含热量约与标准状况（21℃ & l atm条件）下3.5m3天然气相当。另外由于车辆上放置天然气储罐的空间有限，天然气必须被压缩至220 bar左右储存于储罐内；储罐容器为了承受高压气体，都使用坚固且厚重之钢材，或陆续开发复合材料与碳纤维材料之类高压容器，可增加利用空间并减少车体重量。 近年来由于环保压力使然，欧美日各国竞相开发天然气车辆，并在都会区进行天然气公车实车示范以宣导使用成效；美国原油年需求50%来自国外，且交通运输所需能源中96%皆须依赖原油，在经济因素之额外考量下，美国乃积极利用其国内现有之丰富天然气及既有管路，推行天然气车辆。 家用及工业应用 向家庭提供的天然气被用来烹饪和取暖或制冷。CNG和LNG被用于没有公用事业管道连接的乡村家庭或便携式烤架。天然气是哈柏法（Haber process）产生用于肥料生产的氨水的主要原料。同样，天然气被用于制造纤维、玻璃、钢铁、塑料、油漆、食品制造加工以及其它产品。 生产与加工 天然气和石油常常并存于同样的岩层中，可以在这些油井中采集天然气。此外，在煤矿、泥盆纪页岩、地压盐水和结构紧密的砂岩中也会存在天然气。然而从中开采天然气的成本较高，相关技术发展缓慢。植物、垃圾、污水和动物的排泄物等有机物发酵时会产生沼气，性质类似天然气。 在以前，天然气是作为废料在开采石油的过程中被烧掉的，因为相对出产的石油来说，其用途不大。但随着化石燃料的储量逐渐消耗，天然气在能源供应中地位不断上升。 天然气是通过钻井汲取，与石油汲取相似。有许多天然气储量在海底，需要通过管道从海上的生产平台运到岸上的采集点，然后再运到炼油厂进行提纯。 提纯的第一步是: 水和其它液体在重力的作用下从天然气中沉淀下来。然后，干燥的气体通过冷却塔。在那里，丁烷和丙烷被液化并收集起来。这些气体被称为液化石油气（LPG）。可作为原材料出售，用来生产化学品；或者装罐出售，用做燃气炉的燃料。 剩余的天然气可通过管道进入供气管网或经压缩、冷却处理成液化天然气（LNG）。液化天然气比天然气占空间少，通过油轮运输更方便。 储存与运输 在天然气利用过程中的主要困难是储存与运输。一般来说，天然气管道的方案是非常经济的，但在穿越大洋的情况下并不可行。另外，北美的许多现有天然气管线已经接近运输能力上限，促使了一些气候寒冷地方的政治人物公开谈及潜在的天然气短缺问题。 槽车只能短途运输液化天然气（Liquefied Natural Gas）或压缩天然气（Compressed Natural Gas），而天然气油轮则可以横渡大洋运输液化天然气。远洋轮船会直接运输到最终用户，或是运到像管道这类能将天然气进一步输送的配送点。但是这种方式会因需要额外的设施在生产地点进行气体的液化或压缩而花费更多的资金，这种额外设施称为液化天然气接收站，并且还需要在终端用户或气化站进行气化或减压处理。 在过去，开采石油的过程中被一同采出的天然气，因销售没有利润，在油田里就白白地被烧掉（flaring）。如今，为了避免给地球大气增加温室气体污染，这种浪费的做法在许多国家被法律禁止。现在许多公司还认识到，将来通过液化天然气、压缩天然气或到其他最终用户的运输方式，能够从这种的天然气中获取商业价值。因此，这些气体一部分被重新注入地层以待以后开采，这被称为地下天然气储存。它也有助于石油的抽取，因为这样增加了地下的压力。二十世纪七十年代末，一项在沙特阿拉伯发明的名为“Master Gas System”（气体治理系统）的技术，把那些天然气用于海水淡化所需的发电、加热之中，使石油开采不再需要废气燃烧。类似的还有一些同样释放甲烷气体的垃圾填埋场，也加装了设备来采集甲烷发电。 天然气常以压缩的形态储存在盐穹（salt dome），天然气井中采空后遗留的地下洞穴，或者以液态储存于气罐中。在市场需求低迷期，天然气就会注入这些地方储存起来，待到需求旺季提取。这类存贮点设在终端用户附近，有助于满足不断波动的市场，但实际操作中可能有各种阻碍。 安全 天然气原本无色无臭，为使泄露可以被人嗅到，防止可能出现的爆炸，天然气供应商会加入一种像烂鸡蛋"臭味"的化学药剂，如早期的乙硫醇或现今的四氢噻吩。 在煤矿业，因为存在瓦斯燃气的危险而需要使用瓦斯探头、燃气安全设备如安全矿灯. 在天然气中加入气味是在1937年New London School explosion 燃爆事故，由于在学校建筑物中外泄的瓦斯没被注意到，随后被引爆造成３００多人死亡。 近年来天然气爆炸已很少发生。个人住宅，小型企业和轮船最易受到内部的天然气外泄影响。通常，爆炸会造成很大的损毁，但建筑物不会倒下。在这个情况下，在里面的民众只会有轻度到中度的受伤。偶尔，天然气会聚成比较高浓度而爆炸，夷平一个或多个建筑物。通常瓦斯在室外很容易消散，但在特定的天气条件下也有可能聚集到危险的分量。相对上千万使用燃油的建筑物，使用天然气的危险度相对低得多。天然气中加入的气味是无毒的，但有些天然气会生产一些酸性气体，包含了硫化氢，这些气体是有毒性的。 采集天然气或者石油即用水力压裂会放出重金属，矿物质，放射性物质等导致水源污染，从而威胁当地生态环境和居民身体健康。并认为这种技术给环境带来了极大的伤害，包括使自来水自燃，引发小幅地震等。反对者指出潜在的环境影响，包括地下水的污染，淡水耗损，空气质量的风险，气体和水力压裂化学品迁移到地表面，泄漏和回流的表面污染，以及这些问题对健康的影响Environmental impact of hydraulic fracturing(如癌症，血液疾病，神经系统损伤,呼吸问题,生殖发育,流产,死胎,月经周期紊乱)。抽取天然气也会令地层压力下降，而这种压降又会导致地表下沉。地表下沉则可能影响生态系统，地表水流，排供水系统，以及建筑地基等等。 牛粪的启示 在辽阔苍茫的中亚草原，从远古，随水草丰枯迁徙的牧民，就有拾牛粪取暖做饭的传统美德。但今天使用垃圾产生的甲烷气为城市提供能源的方法进展缓慢。上世纪中期，中国乡村建造的沼气池就是利用人畜粪便以及植物厌氧分解产生的甲烷，以供居民使用，只是规模较小，不了了之。在加拿大的安大略有一项计划，即从圈养在农场的牛的肥料中获取沼气和甲烷气，来向小城镇提供能源。 人类是自然界最大的索取者，也是最大的污染者。全球73亿人口，每日的排泄物和倾倒的食物可能会塞满一个青海湖。这些排泄物和食物几乎全部用清洁的淡水冲洗到阴沟、河流、湖泊和海洋，既是巨大的浪费，也是严重的污染。而爆发的新兴经济体，浪费和污染更为可怕。倘如现代科学家们能从牧羊人牛粪里得到启示，更新科技，把每日的排泄之物和残羹剩食转变为清洁的天然气，纳入物质循环之中，减免对自然界的破坏性索取，其对文明进步的推力，一定不在工业革命之下。很可惜，我们的科学家们过分关注外在的“僵尸”智能，宁愿把一生花在“机器”人上，也不愿去关心生物“肉体”这个满装并呼吸的容器。 我们只要有意识，就能领略大千世界形形色色的物质。可供我们利用的物质，即是资源。能为我们提供能量的资源，我们称呼它为能源。天然气是我们今天争抢的能源。这源于科技的进步。人类科技是人类思维的结果，是我们使用物质的一种方法。而大千世界，物质在循环，生生不息，这是上帝的恩赐。科技的一半是致命的缺陷，所以科技的进步不一定是人类社会的进步，而且往往伴随着灾难。就像我们拥有核弹而沾沾自喜的时候，人类社会不得不笼罩在核毁灭的阴影之下。 人类利用能源的历史几乎和人类的文明史一样长久，为科技革新而付出毕生精力的科学家、企业家举不胜举。然而，人类的责任不是仅仅提升科技，制造出所谓的新物质，繁荣经济，更为重要的是让科技臣服于自然物质运行的轨迹。应许的禁地才能接纳人类，这就是智慧。拥有一匹良种马并不难，但能驾驭良马，却需要忍耐、探究，与之长久互动、共生。我们为发现良种马的相马者鼓掌，但我们更应为驯马师点赞、致敬。没有智慧的族群，必会像恐龙一样消亡，也难周而复始。天然气能源的利用也是如此，从开采、净化、存储、运输，直到终端用户，处处都纠缠着科技和金钱，常常让人们做出错误的选择。不管科学的牛人、富商巨贾，政客多么自负，即使爬上“物质火星”，自然的规律不会因人而变。在当下我们经历城市化、寻求现代性，为一个个新科技欢呼的时候，明媚而单纯的乡村却在一个个消逝。我们是不是应该放慢脚步? 冷静一下我们那些“疯狂科学的核弹”，珍爱“祖父的谷仓”，预准好制服科学的“生之艺术”，谨慎开拓。这样，“麦金利之门”会为我们打开，不至于让“科技的罪恶”毁灭我们的家园，那么祖先为之耕耘七千年的文明方可持续，死而复活。 2019年6月18日 , |
