合理開發與節用資源-永續發展與資源利用

授課橘地科小編
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學習領域/科目別 地球科學
情境範疇 永續發展與資源利用(Na)
題幹

※水力壓裂法是一種開採頁岩所蘊藏之天然氣和石油的方式。開採時先將管線鑽入地下岩層,再以高壓方式把高黏度的水、沙和化學物質之混合物灌入油頁岩的地層中,利用液體產生的壓力導致岩體出現裂縫,迫使甲烷(天然氣)自岩層中散逸出來,然後被沿管線抽取至地面的集氣站,如下方左圖。而下方右圖,則是2013年美國能源資訊署對全球頁岩氣的分布所做的調查,圖中紅棕色的區域即是經評估後確實含有頁岩氣之沉積盆地,是可進行開採的區域。


從2007年開始,美國掀起了一波頁岩革命,即液壓裂解與水平鑽井的技術問世,使得極低滲透率與孔隙率的頁岩層得以進行開採,利用這套方式自油頁岩中取得天然氣的方式也越來越常見。美國也因此項技術之故,使得頁岩氣生產大增,並於2009年成為全球天然氣生產第一大國,在2016年之際自液化天然氣的進口國變成出口國。但此項技術仍受到一部分人的質疑,2017年7月時,英國蘭開夏新建壓裂場,有人抗議以壓裂方式開採石油和頁岩氣對環境造成的威脅。而受到爭議的該口油井,則於2018年10月開始進行開採工程。



問題一

1. 傳統油氣的鑽取大致上會尋找有「儲油構造」(如:背斜軸部)的區域進行鑽探,而含有甲烷的油頁岩之頁岩氣,其實是品位低、高分散的礦產,所以和一般天然氣的開採相比,技術難度上更大,單位體積內仍得到的產量也就相對更低。但這幾年來,產自頁岩氣的天然氣數量卻節節攀升,同時還抑止了國際油價的波動(見上圖右)。請問,這與以下敘述有關?(應選 2 項)
(A) 蘊藏大量頁岩氣的礦區被發現
(B) 開採技術有突破性的演進而使產量大增
(C) 開採頁岩氣的成本減少,進場門檻大幅降低
(D) 現代社會對於化石燃料的需求大增,連品位低者都成為開採的對象
(E) 因採取石油後的後續工序繁複而頁岩氣處理起來更為簡易,導致各國爭相開
採頁岩氣

2. 由上文可知,並非所有人都認為水力壓裂法是百無一失、乾淨清潔的新式採礦方式。請由水力壓裂法的施作圖,推測此種採礦方法可能會帶來什麼樣的危機?(應選 3 項)
(A) 容易導致土壤液化
(B) 地下含水層有被裂解混合劑汙染的可能性
(C) 迫使頁岩層出現裂縫有可能引起區域性的微小地震
(D) 自裂隙鑽進鑽探套管中的天然氣遇水後會與其結合,導致管內出現碳酸鈣大
量沉積
(E) 進入套管後的甲烷再鑽出地表後,有部分可能會揮發至地球大氣層中,使得
全球暖化加劇

3. 利用水力壓裂法的產油方式,與下列聯合國 2015 年聯合國 永續發展高峰會中提出的永續發展目標有關且相悖?(應選 2 項)
(A) 氣候行動 (B) 保育與維持設置生態園區
(C) 清潔飲水與衛生設施 (D) 產業、創新處與基礎設施
(E) 經濟適用的清潔能源



參考答案 :
1. (B)(D) 2. (B)(C)(E) 3. (A)(E)
搭配學習內容/學習表現 :
ENa-Vc-2 節用資源與合理開發,可以降低人類對地球環境的影響,以利永續發展。
試題概念與分析 :
1. (A)2013 年美國能源信息署已對可能蘊藏頁岩氣的沉積盆地進行調查,至今尚無發現新的頁岩氣產地;(C) 新技術的發現在於可以針對品位更低、更不易開採的礦區進行開採,但不表示所需成本有大幅降低的現象;(E) 利用石油或天然氣製作出塑膠、橡膠、人造纖維、化學品樹脂等材料的工業稱為石油化學工業,均須經過繁複的工序才可得到這些材料,且頁岩氣的取得較石油不易。



2. (A) 造成土壤液化的原因與地下水位過高、地層鬆軟,以及地震時的搖晃有關;(D) 天然氣與水相遇會因密度差異,出現天然氣在上、水在下的分層現象,更不可能出現碳酸鈣的大量沉澱。3. (A) 頁岩氣所含的甲烷主要用於燃燒後推動發電機而產生電能,此一過程中,若甲烷外洩與燃燒後所釋出的二氧化碳,均將造成全球暖化的加劇;(E) 頁岩氣屬於化石能源之一,是非再生能源的一種,且產出之際會對環境造成傷害,故不屬於可再生這類的清潔能源;(B)(C)(D) 此三類目標與此較無相關。

延伸閱讀材料
文章 地科素養試題超展開 VOL.5
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