对孩子们进行水力压裂作业？德克萨斯州公立学校的孩子们生活在水力压裂井附近，这无疑是一种环境不公

《Applied Geography》：Fracking for kids? Environmental injustices in proximity to fracking wells among Texas public schoolchildren

　　朱琳·保罗 | 埃文·米斯特尔 | 艾莎亚·巴塔查吉 | 阿里安娜·格兰特
德克萨斯大学阿灵顿分校公共事务与规划系，美国德克萨斯州阿灵顿市，76019

**摘要**
通过水力压裂技术，企业将沙子、水和化学物质注入地下，以从页岩中提取天然气和石油。这种开采方式可能对周边社区造成健康影响，有研究表明，少数族裔和低收入社区面临更大的风险。德克萨斯州为研究水力压裂的地理分布和环境正义问题提供了独特案例。尽管全国许多城市已经禁止了水力压裂，但该州的自然资源法规禁止地方政府实施禁令。此外，与美国大多数页岩资源分布远离城市不同，德克萨斯州的许多水力压裂设施位于主要人口中心及其周边地区，包括达拉斯-沃斯堡地区。

为了评估水力压裂对德克萨斯州的影响，我们调查了2025年学童与活跃压裂设施的接近程度，并通过空间分析验证了这些结果。研究发现，3.3%的德克萨斯州公立学校距离活跃压裂设施不到1公里，31%的学校距离不到10公里。通过空间加权统计模型，我们预测了位于气页岩区的非特许公立学校的学生接触水力压裂设施的情况。在这些学校中，招收更多非西班牙裔黑人学生的学校更可能靠近压裂设施；而西班牙裔学生与压裂设施的接近程度关系较为复杂。在控制了人口密度、学校规模和学生人数等因素后，发现招收更多黑人学生和西班牙裔学生的学校接触压裂设施的风险更高，而招收更多贫困学生的学校接触风险较低。地理加权回归（GWR）分析表明，德克萨斯州存在地区间的差异。

**1. 引言**
水力压裂（通常称为“压裂”）使企业能够开采页岩层中的天然气和石油。支持者认为，该技术通过促进经济发展和增加税收收入而惠及社区（Sovacool, 2014）。然而，水力压裂也会带来诸多问题，包括地下水污染、空气污染、地震和噪音污染（Kovats et al., 2014）。因此，水力压裂引发了关于环境正义（EJ）的疑问。研究人员和倡导者记录了美国及其他地区许多环境不公的案例——弱势群体在这些开发、能源生产和资源开采过程中受到不成比例的伤害（Faber & Krieg, 2002; Mohai et al., 2009）。环境正义研究通常关注非白人人口、低收入群体以及其他社会或政治资源有限的群体的影响（Holifield, 2001）。然而，我们对水力压裂对环境正义影响的了解仍然有限。尽管一些学者最近研究了其公平性问题（Clough, 2018; Tyree, 2021），但关于其对当地社区的影响（尤其是在水力压裂迅速扩张的城市地区）以及空间差异的作用仍存在疑问。鉴于水力压裂的潜在健康影响，了解其与不同社区的关联对于环境正义和人文地理学者来说至关重要。

此外，大多数关于水力压裂的研究忽视了一个对环境污染特别敏感的群体：儿童。由于儿童在早期发育阶段的特殊性，他们更容易受到压裂污染的影响（Chesney & Duderstadt, 2022）。靠近压裂设施会增加儿童患各种健康问题的风险，如呼吸系统和胃肠道疾病（Landrigan et al., 2019）以及儿童白血病（Clark et al., 2022; McKenzie et al., 2017）。由于儿童很少对污染设施的选址提出意见（Sampson, 2012），他们无法为自己发声，从而受到他人决策的影响。因此，环境正义文献中很少单独分析儿童的情况。为了解决这些问题，我们研究了水力压裂对德克萨斯州公立学校的影响。

我们主要探讨两个问题：德克萨斯州公立学童接触水力压裂设施的程度如何？不同种族/族裔和贫困程度的群体在压裂设施分布上是否存在差异？我们根据学校与活跃压裂设施的接近程度，估计了公立学校的数量和学生特征，然后使用逻辑回归和地理加权回归（GWR）分析学生和学校特征与这些危害的空间分布之间的关系。

德克萨斯州为我们的研究提供了理想背景。在美国大部分地区，水力压裂主要发生在农村地区，但在德克萨斯州，其迅速扩张使得压裂设施靠近主要人口中心。因此，我们研究了城市和郊区环境中水力压裂风险的程度和分布。此外，德克萨斯州也是美国贫困儿童数量最多的地区（Chakraborty, 2022），这使其成为研究这一群体环境正义问题的理想环境。

研究发现，全州范围内普遍存在水力压裂暴露现象。特别是在招收更多非西班牙裔黑人学生的学校中，这种暴露更为普遍（而与西班牙裔学生群体的关系则较为复杂）。在控制人口密度、学校规模和学生人数等因素后，招收更多非西班牙裔黑人学生和西班牙裔学生的学校接触压裂设施的风险更高，而招收更多贫困学生的学校接触风险较低。考虑空间自相关性的结果显示，全州存在地区差异，说明了解当地差异对于理解水力压裂的影响至关重要。这一分析扩展了我们对德克萨斯州环境危害的认识，并突显了保护学童免受健康风险挑战的必要性。

**2. 文献综述**
水力压裂技术使企业能够开采地质页岩层中的天然气和石油。企业通过钻探并向页岩层注入大量化学处理过的水来破坏岩石结构，从而释放天然气和石油（Johnston et al., 2016; Ogneva-Himmelberger & Huang, 2015）。在美国，水力压裂推动了天然气产业的快速增长（Whitton et al., 2017）。根据美国能源信息署（EIA）的数据，2024年，来自页岩和致密地层的天然气产量占美国天然气总产量的79%（U.S. Energy Information Administration (EIA), 2025b），其中约24.6%产自德克萨斯州（U.S. Energy Information Administration (EIA), 2025c）。2023年，水力压裂还占国内原油产量的64%（U.S. Energy Information Administration (EIA), 2024）。这种扩张得益于利润和经济增长的预期（Hassett & Mathur, 2013; Scanlan, 2017），以及减少气候变化相关排放、迈向清洁能源未来的潜力（Sovacool, 2014）。然而，研究也揭示了水力压裂对社区的负面影响及由此产生的环境正义问题。

**2.1. 水力压裂的负面影响**
靠近水力压裂设施可能会通过多种途径危害社区（Rabinowitz et al., 2015）。压裂过程会释放化学和放射性污染物（Clark et al., 2022; Zwickl, 2019），使当地居民通过空气和水暴露于有害物质（Garcia-Gonzales et al., 2019; Tyree, 2021）。噪音和光污染、交通增加、爆炸风险以及资源开采带来的不确定性会降低生活质量（Davidson, 2018; Harthorn et al., 2019）。这些环境污染会导致居民健康问题（Aker et al., 2024; Centner & Eberhart, 2016）。研究表明，靠近压裂设施与哮喘（Bushong et al., 2022）、心力衰竭（McAlexander et al., 2020）、脑血管疾病（Hu et al., 2022）和更高的死亡率（Li et al., 2022）等健康问题有关。此外，居住在压裂设施附近还与慢性压力和其他负面健康结果相关（Malin, 2020）。

对于儿童来说，这些健康风险尤为严重。儿童的代谢和呼吸系统更为活跃，使他们更容易暴露于当地污染物（Lauver, 2012），且更容易患上与水力压裂相关的健康问题（Coram et al., 2014）。他们面临更高的风险，如成人常见的健康问题（Hu et al., 2022; Li et al., 2022），以及急性儿童淋巴瘤（McKenzie et al., 2017）。尽管有相关文献记载，但很少专门研究儿童作为独立群体的暴露情况。

**2.2. 环境正义与水力压裂**
鉴于水力压裂的严重健康影响，它可能引发环境正义问题。当环境危害集中在弱势或边缘化社区时，就会出现环境不公（Bullard, 2018, 2021）。美国各地都记录了环境不公的案例（Bautista et al., 2015; Jiang & Yang, 2022; Mohai et al., 2009）。由于贫困群体、少数族裔和其他弱势群体往往资源匮乏、政治资本不足，在地方治理中话语权有限，他们更容易受到这些问题的影响（Mohai et al., 2009）。因此，环境外部性往往沿着阻力最小的路径蔓延，影响到最无力反对的社区（Davies, 2022）。以往的研究表明，能源行业常常导致环境正义问题，过去十年中越来越多的研究者开始关注水力压裂的正义层面（Clough, 2018; Dunlop et al., 2021）。这些研究主要考察了与压裂设施的接近程度，指标包括距离最近的压裂井的距离（Zwickl, 2019）或感兴趣点周围一定范围内的压裂井数量（Johnston et al., 2016, 2020）。研究使用了不同的缓冲距离，如1公里（Clough & Bell, 2016）、3公里（Ogneva-Himmelberger & Huang, 2015）、5公里（Johnston et al., 2016, 2020; Ogneva-Himmelberger & Huang, 2015; Sulaimanov et al., 2025）和10公里（Zwickl, 2019），许多研究结合了多个缓冲范围。这些研究发现，美国不同地区的暴露情况存在差异（Kroepsch et al., 2019）。Zwickl（2019）通过2011至2013年的数据发现，科罗拉多州、俄克拉荷马州、宾夕法尼亚州和德克萨斯州的少数族裔更可能居住在压裂设施附近。Sulaimanov（2025）发现，德克萨斯州的黑人和西班牙裔人群居住区域更接近压裂设施。Johnston等人进一步证实，与压裂相关的废水处理和燃烧活动在南德克萨斯州的少数族裔社区更为普遍。

然而，美国不同地区的结果存在差异。Ogneva-Himmelberger和Huang（2015）发现贫困程度可以预测某些地区的压裂设施位置，但在宾夕法尼亚州、西弗吉尼亚州和俄亥俄州并未发现与种族的显著关联。Clough和Bell（2016）在宾夕法尼亚州未发现压裂与种族或贫困之间的显著相关性。尽管许多贫困、农村和少数族裔社区面临压裂风险（Hirsch et al., 2018），但不同地区压裂设施与社会经济模式之间存在明显差异（Griffiths, 2019; Zwickl, 2019）。这些差异表明，在识别水力压裂的环境不公时必须考虑空间异质性。案例研究为环境正义研究提供了重要启示，但仍需更多观察样本，尤其是能够考虑环境正义特征与压裂暴露之间空间非静态关系的样本。

儿童作为一个群体，虽然受到社区决策的影响，但在相关研究中往往被忽视。大多数研究聚焦于所有居民的种族和贫困状况，忽略了其他群体的脆弱性。尽管儿童受到能源设施选址决策的影响，但他们很少参与决策过程（Dunlop et al., 2021）。历史上，环境正义研究很少将儿童作为独立群体进行分析，因为儿童的居住位置通常随成人分布。然而，儿童的暴露情况可能与成人不同，尤其是在学校选址方面。美国儿童平均有19%的时间在学校度过（Hall & Nielsen, 2020），这可能导致他们面临与父母或其他社区成员不同的风险。此外，在公立学校中，由于学区等政府单位的决策，弱势群体可能集中分布（Chakraborty, 2022）。越来越多的研究关注儿童在学校的环境风险。社会经济地位较低的儿童更有可能就读于空气污染较重（Grineski & Collins, 2022）、噪音干扰较大（Chakraborty & Aun, 2023）以及树木覆盖较少的地区（Grineski et al., 2024）。这些因素与健康问题和学习成绩下降有关（Mullen et al., 2020; Pastor et al., 2006），引发了人们对学生福利的担忧。研究还表明，非白人学生（Mullen et al., 2020; Pastor et al., 2006; Pastor, Jr. et al., 2002）和经济条件较差的学生（Pastor et al., 2006）面临更高的风险。研究人员还强调了学校类型和年级水平的重要性，指出服务低龄学生的学校往往面临更高的环境风险（Grineski & Collins, 2018）。尽管已有研究探讨了学校位置与水力压裂之间的关系，但尚未针对这一领域进行深入探讨。2.3 德克萨斯州的水力压裂技术 德克萨斯州为研究这些问题提供了重要的背景。截至2023年，美国24%以上的天然气产量来自该州（U.S. EIA, 2024）。与其他州（如宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州）不同，德克萨斯州的许多页岩层（以及水力压裂的机会）位于或靠近城市地区。此外，虽然美国许多城市和州已经禁止了水力压裂（J. C. Hall et al., 2018），但德克萨斯州的自然资源法却禁止地方政府进行监管，将所有监管权力交给了州政府（Harvard Law Review, 2015）。因此，当地政府无法阻止或控制辖区内的水力压裂活动。北德克萨斯州的房主曾提出过与水力压裂相关的健康和污染问题，但大多未得到解决（Goldenberg, 2013）。图1显示，许多水力压裂设施位于主要大都市区，尤其是在北德克萨斯州的达拉斯-沃斯堡大都会区附近的巴尼特页岩层。毫不奇怪，2015年德克萨斯州是居住在水力压裂设施一公里范围内的居民数量最多的州（Proville et al., 2022）。

2.4 文献中的空白 针对学校环境问题，已有学者进行分析，例如Pastor等人（2006）研究了洛杉矶学校附近的空气污染情况。关于水力压裂与居民居住地的研究已经发现，某些儿童群体暴露于水力压裂的风险显著更高（Ogneva-Himmelberger & Huang, 2015）。然而，此前没有研究关注学校本身是否受到水力压裂的影响。鉴于水力压裂对儿童健康的潜在危害（Clark et al., 2022; McKenzie et al., 2017），了解这些风险的范围至关重要。目前关于水力压裂对周边居民人口统计特征的研究主要集中在农村地区，尤其是美国东北部和中西部的马塞勒斯页岩层（Clough & Bell, 2016; Ogneva-Himmelberger & Huang, 2015）。很少有研究关注水力压裂扩展到人口密集城市地区的情况，如北德克萨斯州（Sulaimanov et al., 2025）。最近的一项全州范围的分析使用面板回归方法来探讨水力压裂中的环境不公问题（Sulaimanov et al., 2025），研究发现水力压裂设施更多地集中在黑人和西班牙裔人口比例较高的普查区域内（Sulaimanov et al., 2025）。尽管这项研究提供了重要见解，但它主要关注居民而非学校，并未考虑空间自相关性，可能存在偏差。因此，进一步研究德克萨斯州的实际情况对于理解水力压裂带来的不公正影响尤为重要。

3. 研究问题和假设 为填补文献中的空白，我们研究了德克萨斯州公立学校位置、水力压裂设施与学校特征之间的空间关系。鉴于普通人群中水力压裂的普遍暴露程度（Proville et al., 2022），我们预计德克萨斯州的学生也会面临较高的水力压裂风险。此外，我们预计不同学校特征会导致不同的暴露程度。根据先前关于弱势社区环境不公的研究（Davies, 2022; Mohai et al., 2009），我们认为服务社会资本和政治资本较少的社区的学校受水力压裂影响的程度更大。我们提出两个假设来验证这一观点。

3.1 假设1a和1b：黑人和西班牙裔学生 我们的第一个假设从种族和族裔的角度探讨环境正义问题。多项研究发现，与非西班牙裔白人相比，有色人种，尤其是黑人和西班牙裔，更容易受到环境危害（Johnston et al., 2016, 2020; Mohai et al., 2009; Mullen et al., 2020; Pastor, Jr. et al., 2002）。由于非白人群体往往缺乏反对水力压裂发展的社会和政治资源（Mohai et al., 2009），因此有色人种学生比例较高的学校更有可能附近有水力压裂设施。我们预计服务更多黑人（H1a）和西班牙裔（H1b）学生的学校会面临更高的水力压裂风险，其中非西班牙裔黑人的风险尤为显著。

3.2 第二个假设：贫困学生 收入——更直接地说，贫困——是环境正义的重要因素（Davies, 2022; Pastor et al., 2006）。贫困社区往往缺乏较富裕群体所拥有的社会和政治资本来争取公平的结果，因此更容易受到环境危害。虽然关于水力压裂的证据尚无定论（Clough & Bell, 2016），但一些研究者发现收入与水力压裂设施的距离有关（Ogneva-Himmelberger & Huang, 2015）。我们预计服务贫困社区的公立学校由于影响力较低，会面临更高的暴露风险。然而，考虑到贫困证据的不明确性以及多数证据显示种族因素的影响，我们预计这种关联强度低于假设1a和1b。

4. 材料与方法 我们的方法论涵盖了水力压裂设施的空间分布以及这些设施附近学校的人口统计和表现特征。我们结合描述性评估和基于回归的分析来评估暴露模式，从全州范围的数据开始，逐步进入全局和局部建模框架。通过使用逻辑回归和地理加权回归（GWR），我们能够考虑暴露预测因子的空间异质性。接下来，我们进行了一系列稳健性检验，以确保结果不会受到空间尺度、模型设定或空间依赖性的影响。

4.1 数据 我们从FracFocus获取水力压裂设施的数据，该数据库记录了德克萨斯州229,340口活跃水力压裂井的信息（Ground Water Protection Council, 2025）。德克萨斯州铁路委员会要求石油和天然气运营商公开这些设施的位置，从而提供了该州活跃水力压裂井的精确地理坐标（Railroad Commission of Texas, 2025）。我们将井位数据与美国能源信息管理局（2025a）提供的页岩层边界进行匹配，以考虑水力压裂资源的区域差异，并使用NAD 1983德克萨斯州全州地图系统（EPSG, 2025）对地理空间数据进行投影。我们还将水力压裂信息与城市研究所（Urban Institute）的教育数据探索器（2025）提供的公立学校数据相结合。该数据集包含了联邦政府每年提供的多种信息来源，包括美国教育部的EdFacts计划、民权数据收集和核心数据（The Urban Institute, 2025）。这一工具汇总了关于公立学校的全国数据，提供了学校和学生的关键特征以及地理位置信息，使我们能够测量每所学校与水力压裂设施的距离。我们利用这些数据创建了四个虚拟变量，用于表示学校距水力压裂设施的距离（1公里、3公里、5公里和10公里范围内有设施）。这些二进制变量作为我们的分析中的因变量。学校规模（学生人数）可能与附近环境危害的风险相关，因为决策者可能会优先保护规模较大的学校。此外，学校类型和年级也可能影响水力压裂暴露程度；先前研究发现，服务低龄学生的学校更容易受到环境危害（Collins et al., 2019; Grineski & Collins, 2018）。我们纳入了学校规模、类型和年级（小学、初中和高中）的数据来控制这些因素。最后，不同地区的城市化程度可能会影响设施选址。我们通过地理插值法估算每个学校所在区域的人口密度，以控制城乡差异。数据来源于2020年美国人口普查（U.S. Bureau of the Census, 2020），并使用经验贝叶斯克里金法（Empirical Bayesian Kriging, EBK）生成研究区域的连续人口密度分布图。表1展示了我们数据集中所有变量的描述性统计信息。

表1. 描述性统计变量 描述 统计数据 来源
非西班牙裔黑人 学生中非西班牙裔黑人的比例（%） 平均值：12% 标准差：0.14 最小值/最大值：0%/72% Urban Institute 2020
西班牙裔 学生中西班牙裔的比例（%） 平均值：45% 标准差：0.26 最小值/最大值：1%/100% Urban Institute 2020
非西班牙裔亚洲人 学生中非西班牙裔亚洲人的比例（%） 平均值：3.9% 标准差：0.08 最小值/最大值：0%/89% Urban Institute 2020
其他种族/族裔 学生中非西班牙裔其他种族/族裔的比例（%） 平均值：4.1% 标准差：3.0 最小值/最大值：0%/21% Urban Institute 2020
贫困 生活在贫困中的学生比例（MEPS） 平均值：16% 标准差：0.08 最小值/最大值：0%/45% Urban Institute 2020
学校类型 0 = 传统公立学校 1 = 其他类型的公立学校 传统学校：99% 其他类型：1.4% Urban Institute 2020
学校年级 0 = 小学（直到6年级） 1 = 初中（直到9年级） 2 = 高中（直到12年级） 小学：57% 初中：20% 高中：23% Urban Institute 2020
人口密度 每英亩居民密度（kriging方法） 平均值：1981 标准差：1665 最小值/最大值：0.53/5676 美国2020年人口普查
学生人数 总学生人数 平均值：634.1 标准差：516.5 最小值/最大值：35/4240 Urban Institute 2022
1公里范围内的水力压裂 设施距离学校1公里以内的水力压裂井数量（指示变量） 平均值：17% 标准差：0.38 最小值/最大值：0/1 Urban Institute 2025
3公里范围内的水力压裂 设施距离学校3公里以内的水力压裂井数量（指示变量） 平均值：34% 标准差：0.47 最小值/最大值：0/1 FracFocus 2025
5公里范围内的水力压裂 设施距离学校5公里以内的水力压裂井数量（指示变量） 平均值：46% 标准差：0.5 最小值/最大值：0/1 FracFocus 2025
10公里范围内的水力压裂 设施距离学校10公里以内的水力压裂井数量（指示变量） 平均值：63% 标准差：0.48 最小值/最大值：0/1 FracFocus 2025

注：这些统计数据仅涵盖了我们用于统计建模的非特许公立学校中位于页岩层上的学校数据集。

4.2 方法 我们进行了一系列嵌套分析来探讨德克萨斯州的水力压裂暴露情况。首先，我们研究了全州范围内所有公立学校受水力压裂影响的程度。我们使用描述性分析方法确定距离水力压裂设施1公里、3公里、5公里和10公里范围内的学校数量。以往的研究通常使用1至10公里的缓冲区范围（Clough & Bell, 2016; Johnston et al., 2016, 2020; Sulaimanov et al., 2025）。接着，我们利用位于页岩层上的非特许学校子集，通过χ2检验评估不同社会经济特征分组中受水力压裂影响学校比例的差异显著性。我们将每组学校与最低五分位的学校进行比较，报告相对风险（RR）和95%置信区间，从而在总体上识别人口统计差异。然后，我们使用多元逻辑回归在这一相同子集上测试我们的假设，以估计学校特征与暴露风险之间的关联。通过限制样本范围为仅有水力压裂资源的地区，排除了那些因地理条件不足而较少遇到水力压裂风险的学校。我们未考虑特许学校，因为它们的选址过程与传统非特许学校有很大不同（Lee, 2018）。图2展示了位于页岩层上的非特许公立学校的分布情况。

我们建模暴露概率，考虑了关键学校特征：
aslogit(pi) = ln(pi1 ? pi) = β0 + β1x1i + … + βkjxki + εi，
其中pi表示学校i的暴露概率，β0是截距，βkj是解释变量及其系数，εi是误差项。虽然全球模型使我们能够估算整个州的关联度，但它没有考虑空间异质性和自相关性。因此，我们使用地理加权回归（GWR）来评估局部变异。GWR允许在回归分析中检查变量之间的非平稳关系，从而提供关于相关性如何随空间变化的见解（Gong等人，2023年；Hu等人，2022年）。我们使用GWR来评估我们全球模型结果的一致性，并识别任何局部异质性集群。二元逻辑GWR模型的模型规范表示为：logit(pi) = ln(pi1 ? pi) = β0(ui, vi) = ∑k=1K βk/ui, vi)xik + ?i，其中pi是学校i的暴露概率，β0/ui, vi是位置特定的截距，βk/ui, vi是空间变化的系数，xik是解释变量，?i是误差项。最后，我们进行了几项稳健性检验。我们使用Moran's I和局部空间自相关指标（LISA）来检查模型残差的空间依赖性。此外，我们还运行了模型的几种替代规范，其结果都包含在补充材料文件中。首先，我们用基于USDA的农村-城市通勤区（RUCA）代码的分类变量替换了人口密度的连续变量，这些代码涵盖了大都市核心、微核心、小镇和农村地区（表A4）。其次，我们用人口密度的自然对数替换了人口密度（表A5）。最后，我们在全球模型中包含了特许学校（作为虚拟变量）（表A6）。在这些模型中，西班牙裔学生人口与水力压裂存在之间的关系不一致，这加强了全球模型中较弱的关联，但在该州的某些地区则具有相关性。否则，这些不同规范的结果并没有实质性变化，这加强了我们的总体发现。

5. 结果
我们的结果显示，水力压裂对德克萨斯州的学校构成了广泛的环境风险。图3显示了每个暴露距离内的受影响学校的位置。受影响学校的范围提供了这个问题规模的鲜明视觉 representation。

德克萨斯州有大量的公立学校受到影响。如表2所示，共有2403所学校位于距离水力压裂井10公里范围内，1439所学校在5公里范围内，992所学校在3公里范围内，252所学校在1公里范围内。这影响了相当一部分学生：3.1%的德克萨斯州公立学校学生就读的学校距离活跃的水力压裂井1公里以内，12%的学生在3公里范围内，18%的学生在5公里范围内，30%的学生在10公里范围内。补充材料文件中的表A1包括了位于页岩上的非特许学校的统计数据；这些数据显示，在水力压裂最适宜的地区，暴露程度更高：14%的学生就读的学校距离活跃的水力压裂井1公里以内，49%的学生在3公里范围内，66%的学生在5公里范围内，80%的学生在10公里范围内。

表2. 德克萨斯州公立学校的水力压裂暴露情况。

5.1. 描述性分析：位于页岩上的非特许公立学校
仅分析就读于位于页岩上的非特许学校的学生，我们的描述性分析揭示了在水力压裂风险暴露方面存在的人口统计差异。表3显示了其他五分位数与第一五分位数之间差异的相对风险、置信区间和统计显著性。

5.2. 逻辑回归分析
我们的逻辑回归模型有助于阐明与这些差异相关的系统因素。全球模型检查全州的数据，以推断每个缓冲距离内是否有活跃的水力压裂场所。方差膨胀因子（VIFs）的最大值为2.50，平均值为1.58，表明变量之间的多重共线性不是一个问题。表4显示了这四个逻辑回归模型的结果。

5.3. 地理加权回归分析
虽然全球模型在州层面回答了我们的假设，但它们不允许研究区域异质性。GWR分析有助于澄清其拟合度在全州不同地区的变化情况。因此，它解释了假设2（在州层面不成立）是否具有区域相关性。GWR结果表明存在显著的地理由异，且我们的模型的解释能力随着缓冲区大小的增加而提高。表5包括了每个缓冲距离的GWR模型诊断信息。

5.4. 本地变异
GWR还允许我们检查模型中特定变量之间的关系如何随空间变化。本地平均系数表明效应存在规模依赖性变化（参见补充材料文件中的表A8）。通过绘制空间变化的GWR系数，我们可以显示种族、族裔和贫困程度与水力压裂暴露之间的不同关联。然而，这一发现与先前关于水力压裂作业中是否存在社会经济差异的研究结果一致（例如，Clough和Bell（2016）），这些研究质疑了美国不同地区这种差异是否普遍存在的观点。地理加权回归（GWR）的结果进一步强化了这些效应在州范围内的空间异质性，为理解不同环境下的关系变化提供了更多见解。这些发现突显了我们的模型在10公里缓冲区范围内以及局部聚类区域的相对准确性，但在某些区域模型表现不佳。德克萨斯州西部和中部地区高局部伪R2值的集中和聚集表明，学校附近的水力压裂作业受到区域因素的影响，而不仅仅是学校自身的特性。这一结果尤其值得关注，尤其是在那些服务更多西班牙裔学生的学校与水力压裂作业暴露程度之间的关系上。在德克萨斯州北部和东部地区（西班牙裔人口较少），这种关联较弱；而在西班牙裔人口较多的西部地区，这种关系则更为明显。这些地区表现出能源正义（EJ）文献中经常提到的基于人口的不公正趋势（Bullard, 2021; Mohai et al., 2009）。在西班牙裔人口较多的地区，西班牙裔学童面临更高的水力压裂风险。总体而言，水力压裂作业的分布并未在整个州内保持一致；地方分区决策和人口聚集可能会对某些地区的水力压裂设施选址产生独特影响，尤其是达拉斯-沃斯堡都市区。这突显了我们采用局部建模方法的重要性——全局模型可能掩盖种族-族裔少数群体学生、学生贫困与水力压裂作业暴露之间的空间特异性关联。在局部层面进行更详细的分析或许可以解释这些模式的出现原因。

我们的分析也存在局限性。首先，我们的数据没有提供关于水力压裂作业强度的信息。某些设施造成的污染可能更为严重，因此可能对健康产生更大影响，但我们的数据仅关注与活跃设施的邻近程度。鉴于获取水力压裂强度数据的难度（例如，Sulaimanov等人，2025），许多研究也倾向于采用这种方法。其次，由于我们使用了缓冲区，因此无法衡量附近有多个井的学校所受的累积影响。我们欢迎进一步的研究提供有关作业强度的信息。此外，我们的数据也无法研究选址决策的时间或过程，因此无法对影响水力压裂设施选址的因素进行因果推断，也无法解释学校暴露情况的变化。尽管我们对学生的总体影响感兴趣，但我们并不急于对政策效果做出因果判断。另外，鉴于德克萨斯州的水力压裂作业发展相对较新，而公立学校的选址历史较短，我们可以推测（但并不能断言），在许多情况下，学校（即使不是学童）可能是先存在于该地区的。

最后，考虑到研究区域的空间异质性较高，我们不能断言类似的关系一定适用于德克萨斯州以外的地区，尤其是在水力压裂政策或页岩资源地理分布不同的州。如上所述，德克萨斯州作为一个独特的案例具有重要意义，因为它在美国的水力压裂作业中占据主导地位（美国能源信息署，2024）。随着其他州开始采用限制地方政府对石油和天然气企业监管的政策，进一步研究这些发现是否在其他政策环境中同样适用将会很有价值。无论是否存在因果关系，德克萨斯州学童中水力压裂暴露的高发率都凸显了该州限制地方政府对石油和天然气监管自主权的决策的后果。通过禁止市级政府对水力压裂作业的监管（House Bill 40，Harvard Law Review，2015），德克萨斯州削弱了社区控制水力压裂设施选址的能力。鉴于水力压裂作业的空间异质性，这一点尤为重要。水力压裂相关的不公正问题及其缓解措施最好在地方层面解决。通过限制地方行动，州级政策剥夺了那些最适于管理选址决策的当地政府的权力。先前关于德克萨斯州北部水力压裂作业的研究评论了当时正在进行的法律程序，探讨了这一政策变化可能对社区产生的影响（Fry等人，2015）。我们的结果记录了这些决策后的实际情况。虽然本研究没有具体分析该政策变化的影响，但它记录了德克萨斯州学童中水力压裂暴露的高发率。未来的研究应系统地探讨州政策如何影响水力压裂相关的环境不公正问题。

7. 结论

尽管水力压裂作业可能带来经济效益，但它也给社区带来了显著的健康风险（Aker等人，2024；Kovats等人，2014）。研究者和政策制定者都需要了解水力压裂暴露的普遍性和严重性，以及其对最脆弱社会群体的潜在影响。我们的分析利用横截面数据研究了德克萨斯州公立学校中水力压裂暴露的程度，揭示了严重的环境正义问题。这有助于评估全州儿童面临的危害范围，并确定这些危害的分布是否与关键特征相关。我们的发现有助于理解德克萨斯州的水力压裂作业和环境风险分布情况，并对相关监管政策的更广泛影响进行了评论。因此，这些发现为关注环境正义的研究者和关心水力压裂发展的实践者或倡导者提供了关键见解。

作者贡献声明：
Julene Paul：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、数据可视化、验证、监督、软件使用、资源管理、项目管理、方法论、数据分析、数据整理、概念构建。
Evan Mistur：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、数据可视化、验证、监督、软件使用、资源管理、项目管理、方法论、数据分析、数据整理、概念构建。
Aisharya Bhattacharjee：数据可视化、验证、正式数据分析。
Ariana Grant：数据整理。