Ondanks een vertraging van het aantal nieuwe aardgasbronnen in de Marcellus Shale-regio in Noordoost-Pennsylvania, nieuw onderzoek onder leiding van Drexel University constateert dat de atmosferische methaanniveaus in het gebied nog steeds toenemen. Metingen van methaan en andere luchtverontreinigende stoffen, uitgevoerd met een tussenpoos van drie jaar in de landelijke gebieden van Pennsylvania, die de afgelopen tien jaar het doelwit waren van de ontwikkeling van aardgas, toonde een forse stijging van 2012 tot 2015.

"Methaan neemt wereldwijd toe, maar het stijgingstempo voor deze regio is veel sneller dan de wereldwijde stijgingen, " zei Peter De Carlo, doctoraat, een assistent-professor die atmosferische chemie studeert aan Drexel's College of Engineering en College of Arts and Sciences, die de studie leidde. "De snelle toename van methaan is waarschijnlijk te wijten aan de verhoogde productie van aardgas uit de regio, die in de periode 2012-2015 aanzienlijk is toegenomen. Met de verhoogde achtergrondniveaus van methaan, het relatieve klimaatvoordeel van aardgas ten opzichte van kolen voor elektriciteitsproductie wordt verminderd."

Sinds de eerste schaliegasbronnen werden geboord in het Marcellus Shale Basin, een gebied dat de staat diagonaal doorsnijdt van het noordoosten naar het zuidwesten, er zijn zorgen geweest over wat het ontsluiten van de nieuwe voorraden fossiele brandstof op een onconventionele methode, hydraulisch breken genoemd, voor het milieu kan betekenen. Bijna een decennium later, onderzoekers zijn nog steeds bezig om te begrijpen hoe de chemicaliën die vrijkomen en de chemicaliën die worden gebruikt om ze vrij te geven, in het water en de lucht blijven hangen.

Deze studie, die in het tijdschrift werd gepubliceerd Elementa:Wetenschap van het Antropoceen , is de nieuwste in een reeks uitgevoerd door DeCarlo en het Drexel Air Resources Research Lab, geeft aan dat de niveaus van methaan in de atmosfeer in de regio waarschijnlijk verband houden met een verhoogde aardgasproductie, in plaats van het aantal nieuwe putten dat in het gebied is geboord. De onderzoekers zagen deze toename niet voor andere verontreinigende stoffen, zoals koolmonoxide. Dit suggereert dat verschillende gaswinningsactiviteiten - boren versus produceren - verschillende chemische emissies produceren, volgens De Carlo.

Gegevens uit deze studie werden vergeleken met de bevindingen van het team uit 2012 in hetzelfde gebied, dat was de eerste poging om achtergrondniveaus te meten van verschillende luchtverontreinigende stoffen die verband houden met schaliegaswinning in de Marcellus Shale-regio in Pennsylvania. Het team doorkruiste het gebied met behulp van Drexel's mobiele laboratorium, een Ford-vrachtwagen uitgerust met alle apparatuur die nodig is voor het meten van concentraties van chemicaliën en deeltjes in de lucht met intervallen van 1-10 seconden tijdens het rijden.

Dit soort monitoring op grondniveau is een handige manier om gegevens te verzamelen, omdat de monsterlucht dezelfde is als waaraan de bewoners van het gebied worden blootgesteld. Het team bestreek een groot deel van de noordoostelijke regio van Pennsylvania, waaronder delen van Bradford, Clinton, Colombia, Luzern, Lycoming, Pottenbakker, Provincies Susquehanna en Tioga en noordoost en noord centraal Pennsylvania.

"Onze veldstudie uit 2015 besloeg een groter ruimtelijk gebied en werd gefinancierd om te focussen op pijpleiding- en pijpleidingtechnologie, " bovengenoemde DeCarlo. "Maar wij overlapten ook met het studiegebied van 2012 en konden de achtergrondconcentraties van verscheidene verontreinigende stoffen kruiselings controleren en vonden de methaanniveaus hoger terwijl de koolmonoxideniveaus in de overlappingsgebieden lager waren."

De eerste metingen in 2012 toonden een methaangehalte van 1960 delen per miljard - ongeveer 50 delen per miljard hoger dan zou worden verwacht in een landelijk gebied zonder aardgasontwikkeling. Drie jaar later steeg die concentratie met nog eens 100 delen per miljard. Atmosferische concentraties zonder aardgasontwikkeling stegen met 6 delen per miljard, dus deze stijging is vrij aanzienlijk in vergelijking met de wereldwijde stijging, volgens De Carlo.

De totale aardgasproductie uit de Marcellus Shale-regio is gestegen tot 16 miljard kubieke voet per dag, dat is twee keer zoveel als elke andere onconventionele aardgasbron in het land, volgens de onderzoekers. Alleen al in de afgelopen drie jaar productie van aardgas uit de regio meer dan verdubbeld, ondanks het feit dat er in 2015 ongeveer half zoveel nieuwe putten werden geboord als in 2012, volgens cijfers van het Pennsylvania Department of Environmental Protection die in de krant worden aangehaald.

"Hoewel de snelheid waarmee nieuwe putten worden geboord en voltooid, is afgenomen, de algemene infrastructuur, en de productie is toegenomen, "Zei DeCarlo. "Dat betekent dat de hoeveelheid gas die door pijpleidingen stroomt, compressorstations en verwerkingsinstallaties neemt toe. Als de lekkagesnelheid van methaan constant is per kubieke voet gas, het zou niet verwonderlijk zijn dat het achtergrondmethaan net zoveel is toegenomen als het is, terwijl andere verontreinigende stoffen zoals koolmonoxide, die meer wordt geassocieerd met boren en vrachtvervoer, laten een daling zien."

Deze bevinding zou er ook op kunnen wijzen dat maatregelen die door aardgasproducenten zijn genomen om lekkage bij voltooiing van putten te verminderen, terwijl het nog steeds nodig is, zijn niet voldoende om de methaanlekkage in de Marcellus Shale-regio te verminderen. En met het grootste deel van de milieubeschermingsvoorschriften van de PADEP gericht op grondwaterverontreiniging, het is mogelijk dat atmosferische emissies van de aardgasinfrastructuur blijven bestaan ​​totdat onderzoek de bron van de lekken duidelijker kan identificeren en de impact van specifieke emissies op de volksgezondheid kan identificeren.

Het team gebruikte de voor dit onderzoek ontwikkelde methodologie ook om gegevens uit andere onderzoeken te analyseren, zoals de SENEX-campagne, uitgevoerd door NOAA-onderzoekers vanuit een onderzoeksvliegtuig in 2013. De nieuwe methodologie schetst een routekaart voor analyse die kan worden toegepast op datasets van andere groepen en stelt onderzoekers in staat om de achtergrondniveaus van verschillende verontreinigende stoffen in de regio te volgen terwijl de aardgaswinning doorgaat.

"Deze studie is een momentopname van drie jaar ontwikkeling in de Marcellus Shale-regio, "Zei DeCarlo. "Hoewel het duidelijk trends heeft aangetoond in verschillende emissies van verontreinigende stoffen en daaropvolgende atmosferische achtergrondniveaus, voortdurende monitoring in deze regio's in Pennsylvania is vereist om de voortdurende impact van aardgasontwikkeling en productie-infrastructuur op schaars gecontroleerde gebieden van de staat te volgen."