Afvalwater van olie- en gasactiviteiten - inclusief fracking voor schaliegas - op een locatie in West Virginia veranderde microben stroomafwaarts, volgens een door Rutgers geleide studie.

De studie, onlangs gepubliceerd in Wetenschap van de totale omgeving , toonde aan dat het vrijkomen van afvalwater, inclusief zout water dat aardolie en andere verontreinigende stoffen bevatte, veranderde de diversiteit, aantallen en functies van microben. De verschuivingen in de microbiële gemeenschap wezen op veranderingen in hun ademhaling en nutriëntenkringloop, samen met tekenen van stress.

De studie documenteerde ook veranderingen in antibioticaresistentie in stroomafwaartse sedimenten, maar ontdekte geen hotspots, of gebieden met een hoge weerstand. De bevindingen wijzen op de noodzaak om inzicht te krijgen in de effecten op microbiële ecosystemen van accidentele lozingen of onjuiste behandeling van fracking-gerelateerd afvalwater. Bovendien, microbiële veranderingen in sedimenten kunnen gevolgen hebben voor de behandeling en gunstig hergebruik van afvalwater, zeggen de onderzoekers.

"Ik hoop dat de studie kan worden gebruikt om hypothesen te maken over de effecten van afvalwater, " zei Nicole Fahrenfeld, hoofdauteur van de studie en assistent-professor aan de afdeling Civiele en Milieutechniek van Rutgers. Er is nog veel onbekend over de gevolgen van afvalwater van fracking, voegde ze eraan toe.

"Ik denk dat we aan het begin staan ​​om te zien wat de gevolgen kunnen zijn, " zei Fahrenfeld, die werkt in de School of Engineering. "Ik wil de echte risico's leren kennen en onze inspanningen richten op wat belangrijk is in het milieu."

Ondergrondse reservoirs van olie en aardgas bevatten water dat van nature voorkomt of wordt geïnjecteerd om de productie te stimuleren, volgens de U.S. Geological Survey (USGS), wiens wetenschappers hebben bijgedragen aan het onderzoek. Tijdens het fracken, een breekvloeistof en een vast materiaal worden onder zeer hoge druk in een ondergronds reservoir geïnjecteerd, het creëren van breuken om de porositeit en permeabiliteit van gesteenten te vergroten.

Vloeistof die naar de oppervlakte wordt gepompt, is meestal een mengsel van de geïnjecteerde vloeistoffen met zout water uit het reservoir. Het kan opgelost zout bevatten, aardolie en andere organische verbindingen, gesuspendeerde vaste stoffen, sporenelementen, bacteriën, natuurlijk voorkomende radioactieve materialen en alles wat in putten wordt geïnjecteerd, zegt de USGS. Dergelijk water wordt hergebruikt, behandeld en ontslagen; verspreid over wegen, verdampt of geïnfiltreerd; of geïnjecteerd in diepe putten.

Fracking voor aardgas en olie en het afvalwater is de afgelopen jaren enorm toegenomen. En dat zou de lokale infrastructuur kunnen overweldigen en veel delen van de watercyclus na het fracken onder druk zetten, inclusief de opslag, behandeling, hergebruik, transport of verwijdering van het afvalwater, volgens de USGS.

Voor de Rutgers-USGS-studie, water- en sedimentmonsters werden in juni 2014 verzameld uit zijrivieren van Wolf Creek in West Virginia, inclusief een niet nader genoemde zijrivier die door een ondergrondse injectiecontrolefaciliteit loopt.

De faciliteit omvat een afvoerput, die afvalwater injecteert tot 2, 600 voet onder het oppervlak, pekel opslagtanks, een toegangsweg en twee omzoomde vijvers (nu gesloten) die werden gebruikt om tijdelijk afvalwater op te slaan om deeltjes te laten bezinken vóór injectie.

Watermonsters werden verscheept naar Rutgers, waar ze zijn geanalyseerd. Sedimentmonsters werden geanalyseerd bij de Waksman Genomics Core Facility in Rutgers. De studie genereerde een rijke dataset van metagenomische sequencing, die de genen in hele microbiële gemeenschappen lokaliseert, merkte Fahrenfeld op.

"De resultaten toonden verschuivingen in de microbiële gemeenschap en antibioticaresistentie, maar deze site lijkt geen nieuwe hotspot te zijn voor antibioticaresistentie, " zei ze. Het gebruik van biociden in sommige breekvloeistoffen deed de vraag rijzen of dit soort afvalwater zou kunnen dienen als een omgeving die gunstig is voor het verhogen van antimicrobiële resistentie. De antimicrobiële resistentie die in deze sedimenten werd gedetecteerd, steeg niet tot het niveau dat wordt aangetroffen in gemeentelijk afvalwater - een belangrijke milieubron van antimicrobiële resistentie, samen met landbouwgronden.

Antibiotica en soortgelijke medicijnen zijn zo wijdverbreid en zo lang gebruikt dat de microben die de antibiotica moeten doden zich eraan hebben aangepast, de medicijnen minder effectief maken, volgens de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention. In de VS raken elk jaar minstens 2 miljoen mensen besmet met antibioticaresistente bacteriën, met minstens 23, 000 van hen sterven aan de infecties.

"We hebben deze hele mooie dataset met alle genen en alle microben die op de site waren, " zei Fahrenfeld. "We hopen enkele van deze technieken op andere milieusystemen toe te passen."