Verhoogde concentraties strontium, een element dat verband houdt met olie- en gasafvalwater, zich hebben opgehoopt in de schelpen van zoetwatermosselen stroomafwaarts van fracking-afvalwaterafvoerlocaties, volgens onderzoekers van Penn State en Union College.

"Zoetwatermosselen filteren water en als ze een harde schelp krijgen, het schaalmateriaal registreert een deel van de waterkwaliteit met de tijd, " zei Nathaniel Warner, assistent-professor milieutechniek aan Penn State. "Als boomringen, je kunt de seizoenen en de jaren in hun schelp terugtellen en een goed beeld krijgen van de kwaliteit en chemische samenstelling van het water gedurende bepaalde perioden."

In 2011, werd ontdekt dat ondanks behandeling, water en sediment stroomafwaarts van stortplaatsen voor fracking-afvalwater bevatten nog steeds frackingchemicaliën en waren radioactief geworden. Beurtelings, drinkwater was verontreinigd en het waterleven, zoals de zoetwatermossel, was stervende. In antwoord, Pennsylvania verzocht dat afvalwaterzuiveringsinstallaties geen water uit onconventionele olie- en gasboringen behandelen en vrijgeven, zoals de Marcellus-schalie. Als resultaat, de industrie wendde zich tot het recyclen van het grootste deel van haar afvalwater. Echter, onderzoekers ontdekken nog steeds de langdurige effecten, vooral tijdens de driejarige hoogconjunctuur tussen 2008 en 2011, toen meer dan 2,9 miljard liter afvalwater in de waterwegen van Pennsylvania terechtkwam.

"Vervuiling van zoet water is een grote zorg voor zowel de ecologische als de menselijke gezondheid, " zei David Gillikin, hoogleraar geologie aan Union College en co-auteur van het onderzoek. "Het ontwikkelen van manieren om deze vervuiling met terugwerkende kracht te documenteren, is belangrijk om licht te werpen op wat er in onze stromen gebeurt."

De onderzoekers begonnen met het verzamelen van zoetwatermosselen uit de Alleghany-rivier, zowel 100 meter (328 voet) stroomopwaarts als 1 tot 2 kilometer (0,6 tot 1,2 mijl) stroomafwaarts van een door het National Pollutant Discharge Elimination System goedgekeurde afvalwaterverwerkingsinstallatie in Warren, Pennsylvania, evenals mosselen uit twee andere rivieren - de Juniata en Delaware - die geen gerapporteerde geschiedenis van olie- en gaslozingen hadden.

Eenmaal in het laboratorium, ze hebben de schaal ontleed en vervolgens geboord en het poeder uit de schaal laag voor laag verzameld om isotopen van twee elementen te zoeken:zuurstof, gebruikt om het jaar en het seizoen te bepalen, en strontium, die beide een kenmerkende handtekening dragen van de rotsformatie waar ze werden geproduceerd. De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in Milieuwetenschap en -technologie .

Wat het team ontdekte, waren significant verhoogde concentraties strontium in de schelpen van de zoetwatermosselen die stroomafwaarts van de faciliteit werden verzameld. terwijl de schelpen die stroomopwaarts en van de Juniata- en Delaware-rivieren werden verzameld, weinig variabiliteit vertoonden en geen trends in de tijd vertoonden.

Verrassend genoeg, de hoeveelheid strontium die werd aangetroffen in de schelplagen die na 2011 zijn gemaakt, liet geen onmiddellijke vermindering van verontreinigingen zien. In plaats daarvan, de verandering verscheen meer geleidelijk. Dit suggereert dat het sediment waar zoetwatermosselen leven nog hogere concentraties zware metalen en andere chemicaliën kan bevatten die bij onconventionele boringen worden gebruikt. "We weten dat de ontwikkeling van Marcellus de sedimenten stroomafwaarts over tientallen kilometers heeft beïnvloed, "zei Warner. "En het lijkt erop dat het nog lange tijd kan worden beïnvloed. Het korte tijdsbestek dat we de lozing van dit afval hebben toegestaan, kan een lange erfenis nalaten."

Volgens het Amerikaanse ministerie van Energie, tot 95 procent van de nieuwe putten die vandaag worden geboord, is hydraulisch gebroken, goed voor tweederde van de totale in de VS op de markt gebrachte aardgasproductie en ongeveer de helft van de Amerikaanse ruwe olieproductie.

"De putten worden groter, en ze gebruiken meer water, en ze produceren meer afvalwater, en dat water moet ergens heen, "zei Warner. "Het maken van de juiste keuzes over het beheer van dat water zal van cruciaal belang zijn."

Warner voegde eraan toe dat er niet veel verschil is tussen conventioneel en onconventioneel afvalwater vanuit het oogpunt van vervuiling. Hij zei hoge niveaus van strontium, natrium, chloride en andere verontreinigingen zijn nog steeds aanwezig bij conventionele olie- en gasontwikkeling.

Nu de onderzoekers weten dat zoetwatermosselen kunnen worden gebruikt als chemische recorders van frackingverontreinigende stoffen in waterwegen, ze willen kijken naar het zachte weefsel van de zoetwatermosselen, omdat muskusratten en vissen zich ermee voeden. Ze hopen ook hun onderzoek uit te breiden met andere specifieke verontreinigende stoffen die zich waarschijnlijk bioaccumuleren in gebieden waar oppervlaktewater wordt afgevoerd.

"We willen zien welke metalen de mossel voorspelbaar bevat en welke niet, " zei Thomas Geeza, een doctoraalstudent in milieutechniek aan Penn State en co-auteur van het onderzoek. "We proberen dit te ontwikkelen als een tool die in andere vaarwegen kan worden gebruikt om andere vragen te beantwoorden."

De mosselen zouden ook kunnen worden gebruikt om mogelijke kwel bij installaties te onderzoeken.

"We hebben getest of de lozing van frackingvloeistof van een afvalwaterinstallatie in schelpen werd geregistreerd, maar men zou zich ook kunnen voorstellen deze techniek te gebruiken om lekken te onderzoeken van vijvers of onbedoelde lozing in stromen in de buurt van fracking-operaties, ' zei Gillikin.