Chemische aanwijzingen in wateren nabij Marcellus Shale-gasbronnen op het platteland van Pennsylvania kunnen nieuwe boorgerelateerde bronnen van methaanverontreiniging identificeren, volgens wetenschappers.

De bevindingen bieden een nieuw hulpmiddel om mogelijke milieueffecten van schalieboringen te onderscheiden van reeds bestaande methaanniveaus die vaak worden aangetroffen in de waterwegen van Pennsylvania, aldus de onderzoekers.

Wetenschappers hebben ook ontdekt dat methaanverontreiniging waarschijnlijker is wanneer er wordt geboord in bepaalde geologische omgevingen, zoals die gevonden in het studiegebied in Lycoming County.

"Deze studie biedt nieuwe aanwijzingen over waar we mogelijke milieueffecten kunnen verwachten die verband houden met het boren van schalie en hoe nieuwe incidenten beter kunnen worden geïdentificeerd nadat ze zich hebben voorgedaan, " zei Joshua Woda, een afgestudeerde student geowetenschappen aan Penn State.

Woda en een team van onderzoekers rapporteerden de bevinding in een paper die deze week online werd gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

De studie richt zich op een gebied waar regelgevers van de staat meerdere Marcellus Shale-gasbronnen hebben aangehaald voor problemen met de integriteit van de put. De dichtstbijzijnde gasbron werd door staatsregelgevers aangehaald voor het verontreinigen van vijf residentiële waterbronnen met hoge niveaus van methaan. Dit gas vormt een explosiegevaar in gesloten ruimten.

De methaanniveaus blijven zeven jaar nadat er aanvankelijk lekkages waren gemeld in de stroom- en bronwatermonsters boven de condities vóór het boren. aldus onderzoekers.

Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan, en boren kan ertoe leiden dat het gas in waterwegen of de atmosfeer ontsnapt, waar het een krachtig broeikasgas is. Wetenschappers denken dat deze incidenten zeldzaam zijn in vergelijking met het totale aantal geboorde schaliegasbronnen, maar ze zijn ook moeilijk te identificeren.

Methaan komt veel voor in de waterwegen van Pennsylvania, veroorzaakt door natuurlijke bronnen zoals moerassen en wetlands, evenals natuurlijke migratie van diepe ondergrondse rotsen. Deze migratie vindt los van het boren van schalie plaats.

"Omdat we geen goede basisgegevens hebben voor de waterkwaliteit in heel Pennsylvania, het kan moeilijk zijn om mogelijke effecten van het boren van schalie te identificeren, " zei Susan Brantley, onderscheiden hoogleraar geowetenschappen aan Penn State en directeur van het Earth and Environmental Systems Institute. "Hoewel we geloven dat deze incidenten van lekkage van gasbronnen zeldzaam zijn in vergelijking met het totale aantal gasbronnen, deze studie geeft ons een nieuw hulpmiddel om ze te identificeren wanneer ze zich voordoen."

Wetenschappers analyseerden watermonsters voor en na het boren uit beek- en bronwater rond de gemelde lekken. Ze ontdekten dat de concentraties van sommige metalen in het water begonnen te stijgen kort nadat de lekkage begon.

"We hebben gedocumenteerd dat recente methaanmigratie de waterchemie kan veranderen op een manier die metalen kan mobiliseren, zoals ijzer, en andere ongewenste chemische verbindingen afgeven, zoals waterstofsulfide, "Zei Woda. "Dit is belangrijk omdat het mensen kan laten weten wat ze kunnen verwachten als ze onlangs worden getroffen door zoiets als een schaliegasbron die in hun watervoorziening lekt."

De verandering in de waterchemie wijst op een gaspluim die vanuit de diepe ondergrond naar een watervoerende laag is verplaatst, waar horizontaal boren in schalie gepaard ging met fracken. De aanwijzingen kunnen elders worden gebruikt om nieuwe lekken op te sporen, aldus onderzoekers.

"Met andere woorden, we hebben nieuwe tracers bedacht die kunnen worden gebruikt met andere bewijslijnen om te bepalen of een waterput is aangetast door recente gasmigratie, "Zei Woda. "Het is vooral handig voor mensen die geen voorgeboorde watermonsters hebben verzameld."

Wetenschappers zeiden dat een groot aantal putten rond het studiegebied zijn aangehaald voor schendingen van cementering of verbuizing. Boorgerelateerde lekken worden vaak veroorzaakt door dit soort constructieproblemen.

"Een hoog percentage onconventionele putten heeft schendingen ondergaan in dit studiegebied - ongeveer een derde van de 101 producerende putten - wat veel hoger is dan schattingen over de hele staat, ' zei Woda.

De schalieformatie in het gebied is ondiep en ligt langs de as van een grote plooi. Wetenschappers zeiden dat putten daar breuken kunnen kruisen die onderling verbonden zijn, goede wegen vormen voor opwaartse migratie.

"We ontdekten dat de geboorde schalie op dit punt erg ondiep is en dat de bovenliggende rotsen strak opgevouwen zijn, "Zei Brantley. "We denken dat we een plek hebben ontdekt waar breuken in de gevouwen rots aardgas kunnen helpen naar de oppervlakte te komen en dat het kan worden versneld door de aanwezigheid van gasbronnen."

Nader onderzoek kan kaarten opleveren van gebieden waar boren kan worden vermeden of leiden tot betere beheerpraktijken die de risico's voor methaanmigratie kunnen verminderen, aldus de onderzoekers.