Fracking voor aardgas in delen van Pennsylvania met een erfenis van energiewinning kan het risico op grondwaterverontreiniging vergroten, volgens een team onder leiding van wetenschappers van Penn State.

De onderzoekers vonden een mogelijk verband tussen verhoogde niveaus van chloride in grondwater en gebieden waar horizontaal boren en fracken voor schaliegas overlapt met een hoge dichtheid van oudere, conventionele olie- en gasbronnen en kolenwinning in het zuidwesten van Pennsylvania. Het verband werd niet waargenomen in monsters uit het noordoosten van Pennsylvania, die ook de Marcellus Shale-boom hebben meegemaakt, maar die niet dezelfde lange geschiedenis van intensieve energiewinning hebben.

Verhoogde chlorideniveaus in het zuidwesten van Pennsylvania werden gevonden in een paar regionale hotspots in de buurt van hoge dichtheden van onconventionele putten, aldus de wetenschappers. Hoewel deze niveaus de veiligheidsnormen niet overschrijden, kunnen stoffen die ook aanwezig zijn in afvalvloeistoffen van schaliegas, zoals thallium, als ze worden veroorzaakt door lekken of morsen van onconventionele boringen, de EPA-limieten overschrijden in de meest dichtbevolkte hotspots.

"Onze resultaten wijzen op een regionale toename van grondwaterchloride in de buurt van onconventionele bronnen in het zuidwesten van Pennsylvania, waar het Marcellus Shale-spel overlapt met een lange erfenis van olie-, gas- en kolenwinning", zegt Samuel Shaheen, een afgestudeerde student aan Penn State, en hoofdauteur over de krant. "Echter, in plaats van dat elke put meer chloride produceert, wordt deze regionale impact waarschijnlijk veroorzaakt door hotspots waar pekel het grondwater bereikt via lekken of morsen, of mogelijk, waar ondergrondse kenmerken of putintegriteit lekkage mogelijk maken."

De wetenschappers zeiden dat verder onderzoek nodig is om te bepalen of er mogelijke gevolgen zijn voor het drinkwater. De studie kan echter leiden tot waar dat toekomstige werk plaatsvindt.

"Een van de uitdagingen bij het bestuderen van grondwaterverontreiniging door onconventionele ontwikkeling is dat we meer dan 10.000 van deze putten in Pennsylvania hebben geboord," zei Shaheen. "Het aantal van degenen die waarschijnlijk iemands drinkwaterbron hebben verontreinigd, is vrij klein in verhouding tot het enorme aantal putten dat is geboord."

De studie, getiteld "Geochemical Evidence of Groundwater Contamination and Potential Human Health Risks Where Hydraulic Fracturing Overlaps with Extensive Legacy Hydrocarbon Extraction", verschijnt in Environmental Science &Technology .

Het team richtte hun onderzoek op het zuidwesten van Pennsylvania, een gebied waar sinds de jaren 1800 uitgebreide kolenwinning en boringen naar olie en gas plaatsvonden, en dat meer recentelijk de Marcellus Shale-boom heeft meegemaakt, inclusief horizontaal boren en hydraulisch breken om aardgas te winnen.

Fracking voor schaliegas gebruikt grote hoeveelheden water, geïnjecteerd onder hoge druk, om ondergrondse scheuren te openen en ingesloten gas bloot te leggen. Als gevolg hiervan bevat het afvalwater dat door dit proces wordt gegenereerd vaak grote – en sterk geconcentreerde – hoeveelheden diepe pekelzouten, zoals chloride, barium en strontium, evenals sporenelementen zoals thallium en arseen. Sommige van deze stoffen vormen potentiële risico's voor de menselijke gezondheid.

Het team vond verhogingen van chloride-, barium- en strontiumconcentraties gelokaliseerd in regionale hotspots. Deze kleine, maar statistisch significante toenames werden gevonden in de buurt van onconventionele bronnen en in gebieden waar meer onconventionele bronnen zich op minder dan anderhalve kilometer van watermonsters bevonden.

"Het is niet zo dat elke gasbron de zouten vrijgeeft, het is meer dat er een handvol van deze probleemgebieden is waar we toenemende concentraties in de buurt waarnemen, en we detecteren dat in de hele regio," zei Shaheen. "Het aantal onconventionele putten waarvan we denken dat ze problemen veroorzaken, is erg laag."

Chloride kan uit andere bronnen komen, zoals strooizout, en het team gebruikt methoden om dergelijke effecten te identificeren. Sommige monsters in de dataset van het team zijn verzameld in een tijd dat de regelgeving met betrekking tot de opslag van boorafvalwater minder streng was. Nu moet afvalwater worden opgeslagen in tanks in plaats van beklede reservoirs.

In tegenstelling tot de toename van chloride, vond het team lagere frequenties van methaanverontreiniging in het zuidwesten van Pennsylvania in vergelijking met noordoostelijke delen van de staat. Methane can leak from wells that were improperly constructed or damaged. Methane itself is non-toxic, but it poses an explosion hazard in high concentrations in enclosed areas and can lead to conditions that produce toxic elements like arsenic in water.

"We as geochemists have paid a lot of attention to the methane issue because of the potential for explosions or fire, but here we saw potentially bigger issues on the salt side of things," Shaheen said.

The lower frequency of methane contamination initially surprised Shaheen and the rest of the team because of coal's significant emission of methane and the high incidence of coal extraction within the region. But due to the region's long history of conventional energy extraction, methane may have previously been extracted via conventional drilling or leaked out through coal mines or oil and gas infrastructure into the atmosphere, the scientists said.

"Even though we thought it would cause more issues, this overlap with conventional oil and gas drilling, and coal mining, might have actually released some of the methane that normally causes these issues and reduced the frequency of methane migration during unconventional drilling," Shaheen said.

The team utilized a data set that consisted of 6,991 groundwater samples, with 4,325 collected from domestic wells and 2,666 from springs. They also used advanced data mining techniques, such as machine learning, to find contamination that is usually infrequent across large data sets. + Verder verkennen

Researchers develop affordable, less intensive methane detection protocol