Результаты исследования скважины в Северном Техасе были опубликованы в Интернете в журнале Environmental Science. Технологический четверг. В рецензируемой статье основное внимание уделяется присутствию в пробах воды таких металлов, как мышьяк, барий, селен и стронций. Многие из этих тяжелых металлов естественным образом присутствуют в грунтовых водах на низких уровнях, но нарушения, связанные с добычей природного газа, могут вызвать их появление на повышенных уровнях.
«Само по себе это исследование не может окончательно определить точные причины повышенных уровней загрязняющих веществ в районах вблизи бурения природного газа, но оно действительно является мощным аргументом в пользу продолжения исследований», — сказал Брайан Фонтенот, выпускник Университета Арлингтона с докторской степенью в области количественной биологии. и ведущий автор новой статьи.Он добавил: «Мы ожидаем, что это будет первый из множества проектов, который в конечном итоге поможет научному сообществу, газовой промышленности и, что наиболее важно, общественности понять влияние бурения на природный газ на качество воды».Исследователи полагают, что повышенное присутствие металлов может быть вызвано множеством факторов, включая: промышленные аварии, такие как неисправность обсадных труб газовых скважин; механические колебания от буровых работ на природном газе, вызывающие возмущение частиц в заброшенном водозаборном оборудовании; или понижение уровня грунтовых вод из-за засухи или удаление воды, используемой для процесса гидроразрыва пласта.
Любой из этих сценариев может привести к выбросу опасных соединений в неглубокие грунтовые воды.Исследователи собрали образцы из частных колодцев разной глубины в районе 13 округов в районе Барнетт-Шейл в Северном Техасе или рядом с ним в течение четырех месяцев летом и осенью 2011 года. Девяносто один образец был взят из так называемых «районов активной добычи». или районы, в которых была одна или несколько газовых скважин в радиусе пяти километров. Еще девять проб были взяты с участков либо внутри сланца Барнетт и более чем в 14 км от места бурения природного газа, либо вообще с участков за пределами сланца Барнетт.
Местоположение этих сайтов в исследовании упоминалось как «неактивные / справочные районы».Исследователи не принимали никакого внешнего финансирования для обеспечения целостности исследования.
Они сравнили образцы с историческими данными по водозаборным скважинам в этих округах из базы данных по подземным водам Техасского совета по развитию водных ресурсов за 1989–1999 годы, до того, как бурение на природный газ стало широко распространяться.В дополнение к стандартным тестам качества воды, исследователи использовали газовую хроматографию — масс-спектрометрию (GC-MS), газовую хроматографию в свободном пространстве (HS-GC) и масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS).
Многие тесты проводились в Центре передовой аналитической химии Шимадзу в кампусе UT в Арлингтоне.«Бурение на природный газ — одна из наиболее обсуждаемых проблем в Северном Техасе и по всей стране. Это исследование дало нам возможность использовать наши знания в области химии и статистического анализа, чтобы проверить опасения людей и выяснить, будут ли они подтверждено научными данными ", — сказал Шуг, который также является заслуженным профессором аналитической химии Шимадзу в научном колледже Арлингтона UT.
В среднем исследователи обнаружили самые высокие уровни этих загрязнителей в пределах 3 км от скважин с природным газом, включая несколько проб, в которых содержание мышьяка и селена превышало уровни, которые Агентство по охране окружающей среды считало безопасными. Например, 29 скважин, которые находились в пределах активной зоны бурения природного газа, превысили максимально допустимый уровень загрязнения, установленный Агентством по охране окружающей среды США, равный 10 микрограмм на литр для мышьяка, что является потенциально опасной ситуацией.
Участки, расположенные за пределами активных участков бурения или за пределами сланца Барнетт, не показали одинаковых повышенных уровней для большинства металлов.
Другими руководителями команды Texas Gas Wells были Лаура Хант, которая проводила свои постдокторские исследования по биологии в UT Арлингтоне, и Закария Хильденбранд, который получил докторскую степень по биохимии в Техасском университете в Эль-Пасо и проводил постдокторские исследования в Университете Техаса в Эль-Пасо. Юго-Западный медицинский центр UT. Хильденбранд также является основателем ООО «Информ Экология». Фонтенот и Хант работают в региональном офисе EPA в Далласе, но исследование не связано с EPA, и оба получили разрешение работать над этим проектом вне агентства.
Ученые отмечают в документе, что они не обнаружили однородности загрязнения в районах активного бурения природного газа. Другими словами, не все участки газовых скважин были связаны с более высокими уровнями металлов в скважинной воде.Некоторые из наиболее заметных результатов были получены по следующим тяжелым металлам:
Мышьяк естественным образом встречается в воде региона и был обнаружен в 99 из 100 проб. Но концентрации мышьяка были значительно выше в зонах активной добычи по сравнению с зонами без добычи и историческими данными. Максимальная концентрация образца из зоны экстракции составляла 161 микрограмм на литр, что в 16 раз превышало стандарт безопасности EPA, установленный для питьевой воды. Согласно EPA, люди, которые в течение многих лет пьют воду, содержащую мышьяк, значительно превышающую стандарты безопасности, «могут испытывать повреждение кожи или проблемы с кровеносной системой и могут иметь повышенный риск заболеть раком».
Селен был обнаружен в 10 образцах вблизи мест добычи, и во всех этих образцах уровень селена был выше среднего исторического значения. Два образца превысили стандарт для селена, установленный EPA. По данным EPA, проблемы с кровообращением, а также выпадение волос или ногтей являются одними из возможных последствий длительного воздействия высоких уровней селена.Стронций также был обнаружен почти во всех пробах с концентрациями, значительно превышающими исторические уровни в районах активной добычи газа.
В токсикологическом профиле Агентства федерального правительства по регистрации токсичных веществ и заболеваний рекомендуется не более 4000 микрограммов стронция на литр питьевой воды. Семнадцать образцов из активной области экстракции и одна из неактивных областей превысили рекомендуемый предел. По данным агентства по токсичным веществам, воздействие высоких уровней стабильного стронция может привести к нарушению роста костей у детей.
«После того, как мы объявили об исследовании, мы получили множество звонков от волонтеров-землевладельцев, и их мнения о бурении природного газа в их общинах разошлись», — сказал Хильденбранд. «Участвуя в исследовании, они смогли получить ценные данные о своей воде, будь то для домашнего использования или землепользования.«Их участие было невероятно важным для этого исследования и помогло нам выявить некоторые важные экологические вопросы, связанные с этой весьма спорной проблемой».
В документе также рекомендуется провести дальнейшие исследования уровней метанола и этанола в водяных скважинах. Двадцать девять частных колодцев в исследовании содержали метанол, с самыми высокими концентрациями в зонах активной добычи. Двенадцать образцов, четыре из которых были взяты из неактивных участков экстракции, содержали измеряемый этанол.
И этанол, и метанол могут встречаться в природе или в результате промышленного загрязнения. Исторические данные по метанолу и этанолу отсутствуют, сообщают исследователи в статье.Среди других соавторов: Циньхонг «Макс» Ху, адъюнкт-профессор наук о Земле и окружающей среде в UT Arlington; Дуг Д. Карлтон-младший, доктор философии. студент факультета химии и биохимии Университета штата Арлингтон; Ипполит Ока, недавний выпускник магистерской программы наук об окружающей среде и Земле в Университете штата Арлингтон; Джейми Л. Уолтон, недавний выпускник магистерской программы биологии в UT Арлингтоне; и Дэн Хопкинс из компании Geotech Environmental Equipment, Inc., расположенной в Кэрроллтоне.Александрия Осорио и Брайан Бьорндал из Assure Controls, Inc. в Виста, Калифорния, также являются соавторами.
Команда использовала систему Assure Qwiklite ™ для тестирования скважинных проб на токсичность, и эти результаты готовятся для отдельной публикации.Многие из исследовательской группы сейчас проводят отбор проб воды из скважины в районе Пермского бассейна в Техасе, устанавливая базовый набор данных до начала бурения газовых скважин. Этот базовый уровень будет использоваться для прямого сравнения с пробами, которые будут собраны во время и после предстоящей добычи природного газа.
Команда надеется, что эти усилия прольют дополнительный свет на взаимосвязь между добычей природного газа и качеством грунтовых вод.