Исследование питьевой воды в Аппалачах, штат Огайо, не выявило признаков загрязнения природным газом в результате недавнего бурения нефтяных и газовых скважин.
Геологи из Университета Цинциннати исследовали питьевую воду в округах Кэрролл, Старк и Харрисон, сельской местности на северо-востоке Огайо, где многие жители пользуются водой из частных подземных колодцев.
Исследование временных рядов было первым в своем роде в Огайо, в котором изучался метан в подземных водах в связи с бурением скважин на природный газ. Результаты были опубликованы в журнале «Экологический мониторинг и оценка».
«У некоторых людей была повышенная концентрация метана в грунтовых водах, но изотопный состав показал, что это не природный газ», - сказала Эми Таунсенд-Смолл, доцент кафедры геологии Колледжа искусств и наук Макмикена Калифорнийского университета.
"То, что мы обнаружили, в большинстве случаев, вероятно, связано с подземным углем в этом районе или биологическим метаном, образующимся в подземных водах."
Исследователи Калифорнийского университета собрали в общей сложности 180 проб подземных вод в домах трех округов. Некоторые сайты тестировались несколько раз. В частности, исследователи искали доказательства наличия метана, основного соединения в природном газе. Они также изучали изменения кислотности или pH воды и изменения ее проводимости.
Они не обнаружили увеличения концентрации или состава метана в подземных водах за четыре года исследования, несмотря на наличие новых скважин сланцевого газа, пробуренных в районе исследования. Точно так же они не обнаружили более высоких уровней метана при бурении сланцевых скважин.
Исследователи обнаружили большие колебания концентрации метана в питьевой воде, от 0,2 микрограмма на литр до 25,3 миллиграмма на литр, что достаточно сильно, чтобы загореться в закрытых помещениях. Но исследователи не обнаружили связи между содержанием метана в питьевой воде и новыми газовыми скважинами.
«Очевидно, что необходим дополнительный мониторинг, чтобы определить, изменяются ли концентрации метана и сигналы от источников в этом регионе, поскольку количество нефтяных и газовых скважин продолжает увеличиваться», - заключили в исследовании.
Исследователи определили химический состав воды с помощью газовой хроматографии, масс-спектрометрии соотношения изотопов и радиоуглеродного датирования в геологической лаборатории Калифорнийского университета. Понимание химического состава помогает определить источник метана, обнаруженного в питьевой воде: из добычи природного газа, органического разложения или даже из пищеварительной системы близлежащих коров.
Ведущий автор и выпускница Калифорнийского университета Клэр Ботнер сказала, что в исследовании приняли участие домовладельцы, которые были готовы позволить исследователям проверить свои скважины.
В последние годы интерес к исследуемой области со стороны компаний, занимающихся добычей природного газа, растет. Он расположен над геологической особенностью, называемой сланцевой формацией Ютика, которая, как известно, содержит нефть и природный газ. Когда Калифорнийский университет начал исследование метана в 2012 году, штат Огайо выдал 115 разрешений на бурение в этом регионе. К концу исследования в 2015 году было выдано около 1600 разрешений, в основном для округа Кэрролл.
Гидравлический разрыв пласта - это процесс, при котором вода под давлением, песок и химикаты закачиваются в газовые скважины глубиной более мили, чтобы разбить сланец и высвободить карманы нефти и природного газа.
Исследователи предположили, что концентрация метана в колодцах с питьевой водой, которые они отбирали, со временем будет увеличиваться по мере роста добычи природного газа в этом районе. Это корреляция, которую исследователи наблюдали в Пенсильванском регионе Marcellus Shale.
Но это не то, что показали тесты воды Калифорнийского университета. Исследование пришло к выводу, что метан, обнаруженный в подземных водах, был «биогенным» или встречающимся в природе и не зависит от бурения скважин на природный газ.
«Исследователи в Пенсильвании считали, что проблема загрязнения связана с выходом из строя обсадных труб в скважинах для гидроразрыва», - сказал Таунсенд-Смолл.
"Надеюсь, такое случается нечасто. И, по-видимому, не случалось с колодцами домовладельцев, с которыми мы работали для нашего исследования."
Таунсенд-Смолл посвятила большую часть своей карьеры исследованию подземных вод и метана. Она и другие геологи Калифорнийского университета изучают влияние реки Грейт-Майами на грунтовые воды на юго-западе Огайо в Калифорнийском университете им. V. Обсерватория подземных вод Тейс. Она также изучала атмосферный метан в связи с цветением водорослей в Великих озерах и метан в арктических озерах на Аляске.
«У некоторых людей была повышенная концентрация метана в грунтовых водах, но изотопный состав показал, что это не природный газ. Он был из другого источника», - сказал Таунсенд-Смолл. «То, что мы обнаружили, в большинстве случаев, вероятно, было связано с подземным углем в этом районе или биологическим метаном, образующимся в подземных водах».
Соавторами исследования были заслуженный профессор Калифорнийского университета Дэвид Нэш и доцент кафедры геологии Калифорнийского университета Джошуа Миллер.
Ботнер сказала, что если исследователи повторят исследование, она может порекомендовать расширить его, включив в него другие углеводороды, такие как пропан, или поискать изотопы карбонатов, связанные с бурением скважин на природный газ.
«Это спорная тема», - сказал Ботнер. «Но именно поэтому наука так ценна. Может быть, другое исследование подтвердит наши выводы или, может быть, они найдут что-то еще. В любом случае, мы приветствовали бы более тщательные испытания».
Уполномоченный округа Кэрролл Роберт Виркнер сказал, что полученные данные являются хорошей новостью для жителей. Как и многие его соседи, он получает питьевую воду в свой дом из частного колодца, расположенного на его территории.
Виркнер сказал, что газовые компании проверяют питьевую воду в близлежащих домах до и после бурения скважины, чтобы наблюдать за любыми изменениями качества воды.
"Моя вода была проверена несколько раз", сказал он. «Поэтому мы рады услышать результаты».
Таунсенд-Смолл сказал, что защита колодцев от загрязнения особенно важна в сельской местности, потому что существует мало альтернатив чистой питьевой воде. Копать новый или более глубокий колодец дорого и не обязательно решит проблему загрязнения. А в сельской местности мало возможностей подключиться к водопроводу общего пользования.
"Было бы здорово, если бы домовладельцы имели доступ к постоянному наблюдению", - сказала она. «В городах вы уверены, что ваша питьевая вода безопасна. Мы платим коммунальным службам водоснабжения за ежедневные проверки воды. Но если у вас есть частный колодец, вам просто нужно надеяться, что он не загрязняется изо дня в день».