Сточные воды от операций по добыче нефти и газа, включая фрекинг для добычи сланцевого газа, на участке в Западной Вирджинии изменили микробы ниже по течению, согласно исследованию под руководством Рутгерса.
Исследование, недавно опубликованное в журнале Science of the Total Environment, показало, что выбросы сточных вод, включая соленую воду, содержащую нефть и другие загрязнители, изменили разнообразие, количество и функции микробов. Сдвиги в микробном сообществе указывали на изменения в их дыхании и круговороте питательных веществ, а также на признаки стресса.
Исследование также зафиксировало изменения устойчивости к антибиотикам в отложениях ниже по течению, но не выявило горячих точек или областей с высоким уровнем устойчивости. Полученные данные указывают на необходимость понимания воздействия на микробные экосистемы случайных выбросов или неправильной очистки сточных вод, связанных с фрекингом. Более того, микробиологические изменения в отложениях могут повлиять на очистку и повторное использование сточных вод, говорят исследователи.
«Я надеюсь, что исследование можно будет использовать для выдвижения гипотез о воздействии сточных вод», - сказала Николь Фаренфельд, ведущий автор исследования и доцент кафедры гражданского и экологического проектирования Рутгерского университета. Она добавила, что многое остается неизвестным о воздействии сточных вод при гидроразрыве пласта.
«Я действительно думаю, что мы только начинаем понимать, какими могут быть последствия», - сказал Фаренфельд, работающий в Инженерной школе. «Я хочу узнать о реальных рисках и сосредоточить наши усилия на том, что важно для окружающей среды».
По данным Геологической службы США (USGS), ученые которой внесли свой вклад в исследование, подземные резервуары нефти и природного газа содержат воду естественного происхождения или закачиваемую для увеличения добычи. Во время гидроразрыва жидкость для гидроразрыва и твердый материал закачиваются в подземный резервуар под очень высоким давлением, создавая трещины для увеличения пористости и проницаемости горных пород.
Жидкость, выкачиваемая на поверхность, обычно представляет собой смесь закачиваемых жидкостей с соленой водой из пласта. Геологическая служба США сообщает, что он может содержать растворенную соль, нефть и другие органические соединения, взвешенные твердые частицы, микроэлементы, бактерии, природные радиоактивные материалы и все, что закачивается в скважины. Такая вода повторно используется, очищается и сбрасывается; распространяется по дорогам, испаряется или проникает; или закачиваются в глубокие скважины.
Фрекинг для природного газа и нефти и их сточных вод резко увеличился в последние годы. По данным Геологической службы США, это может вызвать перегрузку местной инфраструктуры и нагрузку на многие части водного цикла после гидроразрыва пласта, включая хранение, очистку, повторное использование, транспортировку или утилизацию сточных вод.
Для исследования Rutgers-USGS в июне 2014 года были взяты пробы воды и отложений из притоков реки Вулф-Крик в Западной Вирджинии, в том числе из безымянного притока, протекающего через подземную установку контроля закачки.
Объект включает в себя колодец для сброса сточных вод на глубину 2600 футов, резервуары для хранения рассола, подъездную дорогу и два облицованных пруда (в настоящее время закрытые), которые использовались для временного хранения сточных вод, чтобы позволить частицам отстояться перед инъекцией.
Пробы воды были отправлены в Рутгерс, где они были проанализированы. Образцы отложений были проанализированы в Центре Waksman Genomics Core Facility в Рутгерсе. По словам Фаренфельда, в ходе исследования был получен богатый набор данных метагеномного секвенирования, которое точно определяет гены целых микробных сообществ.
«Результаты показали сдвиги в микробном сообществе и устойчивость к антибиотикам, но это место не похоже на новую горячую точку для устойчивости к антибиотикам», - сказала она. Использование биоцидов в некоторых жидкостях для гидроразрыва подняло вопрос о том, могут ли сточные воды такого типа служить средой, благоприятной для повышения устойчивости к противомикробным препаратам. Устойчивость к противомикробным препаратам, обнаруженная в этих отложениях, не достигла уровня, обнаруженного в муниципальных сточных водах - важном экологическом источнике устойчивости к противомикробным препаратам наряду с сельскохозяйственными угодьями.
Антибиотики и аналогичные лекарства использовались так широко и так долго, что микробы, для уничтожения которых предназначены антибиотики, адаптировались к ним, что сделало лекарства менее эффективными, по данным Центров США по контролю и профилактике заболеваний. Ежегодно в США не менее 2 миллионов человек заражаются устойчивыми к антибиотикам бактериями, и не менее 23 000 из них умирают от инфекций.
«У нас есть действительно хороший набор данных со всеми генами и всеми микробами, которые были на участке», - сказал Фаренфельд. «Мы надеемся применить некоторые из этих методов к другим экологическим системам».