En ny studie av grundvatten i ett landsbygdsområde i Pennsylvania visar endast sällsynta fall av möjlig gasförorening mitt i en övergripande trend av förbättrad vattenkvalitet trots tung Marcellus Shale-utveckling.

Genom att undersöka data från gasbolag, staten, och U.S. Geological Survey, forskare såg möjlig förorening av naturgas nära inte mer än sju av 1, 385 skifferbrunnar studerade i hårt borrade Bradford County. Resten av vattenkemidatan visade att grundvattnet antingen hade förbättrats eller hållit sig i nivå från prover som tagits före 1990-talet.

"Det mest intressanta vi upptäckte var grundvattenkemin i ett av de områden som är mest utvecklade för skiffergas - ett område med 1400 nya gasbrunnar - verkar inte bli sämre med tiden, och kanske till och med blir bättre, sa Susan Brantley, direktör för Penn State's Earth and Environmental Systems Institute och framstående professor i geovetenskap. "Men med hjälp av dataanalys kunde vi också se sällsynta webbplatser som motiverar mer undersökning av möjliga gasanomalier."

Brantley och ett tvärvetenskapligt team av geovetare och datavetare använde nya datautvinningstekniker för att studera en stor datamängd med 11, 000 grundvattenprover från 2010-talet, tagna efter borrning i Bradford County.

Teamet rapporterade nyligen sina resultat i tidskriften Miljövetenskap och teknik .

"Till skillnad från tidigare studier, våra fynd visar att grundvattenkvaliteten till och med kan förbättras i ett område som är mycket exploaterat för skiffergas - nordöstra Bradford, sa Tao Wen, en postdoktor vid Penn State's Earth and Environmental Systems Institute och huvudförfattare på tidningen.

Använda datautvinningstekniker och lära sig datormodeller, teamet sökte efter mönster i metankoncentrationer, en möjlig indikator på förorening från skiffergasbrunnar som använder fracking för att utvinna skiffergas.

Metan förekommer också naturligt runt geologiska egenskaper som förkastningslinjer och dalar. Datautvinningstekniker hjälper forskare att sortera igenom stora mängder data för att hitta förhöjda metannivåer och fastställa möjliga källor.

"Vi tittar på metan i dessa grundvattendata och vi kan faktiskt se geologi i data, " sa Brantley. "Jag kan berätta var det finns fel, där det finns stora veck i berget baserat på grundvattnet. Sedan är det vi letar efter där vattenkemin inte ser ut som geologin och ser ut som något vi inte förstår. Vår hypotes är ibland att den visar dig något om mänskliga aktiviteter, som skifferutveckling."

Teamet fann något förhöjda nivåer av metan nära sju av 1, 385 skiffergasbrunnar i undersökningsområdet som inte enbart förklaras av geologiska särdrag. Teamet analyserade också andra indikatorer i alla vattenprover – järn, mangan, totalt lösta fasta ämnen, sulfat, pH - och fann att de antingen hade förbättrats eller förblev nivå jämfört med platser som provades på 1980-talet.

"Data-mining lyfte fram några, sällsynta platser med möjlig metanförorening nära sju skiffergasbrunnar och några få konventionella brunnar, ”, sade Wen. ”Sådana tomter att finnas samplet och utstuderat i fältet. Sällsynta fall av metanföroreningar överensstämmer med den övergripande observationen att skiffergasproduktionen inte har försämrat den genomsnittliga grundvattenkvaliteten över hela tiden."

Denna forskning kan dokumentera förbättrad grundvattenkvalitet orsakad av minskat surt regn, särskilt sedan genomförandet av Clean Air Act, eller minskad stålproduktion eller kolförbränning, sa forskare i tidningen.

"Jag tror att det verkligen är en historia om vad som har gjorts sedan 1970-talet och Clean Air Act och dess ändringar som har sänkt nedfallet i atmosfären, "Brantley sa. "Om en sådan avsättning påverkar grundvattenkemin positivt är det viktigt - men det måste undersökas mer."