Förhöjda halter av strontium, ett element i samband med olje- och gasavloppsvatten, har ackumulerats i skalen av sötvattenmusslor nedströms från fracking avloppsreningsplatser, enligt forskare från Penn State och Union College.

"Sötvattensmusslor filtrerar vatten och när de växer ett hårt skal, skalmaterialet registrerar en del av vattenkvaliteten med tiden, "sa Nathaniel Warner, biträdande professor i miljöteknik vid Penn State. "Som trädringar, du kan räkna tillbaka årstiderna och åren i deras skal och få en bra uppfattning om vattnets kvalitet och kemiska sammansättning under specifika tidsperioder. "

Under 2011, det upptäcktes att trots behandling, vatten och sediment nedströms från fracking avloppsreningsplatser innehöll fortfarande fracking kemikalier och hade blivit radioaktiva. I tur och ordning, dricksvatten var förorenat och vattenlevande liv, som sötvattensmusslan, höll på att dö. Som svar, Pennsylvania begärde att avloppsreningsverk inte ska behandla och släppa ut vatten från okonventionell olje- och gasborrning, som Marcellus -skiffern. Som ett resultat, industrin vände sig till att återvinna det mesta av sitt avloppsvatten. Dock, forskare avslöjar fortfarande de långvariga effekterna, särskilt under den treåriga högkonjunkturen mellan 2008 och 2011, när mer än 2,9 miljarder liter avloppsvatten släpptes ut i Pennsylvania vattenvägar.

"Sötvattenföroreningar är ett stort bekymmer för både ekologisk och människors hälsa, "sa David Gillikin, professor i geologi vid Union College och medförfattare till studien. "Att utveckla sätt att retroaktivt dokumentera denna förorening är viktigt för att belysa vad som händer i våra strömmar."

Forskarna började med att samla sötvattensmusslor från Alleghanyfloden, både 100 meter (328 fot) uppströms och 1 till 2 kilometer (0,6 till 1,2 miles) nedströms en nationell tillåtet avloppsanläggning för avloppsvatten i Warren, Pennsylvania, samt musslor från två andra floder - Juniata och Delaware - som inte hade någon rapporterad historia om olje- och gasutsläpp.

Väl på labbet, de dissekerade skalet och sedan borrade och samlade pulvret från skalet lager för lager för att leta efter isotoper av två element:syre, används för att bestämma år och säsong, och strontium, som båda bär en distinkt signatur på bergformationen där de producerades. Resultaten publicerades nyligen i Miljövetenskap och teknik .

Vad teamet fann var signifikant förhöjda halter av strontium i skalen av sötvattensmusslorna som samlats nedströms anläggningen, medan skalen samlades uppströms och från Juniata och Delaware floder visade liten variation och inga trender över tiden.

Förvånande, mängden strontium som finns i lagren av skal som skapades efter 2011 visade inte en omedelbar minskning av föroreningar. Istället, förändringen uppträdde mer gradvis. Detta tyder på att sedimentet där sötvattensmusslor lever fortfarande kan innehålla högre koncentrationer av tungmetaller och andra kemikalier som används vid okonventionell borrning. "Vi vet att Marcellus -utvecklingen har påverkat sediment nedströms i tiotals kilometer, "sa Warner." Och det verkar som om det fortfarande kan påverkas under en längre tid. Den korta tidsram som vi tillät utsläpp av detta avfall kan lämna ett långt arv. "

Enligt US Department of Energy, upp till 95 procent av de nya brunnar som borras idag är hydrauliskt sönderbrutna, står för två tredjedelar av den totala amerikanska marknadsförda naturgasproduktionen och ungefär hälften av den amerikanska råoljeproduktionen.

"Brunnarna blir större, och de använder mer vatten, och de producerar mer avloppsvatten, och att vattnet måste gå någonstans, "sade Warner." Att göra rätt val om hur man hanterar det vattnet kommer att bli ganska viktigt. "

Warner tillade att det inte är någon större skillnad mellan konventionellt och okonventionellt avloppsvatten ur föroreningssynpunkt. Han sa att höga halter av strontium, natrium, klorid och andra föroreningar är fortfarande närvarande vid konventionell olje- och gasutveckling.

Nu när forskarna vet att sötvattensmusslor kan användas som kemiska inspelare av fracking -föroreningar i vattenvägar, de skulle vilja titta på mjukvävnaden hos sötvattensmusslorna, eftersom mysor och fisk matar dem. De hoppas också kunna utöka sin forskning till att omfatta andra specifika föroreningar som sannolikt bioackumuleras i områden med ytvattenförvaring.

"Vi vill se vilka metaller musslan innehåller förutsägbart och vilka inte, "sa Thomas Geeza, en doktorand i miljöteknik vid Penn State och medförfattare till studien. "Vi försöker utveckla detta som ett verktyg som kan användas i andra vattenvägar för att svara på andra frågor."

Musslorna kan också användas för att undersöka möjliga sippor som uppstår vid anläggningar.

"Vi testade om vätskeutsläpp från en avloppsanläggning registrerades i skal, men man kan tänka sig att också använda den här tekniken för att undersöka läckor från att hålla dammar eller av misstag släppas ut i vattendrag i närheten av frackingoperationer, sa Gillikin.