Kemiska ledtrådar i vatten nära Marcellus Shale gasbrunnar på landsbygden i Pennsylvania kan identifiera nya borrelaterade källor till metankontaminering, enligt forskare.

Fynden ger ett nytt verktyg för att skilja potentiella miljöpåverkan av skifferborrning från befintliga metanhalter som vanligtvis finns i Pennsylvania vattenvägar, sa forskarna.

Forskare fann också att metankontaminering kan vara mer sannolikt att uppstå när borrning sker i vissa geologiska miljöer, som de som finns i studieområdet i Lycoming County.

"Denna studie ger nya ledtrådar om var vi kan förvänta oss att hitta potentiella miljöeffekter relaterade till skifferborrning och hur vi bättre kan identifiera nya incidenter efter att de inträffat, "sa Joshua Woda, en doktorand i geovetenskap vid Penn State.

Woda och ett team av forskare rapporterade fyndet i en artikel publicerad online i veckan i Förfaranden från National Academy of Sciences .

Studien fokuserar på ett område där statliga tillsynsmyndigheter har citerat flera Marcellus Shale -gasbrunnar för brunnintegritetsfrågor. Den närmaste gasbrunnen citerades av statliga tillsynsmyndigheter för att ha förorenat fem vattenbrunnar i bostäder med höga metanhalter. Denna gas utgör en explosionsrisk i slutna utrymmen.

Metanhalterna ligger kvar över förborrningsförhållandena i ström- och brunnvattenprover sju år efter att läckor initialt rapporterades, sa forskare.

Naturgas består främst av metan, och borrning kan få gasen att släppa ut i vattenvägar eller atmosfären, där det är en potent växthusgas. Forskare tror att dessa incidenter är sällsynta jämfört med det totala antalet skiffergasbrunnar som borrats, men de är också svåra att identifiera.

Metan är vanligt i Pennsylvania vattenvägar, orsakas av naturliga källor som myrar och våtmarker, liksom naturlig migration från djupa underjordiska stenar. Denna migration sker separat från skifferborrning.

"Eftersom vi saknar bra grunddata för vattenkvalitet i hela Pennsylvania, det kan vara svårt att identifiera möjliga effekter av skifferborrning, "sa Susan Brantley, framstående professor i geovetenskap vid Penn State och chef för Earth and Environmental Systems Institute. "Även om vi tror att dessa incidenter av gasbrunnläckage är sällsynta jämfört med det totala antalet gasbrunnar, denna studie ger oss ett nytt verktyg för att identifiera dem när de inträffar. "

Forskare analyserade vattenprover före och efter borrning från ström- och brunnvatten runt de rapporterade läckorna. De fann att koncentrationerna av vissa metaller i vattnet började stiga strax efter läckorna började.

"Vi har dokumenterat att nyligen metanmigration kan förändra vattenkemi på ett sätt som kan mobilisera metaller, som järn, och släpper ut andra oönskade kemiska föreningar, såsom vätesulfid, "Woda sa." Detta är viktigt eftersom det kan låta folk veta vad de kan förvänta sig om de nyligen drabbas av något som en skiffergasbrunn som läcker in i deras vattenförsörjning. "

Förändringen i vattenkemi indikerar att en gasrör rört sig in i en vattendragare från djup under jorden där horisontell borrning i skiffer har åtföljts av fracking. Ledtrådarna kan användas någon annanstans för att avgöra nya läckor, sa forskare.

"Med andra ord, vi har kommit med nya spårämnen som kan användas tillsammans med andra bevis för att avgöra om en vattenbrunn påverkades av den senaste gasmigrationen, "Woda sa." Det är särskilt användbart för människor som inte samlat in förborrade vattenprover. "

Forskare sa att ett stort antal brunnar runt studieområdet har citerats för cementering eller höljeöverträdelser. Borrelaterade läckor orsakas ofta av denna typ av konstruktionsproblem.

"En hög andel okonventionella brunnar har fått kränkningar i detta studieområde - ungefär en tredjedel av de 101 producerande brunnarna - vilket är mycket högre än statliga uppskattningar, "Sa Woda.

Skifferbildningen i området är grund och ligger längs axeln för en stor vikning. Forskare sa att brunnar där kan korsa frakturer som är sammankopplade, bilda bra vägar för uppåtgående migration.

"Vi upptäckte att den borrade skiffern är mycket grund vid denna tidpunkt och att de överliggande klipporna är hårt vikta, "Vi tror att vi har upptäckt en plats där sprickor i det vikta berget kan hjälpa naturgas att komma upp till ytan och att det kan påskyndas av närvaron av gasbrunnar."

Ytterligare studier kan ge kartor över områden där borrning kan undvikas eller leda till bättre hanteringsmetoder som kan minska riskerna för metanmigration, sa forskarna.