När dagarna blir till nätter i Broomfield, Colorado, invånarna kan upptäcka en vit Chevrolet Tahoe med en stolpe som sticker ut från toppen som sakta rör sig genom stadsdelar och längs stadens gator.

SUV:n är fullproppad med känslig utrustning som spårar vad människor andas i Broomfield, som ligger ovanpå en stor olje- och gasproduktionszon. Det är en avgörande del av ett samarbete, flerårig studie som undersöker sambandet mellan olje- och gasutveckling och lokal luftkvalitet.

Mobil plymspårning, ledd av luftföroreningsexperter från Colorado State University, är en nyckelteknologi i Broomfields pågående luftkvalitetstestprogram. Och det är bara en aspekt av ett tre år, 1,7 miljoner dollar kontrakt tilldelades av Broomfield förra året till labbet av CSU atmosfärforskaren Jeff Collett, som underleverantör till miljödataföretaget Ajax Analytics. Tillsammans, CSU och Ajax Analytics målar upp en heltäckande bild av Broomfields luft, och hur det påverkas när nya olje- och gaskällor borras, färdigställd och flyttad till produktion.

Spårning av plym på natten

Klockan är 23.00. en torsdagskväll i juli, och CSU-atmosfärsforskaren Arsineh Hecobian manövrerar den plymspårande Tahoe genom ett Broomfield-kvarter. Hon tittar med jämna mellanrum på en instrumentpanelsmonterad skärm med realtidsavläsningar av metan- och acetylenkoncentrationer i luften. Metan är den primära komponenten i naturgas.

Flera hundra meter bort, arbetare för det Denver-baserade energiföretaget Extraction Oil &Gas utför hydraulisk frakturering på den inhägnade Interchange pad, som innehåller 12 olje- och gaskällor. Den svaga doften av unken källare sveper då och då förbi. Hecobian ser hur metanandelar per miljon avläsningen kryper från 1,8 till 2 – vilket fortfarande är inom typiska bakgrundsmetankoncentrationsgränser för Colorado. Ögon på skärmen, hon sätter Tahoe baklänges, försöker hitta den osynliga plymen. När hon väl är inne i plymen, hon ska samla ett gripprov med en evakuerad kanister av rostfritt stål, att tas tillbaka till labbet för analys av upp till 48 flyktiga organiska föreningar (VOC).

"Ökade metankoncentrationer är en indikator på utsläpp från en aktiv olje- och gasanläggning, men andra metankällor finns också i regionen, "Sa Hecobian." Källtypen bekräftas av andra VOC -mätningar som mäts i kapseln. "

Medan forskarna använder plymspåraren även under dagsljus, spårning av metanplym görs vanligtvis bäst på natten, eftersom gator är tystare och luftrörelser minimeras. Kallare nattluft vid ytfällorna avger föroreningar närmare marken i vad atmosfäriska forskare kallar ett inversionsskikt. Det som hänger kvar i luften är mer sannolikt att stagnera inuti inversionsskiktet. Sådana förhållanden kan avslöja maximala möjliga koncentrationer av luftgifter, såsom bensen, från olje- och gasverksamheten.

Under de kommande två åren, forskare som Hecobian från Colletts CSU-lab kommer att utföra denna metanjagande ritual under tider som bryts bra, återflöde - steget där frackningsvätskor återvänder från brunnen - eller borrning pågår. Förutom att spåra plymer i realtid och göra periodiska avläsningar av kapseln, de samlar också in veckovisa prover av omgivande luft.

Ajax Analytics

Den andra halvan av Broomfields luftkvalitetsprojekt leds av Ajax Analytics, vars vetenskapliga chef är professor i civil- och miljöteknik Ken Carlson. Företaget har satt upp 19 kontinuerligt övervakande sensorstationer nära och medvind av olje- och gasbrunnar. Stationerna innehåller Internet-of-Things-anslutna enheter med sensorer som gör mätningar var 15:e minut. Ajax Analytics har även en användarvänlig offentlig portal med uppdateringar om projektet.

Ajax Analytics och CSU tillhandahåller kvartalsrapporter till staden, sammanfattar vad de har lärt sig hittills. De kommer att avsluta sina experiment nästa år och presentera en slutrapport om sina resultat.