Luftföroreningsnivåerna kan ha överskridit luftkvalitetsnormerna under utvecklingen av vissa Marcellus Shale naturgasbrunnar i Pennsylvania, potentiellt påverka mer än 36, 000 personer bara under ett år under borrboomen, enligt Penn State-forskare.

"Konstruktionen och borrningen av dessa brunnar är en relativt kortsiktig sak, och bedömning av påverkan på luftkvaliteten är något som ofta faller mellan stolarna, sa Jeremy Gernand, docent i industriell hälsa och säkerhet vid Penn State. "Men det finns tusentals och åter tusentals brunnar borrade beroende på år, och vi ville se vad effekten skulle bli om vi lade ihop allt."

Mer än 20, 000 okonventionella Marcellus Shale-gasbrunnar har borrats sedan Pennsylvanias högkonjunktur började runt 2005. Stor dieseldriven utrustning och gasturbiner som används under borrnings- och hydrauliska sprickningsskeden av skiffergasutvecklingen avger luftföroreningar, och dessa utsläpp kan påverka luftkvaliteten i närheten av skifferbrunnar och längre medvind, sa forskarna.

Forskarna fann att utsläpp på några av platserna kunde ha påverkat luftkvaliteten för människor som lever bortom de 500-fots bakslag som krävs av statliga bestämmelser.

"Vi hittade bara på ett år, 36, 000 personer, eller cirka 1% av befolkningen i Pennsylvanias Marcellus Shale-region, kan ha utsatts för föroreningsnivåer som överstiger luftkvalitetsnormerna, sade Gernand. Vi upptäckte att en fördubbling av det erforderliga bakslagsavståndet minskade det antalet med ungefär hälften."

Forskarna utvecklade en spridningsmodell för att uppskatta koncentrationer av fina partiklar (PM 2,5) till följd av brunnsutveckling. En form av luftföroreningar som skapas av förbränning av fossila bränslen, PM 2.5 är små partiklar som kan andas in och orsaka lungskador, enligt forskarna.

"Väldigt få studier har undersökt lokalbefolkningens exponering för PM 2,5-utsläpp från skiffergasutveckling, specifikt i Marcellus-regionen i Pennsylvania, sa Gernand.

Modellen beaktade meteorologiska förhållanden under brunnsutveckling, indikerar hur faktorer som vind förde med sig utsläpp från enskilda brunnsplatser, sa forskarna. Teamet använde sedan folkräkningsdata för att uppskatta hur många människor som befann sig i de områden som drabbats av högre nivåer av luftföroreningar.

Deras resultat, publiceras i Energipolitik , visade att ett litet antal brunnar nära befolkade områden bidrog till de flesta av exponeringarna för förhöjda nivåer av luftföroreningar.

"Jag tror att huvudbudskapet är att en enhetlig policy för att begränsa industrins effekter förmodligen inte är den mest effektiva metoden, " sa Gernand. "I det här fallet, det finns verkliga fördelar med att göra vissa ändringar i bestämmelserna om bakslag. Vi behöver bara trycka tillbaka vissa platser längre från bebodda områden för att se en stor minskning av antalet människor vars luftkvalitet påverkas av detta."

Bakslagspolicy har visat sig vara en effektiv metod för att minska exponeringsöverskridanden, men forskarna sa att deras resultat indikerar att policyn bör överväga antalet brunnar per brunnsplatta och lokala förhållanden för att ytterligare begränsa effekterna på luftkvaliteten.

Forskarna sa att borraktiviteten har flyttat närmare befolkade områden när Marcellus utveckling fortskred i Pennsylvania. Och medan konstruktionen, borrnings- och frackningsskeden är relativt korta, platser har nu ofta flera brunnar så utvecklingen kan sträcka sig i månader.

"Att hålla sig tillbaka 500 fot var förmodligen bra när vi borrade en brunn per pad och gick vidare, men under de nuvarande förhållandena är det inte riktigt tillräckligt längre, "Vi måste verkligen ta hänsyn till saker som hur mycket konstruktion och borrning kommer att ske och hur länge och befolkningstäthet i området och använda dessa saker i någon form av beslutsram."