Concentrations élevées de strontium, un élément associé aux eaux usées pétrolières et gazières, se sont accumulés dans les coquilles de moules d'eau douce en aval des sites d'élimination des eaux usées de la fracturation hydraulique, selon des chercheurs de Penn State et Union College.

"Les moules d'eau douce filtrent l'eau et lorsqu'elles développent une coquille dure, le matériau de la coque enregistre une partie de la qualité de l'eau avec le temps, " dit Nathaniel Warner, professeur adjoint d'ingénierie environnementale à Penn State. "Comme les cernes des arbres, vous pouvez compter les saisons et les années dans leur coquille et avoir une bonne idée de la qualité et de la composition chimique de l'eau pendant des périodes de temps spécifiques."

En 2011, on a découvert que malgré le traitement, l'eau et les sédiments en aval des sites d'élimination des eaux usées de fracturation contenaient encore des produits chimiques de fracturation et étaient devenus radioactifs. À son tour, l'eau potable était contaminée et la vie aquatique, comme la moule d'eau douce, était en train de mourir. En réponse, La Pennsylvanie a demandé que les usines de traitement des eaux usées ne traitent pas et ne libèrent pas l'eau des forages pétroliers et gaziers non conventionnels, comme le schiste Marcellus. Par conséquent, l'industrie s'est tournée vers le recyclage de la plupart de ses eaux usées. Cependant, les chercheurs découvrent encore les effets à long terme, surtout pendant le boom de trois ans entre 2008 et 2011, lorsque plus de 2,9 milliards de litres d'eaux usées ont été déversés dans les cours d'eau de Pennsylvanie.

« La pollution des eaux douces est une préoccupation majeure pour la santé écologique et humaine, " a déclaré David Gillikin, professeur de géologie à Union College et co-auteur de l'étude. « Développer des moyens de documenter rétroactivement cette pollution est important pour faire la lumière sur ce qui se passe dans nos cours d'eau. »

Les chercheurs ont commencé par collecter des moules d'eau douce de la rivière Alleghany, à la fois 100 mètres (328 pieds) en amont et 1 à 2 kilomètres (0,6 à 1,2 miles) en aval d'une installation d'élimination des eaux usées autorisée par le National Pollutant Discharge Elimination System à Warren, Pennsylvanie, ainsi que des moules de deux autres rivières—la Juniata et la Delaware—qui n'avaient pas d'antécédents signalés de déversement de pétrole et de gaz.

Une fois au labo, ils ont disséqué la coque puis percé et collecté la poudre de la coque couche par couche pour rechercher les isotopes de deux éléments :l'oxygène, utilisé pour déterminer l'année et la saison, et strontium, qui portent tous deux une signature distinctive de la formation rocheuse où ils ont été produits. Les résultats ont été publiés récemment dans Sciences et technologies de l'environnement .

L'équipe a découvert des concentrations significativement élevées de strontium dans les coquilles des moules d'eau douce recueillies en aval de l'installation, tandis que les coquillages collectés en amont et dans les rivières Juniata et Delaware ont montré peu de variabilité et aucune tendance au fil du temps.

Étonnamment, la quantité de strontium trouvée dans les couches de coquille créées après 2011 n'a pas montré de réduction immédiate des contaminants. Au lieu, le changement est apparu plus progressivement. Cela suggère que les sédiments où vivent les moules d'eau douce peuvent encore contenir des concentrations plus élevées de métaux lourds et d'autres produits chimiques utilisés dans le forage non conventionnel. « Nous savons que le développement de Marcellus a impacté les sédiments en aval sur des dizaines de kilomètres, " a déclaré Warner. " Et il semble qu'il pourrait encore être touché pendant une longue période. Le court délai que nous avons autorisé le rejet de ces déchets pourrait laisser un long héritage. »

Selon le département américain de l'Énergie, jusqu'à 95 pour cent des nouveaux puits forés aujourd'hui sont fracturés hydrauliquement, représentant les deux tiers de la production totale de gaz naturel commercialisée aux États-Unis et environ la moitié de la production de pétrole brut des États-Unis.

"Les puits s'agrandissent, et ils utilisent plus d'eau, et ils produisent plus d'eaux usées, et que l'eau doit aller quelque part, " a déclaré Warner. " Faire les bons choix sur la façon de gérer cette eau va être assez vital. "

Warner a ajouté qu'il n'y a pas beaucoup de différence entre les eaux usées conventionnelles et non conventionnelles du point de vue de la pollution. Il a dit que des niveaux élevés de strontium, sodium, le chlorure et d'autres contaminants sont toujours présents avec le développement conventionnel du pétrole et du gaz.

Maintenant que les chercheurs savent que les moules d'eau douce peuvent être utilisées comme enregistreurs chimiques des polluants de la fracturation dans les cours d'eau, ils aimeraient regarder les tissus mous des moules d'eau douce, puisque les rats musqués et les poissons s'en nourrissent. Ils espèrent également étendre leurs recherches pour inclure d'autres polluants spécifiques qui se sont probablement bioaccumulés dans les zones d'élimination des eaux de surface.

« Nous voulons voir quels métaux la moule incorpore de manière prévisible et ceux qu'elle n'intègre pas, " a déclaré Thomas Geeza, un étudiant au doctorat en génie de l'environnement à Penn State et co-auteur de l'étude. "Nous essayons de développer cela comme un outil qui peut être utilisé dans d'autres voies navigables pour répondre à d'autres questions."

Les moules pourraient également être utilisées pour étudier les infiltrations possibles dans les installations.

"Nous avons testé si les rejets de fluides de fracturation d'une station d'épuration étaient enregistrés dans des coquilles, mais on pourrait imaginer également utiliser cette technique pour enquêter sur les fuites des bassins de rétention ou les rejets accidentels dans les cours d'eau à proximité des opérations de fracturation, " dit Gillikin.