Le professeur de géologie de l'UC Amy Townsend-Small utilise la chromatographie en phase gazeuse pour étudier des échantillons d'eau prélevés dans des puits d'eau souterraine dans l'Ohio. Crédit :Jay Yocis/UC Creative Services
Une étude de l'eau potable dans les Appalaches de l'Ohio n'a trouvé aucune preuve de contamination par le gaz naturel provenant de récents forages pétroliers et gaziers.
Des géologues de l'Université de Cincinnati ont examiné l'eau potable à Carroll, les comtés de Stark et Harrison, une région rurale du nord-est de l'Ohio où de nombreux résidents dépendent de l'eau de puits souterrains privés.
L'étude de séries chronologiques était la première du genre en Ohio à examiner le méthane dans les eaux souterraines par rapport au forage de gaz naturel. Les résultats ont été publiés dans la revue Surveillance et évaluation environnementales .
"Certaines personnes avaient des concentrations élevées de méthane dans leurs eaux souterraines, mais la composition isotopique a montré qu'il ne s'agissait pas de gaz naturel", a déclaré Amy Townsend-Small, professeur agrégé de géologie au McMicken College of Arts and Sciences de l'UC.
"Ce que nous avons trouvé, c'est que dans la plupart des cas, il s'agissait probablement de charbon souterrain dans la région ou de méthane biologique produit dans les eaux souterraines."
Les chercheurs de l'UC ont collecté 180 échantillons d'eau souterraine au total dans des maisons des trois comtés. Certains sites ont été échantillonnés plusieurs fois. En particulier, les chercheurs ont recherché des preuves de méthane, le principal composé du gaz naturel. Ils ont également étudié l'évolution de l'acidité ou du pH de l'eau, et des modifications de sa conductivité.
Ils n'ont trouvé aucune augmentation de la concentration ou de la composition du méthane dans les eaux souterraines au cours des quatre années de l'étude, malgré la présence de nouveaux puits de gaz de schiste forés dans la zone d'étude. De même, ils n'ont pas trouvé de niveaux de méthane plus élevés dans une approximation plus proche du forage de schiste.
Les chercheurs ont trouvé une grande variabilité dans les concentrations de méthane dans l'eau potable, allant de 0,2 microgramme par litre à 25,3 milligrammes par litre, suffisamment solide pour s'enflammer dans des espaces clos. Mais les chercheurs n'ont trouvé aucune relation entre le méthane observé dans l'eau potable et les nouveaux puits de gaz.
"Clairement, une surveillance supplémentaire est nécessaire pour déterminer si les concentrations de méthane et les signaux de source dans cette région changent à mesure que le nombre de puits de pétrole et de gaz continue d'augmenter, " conclut l'étude.
Une carte chronologique montre les comtés de l'Ohio où les chercheurs de l'UC ont collecté des échantillons d'eau. Les cercles rouges indiquent les puits de gaz naturel actifs. Les diamants bleus sont des sites où des séries chronologiques d'échantillons d'eaux souterraines ont été prélevées. Les cercles bleu clair représentent les sites où un seul échantillon d'eau souterraine a été prélevé. Les emplacements des échantillons d'eau souterraine sont notés lorsque les échantillons ont été prélevés entre les années indiquées sur chaque carte. Il y a eu une forte augmentation des puits de gaz naturel actifs de 2013 à 2014. Crédit :Claire Botner/UC
Les chercheurs ont identifié la composition chimique de l'eau en utilisant la chromatographie en phase gazeuse, spectrométrie de masse à rapport isotopique, et la datation au radiocarbone dans un laboratoire de géologie de l'UC. La compréhension de la composition chimique permet d'identifier la source du méthane présent dans l'eau potable :issu de l'extraction du gaz naturel, décomposition organique ou même du système digestif des vaches voisines.
L'auteur principal et diplômée de l'UC, Claire Botner, a déclaré que l'étude sollicitait la participation des propriétaires qui étaient prêts à laisser les chercheurs tester leurs puits.
La zone d'étude a connu un intérêt croissant de la part des sociétés de gaz naturel au cours des dernières années. Il est situé au-dessus d'une caractéristique géologique appelée la formation de schiste d'Utica, qui est connu pour abriter du pétrole et du gaz naturel. Lorsque UC a lancé son étude sur le méthane en 2012, L'Ohio avait délivré 115 permis de forage pour la région. À la fin de l'étude en 2015, près de 1, 600 permis ont été délivrés, principalement pour le comté de Carroll.
La fracturation hydraulique est un processus par lequel l'eau sous pression, le sable et les produits chimiques sont pompés dans des puits de gaz naturel à plus d'un mile de profondeur pour briser le schiste et libérer des poches de pétrole et de gaz naturel.
Les chercheurs ont émis l'hypothèse que les concentrations de méthane dans les puits d'eau potable qu'ils ont échantillonnés augmenteraient avec le temps avec la croissance du forage de gaz naturel dans la région. Il s'agit d'une corrélation que les chercheurs ont observée dans la région de Marcellus Shale en Pennsylvanie.
Mais ce n'est pas ce que les tests d'eau d'UC ont révélé. L'étude a conclu que le méthane observé dans les eaux souterraines était « biogénique, " ou d'origine naturelle et indépendante du forage de gaz naturel.
"Les chercheurs de l'étude en Pennsylvanie pensaient que le problème de contamination était une défaillance des tubages de puits dans les puits de fracturation, ", a déclaré Townsend-Small.
"Avec un peu de chance, cela n'arrive pas souvent. Et cela ne s'est apparemment pas produit avec les puits des propriétaires avec lesquels nous avons travaillé pour notre étude."
Townsend-Small a passé une grande partie de sa carrière à faire des recherches sur les eaux souterraines et le méthane. Elle et d'autres géologues de l'UC étudient l'influence de la rivière Great Miami sur les eaux souterraines du sud-ouest de l'Ohio au C.V. Observatoire des eaux souterraines de Theis. Elle a également étudié le méthane atmosphérique en relation avec les proliférations d'algues dans les Grands Lacs et le méthane dans les lacs arctiques en Alaska.
Jacob Deighton, étudiant diplômé de l'UC, utilise une ligne à vide pour préparer un échantillon d'eau dans un laboratoire de géologie. Crédit :Jay Yocis/UC Creative Services
"Certaines personnes avaient des concentrations élevées de méthane dans leurs eaux souterraines, mais la composition isotopique a montré que ce n'était pas du gaz naturel. C'était d'une autre source, ", a déclaré Townsend-Small. "Ce que nous avons trouvé, c'est que dans la plupart des cas, il s'agissait probablement de charbon souterrain dans la région ou de méthane biologique produit dans les eaux souterraines."
Les co-auteurs de l'étude comprenaient le professeur émérite de l'UC David Nash et le professeur adjoint de géologie de l'UC Joshua Miller.
Botner a déclaré que si les chercheurs devaient reproduire l'étude, elle pourrait recommander de l'étendre pour inclure d'autres hydrocarbures tels que le propane ou rechercher des isotopes de carbonate associés au forage de gaz naturel.
"C'est un sujet controversé, " a déclaré Botner. "Mais c'est pourquoi la science est si précieuse. Peut-être qu'une autre étude confirmerait nos résultats ou peut-être qu'ils trouveraient autre chose. Indépendamment, nous serions ravis de tester davantage de puits."
Le commissaire du comté de Carroll, Robert Wirkner, a déclaré que les résultats étaient de bonnes nouvelles pour les résidents. Comme beaucoup de ses voisins, il obtient de l'eau potable chez lui à partir d'un puits privé sur sa propriété.
Wirkner a déclaré que les sociétés gazières testent l'eau potable des maisons voisines avant et après avoir foré un puits pour observer tout changement dans la qualité de l'eau.
"Mon eau a été testée plusieurs fois, " at-il dit. " Nous sommes donc heureux d'entendre les résultats. "
Townsend-Small a déclaré que la protection des puits contre la contamination est particulièrement importante dans les zones rurales car il existe peu d'alternatives pour l'eau potable. Creuser un puits nouveau ou plus profond coûte cher et ne résoudrait pas nécessairement un problème de pollution. Et il y a peu d'opportunités dans les zones rurales de se connecter aux conduites d'eau publiques.
« Ce serait formidable si les propriétaires avaient accès à une surveillance continue, " dit-elle. " Dans les villes, vous êtes rassuré que votre eau potable est sûre. Nous payons les services publics d'eau pour tester l'eau tous les jours. Mais si vous avez un puits privé, il faut juste espérer qu'il n'est pas contaminé au quotidien."
