La fracturation pour le gaz naturel dans certaines parties de la Pennsylvanie avec un héritage d'extraction d'énergie peut augmenter le risque de contamination des eaux souterraines, selon une équipe dirigée par des scientifiques de Penn State.

Les chercheurs ont découvert un lien potentiel entre les niveaux élevés de chlorure dans les eaux souterraines et les zones où le forage horizontal et la fracturation pour le gaz de schiste se chevauchent avec une forte densité de puits de pétrole et de gaz conventionnels plus anciens et d'extraction de charbon dans le sud-ouest de la Pennsylvanie. Le lien n'a pas été observé dans les échantillons du nord-est de la Pennsylvanie, qui a également connu le boom de Marcellus Shale, mais qui n'a pas la même longue histoire d'extraction intensive d'énergie.

Des niveaux élevés de chlorure dans le sud-ouest de la Pennsylvanie ont été trouvés dans quelques points chauds régionaux situés à proximité de fortes densités de puits non conventionnels, ont déclaré les scientifiques. Bien que ces niveaux ne dépassent pas les normes de sécurité, s'ils sont causés par des fuites ou des déversements provenant de forages non conventionnels, les substances également présentes dans les déchets de gaz de schiste, comme le thallium, peuvent dépasser les limites de l'EPA dans les points chauds les plus densément développés.

"Nos résultats indiquent une augmentation régionale du chlorure des eaux souterraines à proximité de puits non conventionnels dans le sud-ouest de la Pennsylvanie, où la zone de Marcellus Shale chevauche un long héritage d'extraction de pétrole, de gaz et de charbon", a déclaré Samuel Shaheen, étudiant diplômé de Penn State et auteur principal sur le papier. "Cependant, plutôt que chaque puits produisant plus de chlorure, cet impact régional est probablement dû aux points chauds où les saumures atteignent les eaux souterraines via des fuites ou des déversements, ou éventuellement, là où les caractéristiques souterraines ou l'intégrité du puits permettent des fuites."

Les scientifiques ont déclaré qu'une étude plus approfondie était nécessaire pour déterminer s'il y avait des impacts potentiels sur l'eau potable. L'étude, cependant, peut indiquer où se dérouleront ces travaux futurs.

"L'un des défis de l'étude de la contamination des eaux souterraines par le développement non conventionnel est que nous avons foré plus de 10 000 de ces puits en Pennsylvanie", a déclaré Shaheen. "Le nombre de ceux qui ont probablement contaminé le puits d'eau potable de quelqu'un est assez faible par rapport au nombre de puits qui ont été forés."

L'étude, intitulée "Preuves géochimiques de la contamination des eaux souterraines et des risques potentiels pour la santé humaine là où la fracturation hydraulique se chevauche avec l'extraction extensive d'hydrocarbures hérités", apparaît dans Science et technologie de l'environnement .

L'équipe a concentré son enquête sur le sud-ouest de la Pennsylvanie, une région qui a connu une importante extraction de charbon et de forage pour le pétrole et le gaz depuis les années 1800, et qui a plus récemment connu le boom de Marcellus Shale, y compris le forage horizontal et la fracturation hydraulique pour extraire le gaz naturel.

La fracturation pour le gaz de schiste utilise de grands volumes d'eau, injectés à haute pression, pour ouvrir des fissures souterraines et exposer le gaz piégé. Par conséquent, les eaux usées générées par ce processus contiennent souvent des quantités importantes et très concentrées de sels de saumure profonds, tels que le chlorure, le baryum et le strontium, ainsi que des oligo-éléments tels que le thallium et l'arsenic. Certaines de ces substances présentent des risques potentiels pour la santé humaine.

L'équipe a constaté des augmentations des concentrations de chlorure, de baryum et de strontium localisées dans les points chauds régionaux. Ces augmentations faibles, mais statistiquement significatives, ont été constatées plus près des puits non conventionnels et dans des zones où davantage de puits non conventionnels étaient situés à moins d'un mile des échantillons d'eau.

"Ce n'est pas que chaque puits de gaz libère des sels, c'est plutôt qu'il y a une poignée de ces zones problématiques où nous observons des concentrations croissantes à proximité, et nous détectons cela dans toute la région", a déclaré Shaheen. "Le nombre de puits non conventionnels qui, selon nous, causent des problèmes est vraiment faible."

Le chlorure peut provenir d'autres sources telles que le sel de voirie et l'équipe utilise des approches pour identifier ces effets. Certains des échantillons de l'ensemble de données de l'équipe ont été collectés à une époque où les réglementations concernant le stockage des eaux usées de forage étaient moins strictes. Désormais, les eaux usées doivent être stockées dans des réservoirs au lieu de réservoirs doublés.

In contrast to the increase in chloride, the team found lower frequencies of methane contamination in southwestern Pennsylvania as compared to northeastern parts of the state. Methane can leak from wells that were improperly constructed or damaged. Methane itself is non-toxic, but it poses an explosion hazard in high concentrations in enclosed areas and can lead to conditions that produce toxic elements like arsenic in water.

"We as geochemists have paid a lot of attention to the methane issue because of the potential for explosions or fire, but here we saw potentially bigger issues on the salt side of things," Shaheen said.

The lower frequency of methane contamination initially surprised Shaheen and the rest of the team because of coal's significant emission of methane and the high incidence of coal extraction within the region. But due to the region's long history of conventional energy extraction, methane may have previously been extracted via conventional drilling or leaked out through coal mines or oil and gas infrastructure into the atmosphere, the scientists said.

"Even though we thought it would cause more issues, this overlap with conventional oil and gas drilling, and coal mining, might have actually released some of the methane that normally causes these issues and reduced the frequency of methane migration during unconventional drilling," Shaheen said.

The team utilized a data set that consisted of 6,991 groundwater samples, with 4,325 collected from domestic wells and 2,666 from springs. They also used advanced data mining techniques, such as machine learning, to find contamination that is usually infrequent across large data sets. + Explorer plus loin

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