Dados los abundantes recursos naturales de Pensilvania, No es de extrañar que el Commonwealth se haya convertido en la meca de la fracturación hidráulica. Investigadores sin embargo, Recientemente han descubierto que la liberación de millones de galones de aguas residuales de fracturación hidráulica tratadas cada año en las aguas superficiales del área puede tener efectos más duraderos de lo que se pensaba originalmente.

Según la Administración de Información Energética de EE. UU., La fracturación hidráulica representó más de la mitad de la producción de petróleo de EE. UU. y dos tercios de la producción de gas de EE. UU. en 2015. Se espera que ese porcentaje aumente a medida que más estados comiencen a adoptar la práctica. Aunque los estudios muestran que la fracturación hidráulica produce menos emisiones de efecto invernadero que las tecnologías más antiguas como el carbón, viene con otras preocupaciones ambientales. En la parte superior de esa lista están las aguas residuales que produce, que contiene una multitud de contaminantes potencialmente peligrosos. Solo en 2015, Los pozos de gas no convencionales de Pensilvania produjeron casi 1.700 millones de galones de aguas residuales. Si bien existen instalaciones dedicadas al tratamiento de las aguas residuales antes de su liberación, brindan solo un tratamiento limitado, dejando intactos muchos de los contaminantes.

Para comprender mejor el impacto de estos contaminantes en el medio ambiente, El profesor de ingeniería ambiental de Penn State, Bill Burgos, y sus colegas estudiaron muestras de sedimentos recolectadas de un depósito en el oeste de Pensilvania. El estudio fue publicado en el número más reciente de Ciencia y tecnología ambiental .

"No había un guardián de agua que estuviera sentado en estos ríos recolectando estas muestras a un gran ritmo continuo, así que en cierto modo mucha información fluyó, "Dijo Burgos." Pero en ciertos embalses, donde los sedimentos se acumulan con el tiempo, hay capas de sedimento que son como anillos de un árbol; puede observar los sedimentos y capturar el tiempo y las muestras compuestas espacialmente ".

El objetivo del estudio era utilizar los sedimentos que se habían acumulado para reconstruir la actividad industrial de petróleo y gas que estaba ocurriendo durante el auge del desarrollo de Marcellus Shale en Pensilvania. aproximadamente de 2008 a 2015, para comprender mejor el impacto histórico de la eliminación de aguas residuales de petróleo y gas.

"Necesita un lago o un depósito que permita que los sedimentos se depositen sin perturbaciones en esas capas, ", dijo Burgos." Las palabras que usamos son un 'registro temporal coherente'. Solo se obtiene un registro temporal coherente si se trata de un lago que acumula sedimentos continuamente y no está sujeto a una inundación o socavación ".

Xiaofeng Liu, profesor asistente de ingeniería civil, desarrolló un modelo informático para reconstruir las capas de sedimento con el fin de identificar la mejor ubicación de muestreo. Los investigadores eligieron el lago Conemaugh River en el oeste de Pensilvania. Este sitio ofrecía alta concentración de aguas residuales y baja dilución de aguas residuales, así como un embalse controlado por represa.

Una vez que se decidió la ubicación, el equipo comenzó a recolectar muestras.

"Insertamos un tubo en el sedimento como si se pusiera una pajita en un Slurpee o un fango, "Dijo Burgos." Pones el pulgar sobre la pajita, y lo sacas. "

En este caso, utilizaron desagüe agrícola, tapas de plástico y cinta, en lugar de una pajita y un pulgar, para recoger las muestras de sedimentos, que se congelaron inmediatamente para preservar el contenido y luego se llevaron al laboratorio de Ingeniería Ambiental de Kappe en Penn State.

Una vez en el laboratorio, los investigadores empujaron las muestras como una paleta de hielo hacia arriba, cortándolos en rodajas.

"Los dividimos en diferentes secciones para poder realizar diferentes análisis sobre ellos, "dijo Nathaniel Warner, profesor asistente de ingeniería ambiental en Penn State y coautor del estudio.

Warner dijo a los investigadores, en colaboración con la Universidad Estatal de Colorado, buscó firmas de alta radiactividad y midió el agua de los poros y los radioisótopos para determinar la edad de los sedimentos. También probaron la mineralogía principal, tamaño de partícula y tamaño de grano, en un esfuerzo por desarrollar un perfil completo.

Los resultados determinaron que la descarga de aguas residuales de petróleo y gas tuvo un impacto en la calidad del agua y la calidad de los sedimentos en una escala mayor de lo que se pensaba anteriormente. Grandes cantidades de aguas residuales de petróleo y gas con altas cargas de cloruro, bario, estroncio, el radio y los compuestos orgánicos dejaron altas concentraciones en los sedimentos y el agua de los poros.

Específicamente, Se encontraron dos tipos importantes de contaminantes orgánicos:químicos disruptores endocrinos (etoxilatos de nonilfenol) y carcinógenos (hidrocarburos aromáticos policíclicos). Las concentraciones más altas coincidieron con capas de sedimentos depositadas hace cinco a 10 años, durante el pico de actividad de Marcellus Shale.

"Los isótopos confirman que se trata de desechos de petróleo y gas no convencionales, "dijo Burgos.

Algunas proporciones de isótopos, como el estroncio y el radio, son bastante exclusivos de la formación Marcellus. Un estudio anterior realizado por Warner encontró que los niveles de radio inmediatamente aguas abajo de una planta eran aproximadamente 200 veces mayores que en los sedimentos ubicados aguas arriba de las instalaciones. Este estudio actual demuestra que se encontraron niveles elevados a una distancia de hasta 12 millas río abajo de las plantas de tratamiento.

"Estos son contaminantes que pasaron por estas plantas centralizadas de tratamiento de residuos, y se pueden transportar a grandes distancias, "Dijo Burgos.

Aunque los hallazgos muestran una contaminación a largo plazo de las cuencas hidrográficas de Pensilvania, los investigadores dicen que los efectos sobre el medio ambiente y la salud humana aún se desconocen y son difíciles de evaluar.

"Es algo desconocido riesgo no cuantificado, "Dijo Burgos." Lo que no sabes es el efecto sinérgico de todas estas cosas juntas, el efecto combinado de radio y plomo y tensioactivos y sal, todos juntos. ¿El efecto combinado de esas cosas aumenta la toxicidad? "

El estudio mostró una caída significativa en la cantidad de contaminantes liberados en las aguas superficiales luego de la prohibición voluntaria de la descarga de desechos de Marcellus solicitada por el Departamento de Protección Ambiental de Pensilvania. que comenzó en 2011, sugiriendo que las regulaciones más estrictas de las aguas residuales ayudan.

Los investigadores ahora quieren usar los materiales que han recolectado para medir la toxicidad biológica de las capas de sedimentos a lo largo del tiempo. También planean probar muestras de sedimentos en lugares más abajo hacia Pittsburgh para ver qué tan lejos se ha extendido la contaminación y en qué medida.

"Quizás nunca lleguen a Pittsburgh, "Dijo Burgos." Pero la cosa es, si miras un mapa, hay otras plantas río arriba de Pittsburgh en el tallo principal del río Allegheny y no hay razón para sugerir que estas plantas no están contribuyendo con lo mismo ".