La profesora de geología de la UC, Amy Townsend-Small, utiliza la cromatografía de gases para estudiar muestras de agua tomadas de pozos de agua subterránea en Ohio. Crédito:Jay Yocis / UC Creative Services
Un estudio del agua potable en los Apalaches de Ohio no encontró evidencia de contaminación por gas natural de las recientes perforaciones de petróleo y gas.
Los geólogos de la Universidad de Cincinnati examinaron el agua potable en Carroll, Condados de Stark y Harrison, una región rural en el noreste de Ohio donde muchos residentes dependen del agua de pozos subterráneos privados.
El estudio de series de tiempo fue el primero de su tipo en Ohio en examinar el metano en las aguas subterráneas en relación con la perforación de gas natural. Los resultados fueron publicados en la revista Monitoreo y Evaluación Ambiental .
"Algunas personas tenían concentraciones elevadas de metano en sus aguas subterráneas, pero la composición isotópica mostró que no era de gas natural ", dijo Amy Townsend-Small, profesor asociado de geología en la Facultad de Artes y Ciencias McMicken de la UC.
"Lo que encontramos es que en la mayoría de los casos probablemente era de carbón subterráneo en el área o metano biológico producido en el agua subterránea".
Los investigadores de la UC recolectaron 180 muestras de agua subterránea en total en hogares de los tres condados. Algunos de los sitios fueron muestreados varias veces. En particular, los investigadores buscaron evidencia de metano, el compuesto principal del gas natural. También estudiaron cambios en la acidez o pH del agua, y cambios en su conductividad.
No encontraron ningún aumento en la concentración o composición de metano en las aguas subterráneas durante los cuatro años del estudio. a pesar de la presencia de nuevos pozos de gas de esquisto perforados en el área de estudio. Igualmente, no encontraron niveles más altos de metano en una aproximación más cercana a la perforación de esquisto.
Los investigadores encontraron una amplia variabilidad en las concentraciones de metano en el agua potable, que van desde 0,2 microgramos por litro hasta 25,3 miligramos por litro, que es lo suficientemente fuerte como para incendiarse en espacios cerrados. Pero los investigadores no encontraron relación entre el metano observado en el agua potable y los nuevos pozos de gas.
"Claramente, Se necesita un seguimiento adicional para determinar si las concentraciones de metano y las señales de la fuente en esta región cambian a medida que aumenta el número de pozos de petróleo y gas. "concluyó el estudio.
Un mapa de series de tiempo muestra los condados de Ohio donde los investigadores de la UC recolectaron muestras de agua. Los círculos rojos indican pozos de gas natural activos. Los diamantes azules son sitios donde se tomaron muestras de agua subterránea de series de tiempo. Los círculos azul claro representan sitios donde se recolectó una sola muestra de agua subterránea. Las ubicaciones de las muestras de agua subterránea se anotan cuando se tomaron muestras entre los años anotados en cada mapa. Hubo un gran aumento en los pozos de gas natural activos de 2013 a 2014. Crédito:Claire Botner / UC
Los investigadores identificaron la composición química del agua mediante cromatografía de gases, espectrometría de masas de relación de isótopos, y datación por radiocarbono en un laboratorio de geología de la UC. Comprender la composición química ayuda a identificar la fuente de metano que se encuentra en el agua potable:de la extracción de gas natural, descomposición orgánica o incluso de los sistemas digestivos de las vacas cercanas.
La autora principal y graduada de la UC, Claire Botner, dijo que el estudio solicitó la participación de los propietarios que estaban dispuestos a permitir que los investigadores probaran sus pozos.
El área de estudio ha experimentado un creciente interés por parte de las empresas de gas natural en los últimos años. Está ubicado sobre una característica geológica llamada formación Utica Shale, que se sabe que alberga petróleo y gas natural. Cuando UC lanzó su estudio de metano en 2012, Ohio había emitido 115 permisos de perforación para la región. Al final del estudio en 2015, casi 1, Se habían expedido 600 permisos, principalmente para el condado de Carroll.
La fracturación hidráulica es un proceso mediante el cual el agua a presión, La arena y los productos químicos se bombean a pozos de gas natural de más de una milla de profundidad para romper el esquisto y liberar bolsas de petróleo y gas natural.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que las concentraciones de metano en los pozos de agua potable que muestrearon aumentarían con el tiempo con el crecimiento de la perforación de gas natural en el área. Esta es una correlación que los investigadores observaron en la región de Marcellus Shale de Pensilvania.
Pero eso no es lo que revelaron las pruebas de agua de la UC. El estudio concluyó que el metano observado en las aguas subterráneas era "biogénico, "o de origen natural e independiente de la perforación de gas natural.
"Los investigadores del estudio en Pensilvania pensaron que el problema de la contaminación era una falla de las carcasas de los pozos de fracturación hidráulica, "Dijo Townsend-Small.
"Ojalá, eso no sucede a menudo. Y eso aparentemente no sucedió con los pozos de propietarios con los que trabajamos para nuestro estudio ".
Townsend-Small ha pasado gran parte de su carrera investigando las aguas subterráneas y el metano. Ella y otros geólogos de la UC están estudiando la influencia del río Great Miami en el agua subterránea en el suroeste de Ohio en el C.V. Observatorio de aguas subterráneas de Theis. También ha estudiado el metano atmosférico en relación con la proliferación de algas en los Grandes Lagos y el metano en los lagos árticos de Alaska.
El estudiante graduado de la UC Jacob Deighton usa una línea de vacío para preparar una muestra de agua en un laboratorio de geología. Crédito:Jay Yocis / UC Creative Services
"Algunas personas tenían concentraciones elevadas de metano en sus aguas subterráneas, pero la composición isotópica mostró que no era de gas natural. Fue de una fuente diferente, Townsend-Small dijo:"Lo que encontramos es, en la mayoría de los casos, probablemente a partir de carbón subterráneo en el área o metano biológico producido en las aguas subterráneas".
Los coautores del estudio incluyeron al profesor emérito de la UC David Nash y al profesor asistente de geología de la UC Joshua Miller.
Botner dijo que si los investigadores replicaran el estudio, ella podría recomendar expandirlo para incluir otros hidrocarburos como propano o buscar isótopos de carbonato asociados con la perforación de gas natural.
"Es un tema controvertido, ", Dijo Botner." Pero es por eso que la ciencia es tan valiosa. Tal vez otro estudio confirmaría nuestros hallazgos o tal vez encontrarían algo más. A pesar de todo, agradeceríamos más pruebas de calidad ".
El comisionado del condado de Carroll, Robert Wirkner, dijo que los hallazgos eran una buena noticia para los residentes. Como muchos de sus vecinos, obtiene agua potable en su casa de un pozo privado en su propiedad.
Wirkner dijo que las compañías de gas prueban el agua potable de las casas cercanas antes y después de perforar un pozo para observar cualquier cambio en la calidad del agua.
"Mi agua ha sido analizada varias veces, ", dijo." Así que estamos felices de escuchar los hallazgos ".
Townsend-Small dijo que proteger los pozos de la contaminación es especialmente importante en las áreas rurales porque hay pocas alternativas de agua potable limpia. Cavar un pozo nuevo o más profundo es costoso y no necesariamente resolvería un problema de contaminación. Y hay pocas oportunidades en las áreas rurales para conectarse a las líneas públicas de agua.
"Sería fantástico que los propietarios tuvieran acceso a un seguimiento continuo, ", dijo." En las ciudades, está seguro de que su agua potable es segura. Pagamos a los servicios públicos de agua para que analicen el agua todos los días. Pero si tienes un pozo privado, sólo tiene que esperar que no se contamine a diario ".
