Metanniveauerne er steget i Marcellus Shale-regionen på trods af et fald i brøndinstallationen

På trods af en opbremsning i antallet af nye naturgasbrønde i Marcellus Shale-regionen i det nordøstlige Pennsylvania, ny forskning ledet af Drexel University finder, at atmosfæriske metanniveauer i området stadig stiger. Målinger af metan og andre luftforurenende stoffer taget med tre års mellemrum i landdistrikterne i Pennsylvania, som har været målet for naturgasudvikling i det sidste årti, viste en markant stigning fra 2012 til 2015.

"Metan stiger globalt, men stigningstakten for denne region er meget hurtigere end globale stigninger, " sagde Peter DeCarlo, Ph.d., en assisterende professor, der studerer atmosfærisk kemi i Drexels College of Engineering og College of Arts and Sciences, der ledede undersøgelsen. "Den hurtige stigning i metan skyldes sandsynligvis den øgede produktion af naturgas fra regionen, som er steget markant i perioden 2012 til 2015. Med de øgede baggrundsniveauer af metan, den relative klimafordel ved naturgas i forhold til kul til elproduktion reduceres."

Siden de første skifergasbrønde blev boret i Marcellus-skiferbassinet, et område, der diagonalt halverer staten fra nordøst til sydvest, der har været bekymringer om, hvad der låser op for de nye lagre af fossilt brændstof ved en ukonventionel metode, kaldet hydraulisk frakturering, kan betyde for miljøet. Næsten et årti senere, forskere arbejder stadig på at forstå, hvordan de frigivne kemikalier og de kemikalier, der bruges til at frigive dem, dvæler i vandet og luften.

Dette studie, som blev offentliggjort i tidsskriftet Elementa:Videnskab om antropocæn , er den seneste i en serie udført af DeCarlo og Drexel Air Resources Research Lab, indikerer, at niveauer af atmosfærisk metan i regionen sandsynligvis er forbundet med øget naturgasproduktion, frem for antallet af nye borede brønde i området. Forskerne observerede ikke denne stigning for andre forurenende stoffer, såsom kulilte. Dette tyder på, at forskellige gasudvindingsaktiviteter - boring versus produktion - producerer forskellige kemiske emissioner, ifølge DeCarlo.

Data fra denne undersøgelse blev sammenlignet med holdets resultater fra 2012 i samme område, som var det første forsøg på at måle baggrundsniveauer af forskellige atmosfæriske forurenende stoffer i forbindelse med udvinding af skifergas i Marcellus Shale-regionen i Pennsylvania. Holdet krydsede området ved hjælp af Drexels mobile laboratorium, en Ford varevogn udstyret med alt det nødvendige udstyr til at måle koncentrationer af kemikalier og partikler i luften med 1-10 sekunders intervaller under kørslen.

Denne form for jordovervågning er en nyttig måde at indsamle data på, fordi prøveluften er den samme, som beboerne i området er udsat for. Holdet dækkede en stor del af den nordøstlige region af Pennsylvania, der omfattede dele af Bradford, Clinton, Columbia, Luzerne, Lycoming, Potter, Susquehanna og Tioga amter og det nordøstlige og nordlige centrale Pennsylvania.

"Vores feltstudie fra 2015 dækkede et større rumligt område og blev finansieret til at fokusere på rørlednings- og rørledningsteknologi, "DeCarlo sagde. "Men vi overlappede også med 2012-undersøgelsesområdet og var i stand til at krydstjekke baggrundskoncentrationerne af flere forurenende stoffer og fandt ud af, at metanniveauerne var højere, mens kulilteniveauerne var lavere i overlapningsområderne."

Indledende målinger i 2012 viste metanniveauer på 1960 dele per milliard - omkring 50 dele per milliard højere end man ville forvente i et landområde uden naturgasudvikling. Tre år senere steg denne koncentration med yderligere 100 dele pr. milliard. Atmosfæriske koncentrationer uden naturgasudvikling steg med 6 ppm, så denne stigning er ret betydelig sammenlignet med den globale stigning, ifølge DeCarlo.

Den samlede naturgasproduktion fra Marcellus Shale-regionen er steget til 16 milliarder kubikfod om dagen, hvilket er dobbelt så meget som enhver anden ukonventionel naturgasressource i landet, ifølge forskerne. Alene i løbet af de sidste tre år, produktionen af ​​naturgas fra regionen mere end fordoblet, på trods af, at der i 2015 blev boret cirka halvt så mange nye brønde, som der var i 2012, ifølge Pennsylvania Department of Environmental Protection tal citeret i papiret.

"Selvom hastigheden, hvormed nye brønde bliver boret og færdiggjort, er aftaget, den overordnede infrastruktur, og produktionen er steget, " sagde DeCarlo. "Det betyder, at mængden af ​​gas, der bevæger sig gennem rørledninger, kompressorstationer og forarbejdningsanlæg er stigende. Hvis lækagehastigheden af ​​metan er konstant pr. kubikfod gas, det ville ikke være overraskende, at baggrundsmetanet er steget så meget, som det er, mens andre forurenende stoffer som kulilte, som er mere forbundet med boring og lastbilkørsel, viser et fald."

Denne konklusion kunne også tyde på, at foranstaltninger truffet af naturgasproducenter for at mindske lækage fra brøndfærdiggørelser, mens det stadig er nødvendigt, er ikke tilstrækkelige til at reducere metanlækage i Marcellus Shale-regionen. Og med størstedelen af ​​miljøbeskyttelsesforskrifter fra PADEP, der fokuserer på grundvandsforurening, det er muligt, at atmosfæriske emissioner fra naturgasinfrastrukturen kan fortsætte, indtil forskningen mere klart kan identificere kilden til lækagen og identificere virkningen af ​​specifikke emissioner på folkesundheden.

Holdet brugte også metoden udviklet til denne undersøgelse til at analysere data fra andre undersøgelser såsom SENEX-kampagnen, foretaget af NOAA-forskere fra et forskningsfly i 2013. Den nye metode udstikker en køreplan for analyse, der kan anvendes på datasæt fra andre grupper og vil give forskere mulighed for at overvåge baggrundsniveauerne af forskellige forurenende stoffer i regionen, efterhånden som naturgasudvindingen fortsætter.

"Denne undersøgelse er et øjebliksbillede fra tre års udvikling i Marcellus Shale-regionen, " sagde DeCarlo. "Selvom det klart har vist tendenser i forskellige forurenende emissioner og efterfølgende atmosfæriske baggrundsniveauer, fortsat overvågning i disse regioner i Pennsylvania er påkrævet for at spore den fortsatte indvirkning af naturgasudvikling og produktionsinfrastruktur på tyndt overvågede områder af staten."