For at overvåge luftkvaliteten, videnskabsfolk jagter methanplumes i død nat

Når dage bliver til nætter i Broomfield, Colorado, beboere kan se en hvid Chevrolet Tahoe med en stang, der stikker ud af toppen, der langsomt bevæger sig gennem kvarterer og ned ad byens gader.

SUV'en er propfyldt med følsomt udstyr, der sporer, hvad folk trækker vejret i Broomfield, som ligger på toppen af ​​en større olie- og gasproduktionszone. Det er en afgørende komponent i et samarbejde, flerårig undersøgelse, der undersøger sammenhængen mellem olie- og gasudvikling og lokal luftkvalitet.

Mobil fane sporing, ledet af Colorado State University luftforureningseksperter, er en nøgleteknologi i Broomfields igangværende luftkvalitetstestprogram. Og det er kun et aspekt af et treårigt, $1,7 millioner kontrakt tildelt af Broomfield sidste år til laboratoriet af CSU atmosfærisk videnskabsmand Jeff Collett, som underleverandør til miljødatavirksomheden Ajax Analytics. Sammen, CSU og Ajax Analytics tegner et omfattende billede af Broomfields luft, og hvordan det bliver påvirket, når der bores nye olie- og gasbrønde, færdiggjort og flyttet i produktion.

Natlig fanesporing

Klokken er 23.00 en torsdag aften i juli, og CSU's atmosfæriske videnskabsmand Arsineh Hecobian manøvrerer den fjerdragt-spore Tahoe gennem et Broomfield-kvarter. Hun kigger med jævne mellemrum på en instrumentbrætmonteret skærm med realtidsaflæsning af metan- og acetylenkoncentrationer i luften. Metan er den primære komponent i naturgas.

Flere hundrede meter væk, arbejdere for det Denver-baserede energiselskab Extraction Oil &Gas udfører hydraulisk frakturering på den indhegnede Interchange-pude, som indeholder 12 olie- og gasbrønde. Den svage lugt af muggen kælder svæver af og til forbi. Hecobian ser metandele-per-million-udlæsningen krybe fra 1,8 til 2 - hvilket stadig er inden for typiske baggrundsgrænser for metankoncentration for Colorado. Øjne på skærmen, hun sætter Tahoe'en omvendt, forsøger at lokalisere den usynlige fane. Når hun først er inde i fanen, hun vil indsamle en gribeprøve med en evakueret beholder af rustfrit stål, at blive taget tilbage til laboratoriet til analyse af op til 48 flygtige organiske forbindelser (VOC'er).

"Forbedrede metankoncentrationer er en indikator for emissioner fra et aktivt olie- og gasanlæg, men der findes også andre metankilder i regionen, " sagde Hecobian. "Kildetypen er bekræftet af andre VOC'er målt i beholderen."

Mens forskerne også betjener fanesporeren i dagtimerne, sporing af metanfaner udføres normalt bedst om natten, fordi gaderne er mere stille, og luftbevægelsen er minimeret. Kølere natteluft ved overfladen fælder udsendte forurenende stoffer tættere på jorden i det, atmosfæriske videnskabsmænd kalder et inversionslag. Uanset hvad der dvæler i luften, er der større sandsynlighed for at stagnere inde i inversionslaget. Sådanne forhold kan afsløre maksimalt mulige koncentrationer af luftgiftige stoffer, såsom benzen, fra olie- og gasdrift.

I løbet af de næste to år, videnskabsmænd som Hecobian fra Colletts CSU laboratorium vil udføre dette metan-jagt ritual i perioder med brud, flowback - det trin, hvor fracking -væsker vender tilbage fra brønden - eller boring finder sted. Ud over at spore faner i realtid og tage periodiske beholderaflæsninger, de indsamler også ugentlige prøver af den omgivende luft.

Ajax Analytics

Den anden halvdel af Broomfields luftkvalitetsprojekt ledes af Ajax Analytics, hvis videnskabelige chef er professor i civil- og miljøteknik Ken Carlson. Virksomheden har oprettet 19 kontinuerlige overvågningssensorstationer nær og medvind af olie- og gasbrøndpuder. Stationerne indeholder Internet-of-Things-tilsluttede enheder med sensorer, der foretager målinger hvert 15. minut. Ajax Analytics vedligeholder også en brugervenlig offentlig portal med opdateringer om projektet.

Ajax Analytics og CSU leverer kvartalsrapporter til byen, opsummerer, hvad de har lært indtil videre. De vil afslutte deres eksperimenter næste år og præsentere en endelig rapport om deres resultater.