Результаты, опубликованные в журнале Applied Geochemistry, показывают, что преобразование пресной воды, используемой для гидроразрыва, в сильно соленую жидкость с большим количеством токсичных металлов является естественным следствием реакций вода-порода, происходящих на глубине во время или после гидроразрыва. Сточные воды гидроразрыва представляют опасность для источников питьевой воды при неправильной утилизации.Исследователи изучили образцы из трех кернов из сланцев Марселлус в Пенсильвании и Нью-Йорке, чтобы определить возможные реакции вода-порода, которые высвобождают барий и другие токсичные металлы во время гидроразрыва пласта.
Сланец Марселлус на востоке США содержит большие запасы природного газа, которые в последние годы интенсивно разрабатывались с помощью гидроразрыва пласта. В миле ниже поверхности Земли, где происходит трещина, происходят химические реакции между водой и трещиноватой породой при повышенных давлении и температуре и в отсутствие кислорода.
Гидравлический разрыв пласта является важным технологическим достижением в добыче природного газа и нефти из черных сланцев, но производимые сточные воды или вода, которая образуется вместе с сланцевым газом и нефтью после гидроразрыва пласта, являются чрезвычайно солеными и содержат чрезвычайно высокие концентрации бария. Было высказано предположение, что особый состав производимых сточных вод является результатом смешивания пресной воды, используемой для гидроразрыва, с уже подземной водой с высокой соленостью, которая также содержит барий. Но команда Дартмута обнаружила, что большое количество бария в сланцах связано с глинистыми минералами, и этот барий легко выделяется в закачиваемую воду, поскольку вода со временем становится более соленой.«Основываясь на выходах бария, определенных в лабораторных экспериментах по выщелачиванию сланца Марцеллус, и разумной оценке соотношения вода / масса породы во время гидроразрыва пласта, мы предполагаем, что весь барий в добываемой воде может быть согласован с выщелачиванием непосредственно из трещиноватой породы, "говорит старший автор Мукул Шарма, профессор наук о Земле. «Важно отметить, что поведение бария позволяет нам понять поведение радия, которого очень много в добываемой воде и который представляет собой реальную проблему для окружающей среды.
Было много дискуссий о закачке воды с большим количеством токсичных соединений во время гидроразрыва пласта. Что менее известно состоит в том, что пластовая вода представляет собой опасные отходы, и химические реакции между водой и породой, вероятно, играют роль в ее образовании, а не просто в смеси пресной воды с природными рассолами в породе ».