В сточных водах гидроразрыва пласта исследователи обнаружили загрязнители окружающей среды

Компании, которые занимаются бурением на нефть и природный газ с помощью гидроразрыва пласта, рассматривают возможность повторного использования сточных вод и их переработки. Эти сточные воды выходят из скважин в процессе гидроразрыва. Исследователи из Университета Толедо обнаружили, что эти отходы в результате бурения содержат много экологических загрязнителей, включая металлические элементы и органические химические вещества.

Фото: utoledo.edu

Результаты по исследованию состава пластовой воды с помощью специализированных методологий экстракции специалисты опубликовали в журнале Environmental Science and Technology. По их мнению, это очень важная информация, которая поможет регулирующим органом уточнить свои принципы, касающиеся безопасной обработки и удаления сточных вод гидроразрыва пласта для защиты источников питьевой воды. Один из авторов исследования, доцент кафедры аналитической химии в Департамент химии и биохимии UToledo, доктор Эмануэла Джионфриддо, отмечает, что обнаружении этих химических веществ в водах, выходящих в результате гидроразрыва пласта, говорит о необходимости более активных усилий по мониторингу и восстановлению окружающей среды. Большинство веществ, обнаруженных в этой воде, опасны для здоровья человека и внесены в соответствующие списки Всемирной организации здравоохранения. Эмануэла Джионфриддо считает, что их всесторонний анализ проливает свет на процессы которые происходят во время гидроразрыва пласта и объясняет характеры геологического образования каждой скважины.

Буровые работы часто выполняются посредством закачки скважина обработанной воды, в которой содержатся различные добавки, облегчающие процесс бурения. Это вода смешивается с грунтовыми водами и затем выходит на поверхность в виде побочного продукта, который содержит загрязняющие вещества и скважины и используемой добавки. Для анализа этих вод химики применили подход, который был разработан исследовательской группой Джионфриддо в 2020 году. Они назвали его тонкопленочной твердофазной микроэкстракцией. Он использовался для извлечения растворимых органических веществ из восьми проб пластовой воды из Пермского бассейна и формации Игл Форд в Техасе.

В результате анализа исследователи обнаружили 266 различных растворённых органических соединений. В частности, они назвали следующие вещества.

• Пестицид под названием атразин.
• 1,4-диоксан. Органическое соединение, раздражающее глаза и дыхательные пути.
• Пиридин. Химическое вещество, которое может повредить печень.
• Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Они могут вызывать рак кожи, легких, мочевого пузыря, печени и желудка.

Исследователи также использовали новый полимер, который был разработан в 2021 году в UToledo. Благодаря нему, было подтверждено наличие в пластовой воде 29 элементов, включая редкоземельные (селен) и опасные металлы (кадмий, хром, уран, свинец). Исследователи полагают, что технология, которую они использовали для всестороннего анализа пластовой воды, необходима для надлежащего использования производителями нефти и газа.

Заслуженный профессор университета и заведующий кафедрой химии и биохимии UToledo, доктор Джон Кирххофф, сказал, что они нашли способ использовать доступное оборудование для анализа таких сложных образцов по сравнению с более дорогими процессами, включающими использование масс-спектрометрию высокого разрешения.