Заброшенные скважины отравляют грунтовые воды метаном и мышьяком

Сотни тысяч заброшенных нефтегазовых скважин, некоторые из которых были пробурены еще в середине XIX века, представляют серьезную угрозу для экологии северо–западной Пенсильвании. Оставленные без надлежащей консервации, они разрушаются под воздействием воздуха и эрозии, выбрасывая вредные вещества в атмосферу и, как показало новое исследование, в грунтовые воды.

Группа ученых из Университета штата Пенсильвания под руководством Сьюзан Брантли изучила 18 заброшенных скважин в национальном лесу Аллегейни и его окрестностях. Исследователи обнаружили, что скважины являются источником утечек метана не только в атмосферу, но и в прилегающие водоносные горизонты. В некоторых местах в грунтовых водах также были зафиксированы высокие концентрации растворенного железа и мышьяка. С помощью компьютерного моделирования команда установила, что метан – мощный парниковый газ – вступал во взаимодействие с горными породами, высвобождая металлы в грунтовые воды.

«По мере того как все больше нефтегазовых скважин по всему миру выводятся из эксплуатации и их структурная целостность нарушается, проблема качества воды будет приобретать все большее значение, – отмечает Брантли. – Когда газовые трубы ржавеют и разрушаются, газы проникают в близлежащие подземные водоносные горизонты и могут способствовать растворению в воде токсичных элементов, таких как мышьяк».

В ходе исследования ученые собрали 36 проб воды из скважин, ручьев и подземных горизонтов. Химический анализ выявил присутствие двух типов микроорганизмов. В одних пробах преобладали метанотрофы – микробы, потребляющие метан, а в других – метаногены, которые, наоборот, его производят. Оба типа микроорганизмов, как оказалось, создают проблемы для окружающей среды.

Как объясняют авторы работы, опубликованной в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta, метанотрофы, питаясь метаном, создают условия, при которых из металлических труб и окружающих пород в воду попадают токсичные элементы. В результате более чем в половине проб концентрация железа превышала нормативы Агентства по охране окружающей среды США (EPA) для питьевой воды, а в каждой шестой пробе был превышен лимит по содержанию мышьяка.

Команда выяснила, что ключевую роль играет своего рода «переключатель», зависящий от типа породы в водоносном горизонте и скорости движения грунтовых вод. Именно эти факторы определяют, какой тип микроорганизмов будет доминировать в конкретном месте – те, что способствуют обогащению воды металлами, или те, которые производят дополнительный метан.

В одной только Пенсильвании насчитываются сотни тысяч заброшенных скважин, и хотя власти штата прилагают усилия для их консервации, справиться со всеми невозможно из–за их огромного количества. Большинство предыдущих исследований были сосредоточены на атмосферных выбросах, и новая работа стала одной из первых, детально изучивших проблему загрязнения именно грунтовых вод. Полученные данные могут помочь властям более эффективно расставлять приоритеты при выборе скважин для первоочередной герметизации, чтобы защитить водные ресурсы.