Yakın zamanda bölgede bir çalışmaya öncülük eden Penn State Yer ve Maden Bilimleri Koleji’ndeki jeokimyacılara göre, kuzeybatı Pensilvanya’nın yoğun ormanlarında, bazılarının tarihi 1800’lerin ortalarına, modern inşaat standartlarının çok öncesine dayanan yüz binlerce emekli petrol ve gaz kuyusu manzarayı noktalıyor. Kapağı açık bırakıldığında ve havaya ve erozyona maruz kaldıklarında parçalanıyorlar, zararlı kimyasalları atmosfere ve araştırmacıların bildirdiğine göre yeraltı suyuna salıyorlar.
Atherton Jeoloji Profesörü Susan L. Brantley ve Penn State’deki Yer Bilimleri ve Dünya ve Çevre Sistemleri Enstitüsü’nden Evan Pugh Üniversitesi Profesörü Emerita liderliğindeki araştırmacılar, Allegheny Ulusal Ormanı içinde ve yakınındaki 18 terk edilmiş kuyuyu araştırdı ve bunların sadece atmosfere değil, aynı zamanda bitişikteki yeraltı suyuna da metan sızdırdığını buldu. Bazı alanların yer altı sularında da yüksek konsantrasyonlarda çözünmüş demir ve arsenik görüldü.
Ekip, jeokimyasal bir bilgisayar modeli kullanarak, karbondioksitten daha fazla ısıyı hapseden güçlü bir sera gazı olan metanın, metalleri yeraltı suyuna salmak için kuyuların yakınındaki kayalarla etkileşime girdiğini buldu. Araştırmacılar bulgularını bu hafta (1 Kasım) Geochimica ve Cosmochimica Acta.
Brantley, “Dünya çapındaki petrol ve doğalgaz kuyularının büyük bir kısmı terk edildikçe ve yapısal bütünlükleri bozuldukça, su kalitesi konusunun önemi artacak” dedi. “Bunun nedeni, gaz boruları paslanıp bozuldukça, gazlar yakınlardaki yer altı akiferlerine sızarak arsenik gibi toksik elementleri suda çözebilmesidir.”
Gaz kaçağının görsel kanıtlarına dayanarak kullanımdan kaldırılan kuyuları belirledikten sonra araştırmacılar (Lisans Öğrencileri için Araştırma Deneyimleri Programının bir parçası olan GeoPEERS’ten bir lisans araştırma görevlisi ekibi de dahil), her bir sahaya yapılan bir ila yedi ziyaret sırasında kuyuların yakınlarından, derelerden ve yer altı akiferlerinden 36 su örneği topladı.
Penn State’deki Çevredeki İzotoplar ve Metaller Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar ve Wisconsin Üniversitesi’ndeki işbirlikçileri her numuneyi analiz etti ve benzersiz kimyasal imzalarını belirledi.
Ekip, örneklenen alanların bazılarında bol miktarda metanotrof, metan tüketen mikroorganizmalar bulunurken, diğerlerinde metan üreten bol miktarda metanojen bulunduğunu buldu.
Minnesota Üniversitesi’nde NSF doktora sonrası araştırmacısı olan ve 2024 yılında Brantley yönetimindeki Penn State’de yer bilimleri alanında doktorasını tamamlayan ilk ve ilgili yazar Samuel Shaheen’e göre, hem metanojenler hem de metanotroflar çevreleri için sorunlar yaratıyor.
“Metanotroflar büyüyor ve metanla besleniyor, bu da daha sonra metal boruların veya çevreleyen kayaların kırmızı demir oksidini çözerek yakındaki su tablasını arsenik gibi metallerle kirletiyor” diye açıkladı. “Öte yandan metanojenler giderek daha fazla metan üretiyor ve bu da hava kirliliği için bir sorun.”
Shaheen, ekibin doğal gaz sondajı yoluyla üretilen metanın metanotrofları çekeceğini düşündüğünü ancak örnek alınan bazı alanlarda daha fazla metanojen bulduktan sonra yeniden değerlendirme yapmak zorunda kaldıklarını söyledi. Daha fazla araştırma yapıldıktan sonra, daha fazla metanotrof içeren alanların başka bir benzerliğe sahip olduğunu buldular: Ayrıca yeraltı suyunda yüksek miktarda çözünmüş metal vardı. Numunelerin altıda biri, Çevre Koruma Ajansı’nın (EPA) içme suyundaki arsenik limitinin üzerindeydi ve numunelerin yarısından fazlası, EPA’nın içme suyundaki demir limitinin üzerindeydi.
Brantley, “Doğadaki gerçek şu ki, mikrobiyoloji ve jeokimyanın olduğu her yerde, bu bir bilmecedir; bazı kuyularda metanotroflar büyürken, diğerleri metanojenler üretir” dedi. “Sam, akiferdeki kayaya ve bu mikroorganizmaların metal açısından zengin veya metal açısından fakir yeraltı suyu üretip üretmediğini belirleyen yeraltı suyunun sistemdeki hareket hızına dayalı bir ‘anahtar’ olduğunu keşfetti.”
Metanojen veya metanotrof üreten farklı kuyuların saha sonuçlarını daha iyi anlamak için araştırmacılar, metanın terk edilmiş kuyu deliklerinden akiferlere nasıl göç ettiğini simüle edecek bir jeokimyasal model oluşturdular. Shaheen, modelin demir ve kükürtün metan ile etkileşime girerek yeraltı suyu kimyasını değiştirmedeki rolünün açıklığa kavuşturulmasına yardımcı olduğunu açıkladı.
Brantley, “Pennsylvania, hidrokarbon ve yakıt üretimi söz konusu olduğunda bir güç merkezi, ancak bunun bir bedeli var: Eyaletin çevresinde yüz binlerce kuyu var ve bunlardan bazıları sızıntı yapıyor.” dedi. “Devlet onları tıkamak için çok çalışıyor olsa da hepsine ulaşmanın bir yolu yok; çok fazla var.”
Ancak araştırmacılar, atmosferik emisyonlar üzerine birçok çalışma yapılmış olmasına rağmen, bu çalışmanın, bağlantısız kuyuların yeraltı suyunu nasıl kirletebileceğini inceleyen ilk çalışmalardan biri olduğunu belirtti.
Shaheen, “Hangi kuyuları kapatacağımıza nasıl öncelik vereceğimiz konusunda birçok tartışma var” dedi. “Bu çalışmaya kadar yeraltı suyu etkilerine ilişkin çok daha az kapsamlı bir tabloya sahiptik; bu da kuyu tıkanmasıyla ilgili karar alma sürecini etkileyebilir.”
