UC地质学教授Amy Townsend-Small使用气相色谱法研究从俄亥俄州地下水井采集的水样。俄亥俄州阿巴拉契亚州的一项饮用水研究发现，近期的石油和天然气钻探没有发现天然气污染。与辛辛那提大学的地质学家检查饮用水的水在卡罗尔，斯塔克和哈里森县，在美国俄亥俄州东北部农村地区，许多居民依靠水从私人地下井。

这项时间序列研究是俄亥俄州首次对地下水中与天然气钻探相关的甲烷进行研究。“一些人的地下水中甲烷浓度升高，但同位素组成显示它不是来自天然气”，加州大学麦克米肯艺术与科学学院地质学副教授Amy Townsend-Small说。

“我们发现在大多数情况下，它可能来自该地区的地下煤炭或地下水中生成的生物甲烷。”

加州大学的研究人员在三个县的家中共收集了180个地下水样本。一些网站被抽样多次。特别是研究人员寻找甲烷的证据，甲烷是天然气中的主要化合物。他们还研究了水的酸度或pH值的变化，并改变了其电导率。

尽管研究区存在新的页岩气井，但研究四年后，他们发现地下水中的甲烷浓度或成分没有增加。同样，他们没有发现更接近页岩钻井的更高的甲烷含量。

研究人员确实发现饮用水中的甲烷浓度变化很大，从0.2微克每升到25.3毫克每升，这足以在封闭空间内着火。但研究人员发现饮用水中观察到的甲烷与新气井之间没有关系。

“显然，需要额外的监测来确定该区域的甲烷浓度和源信号是否随着油气井数量的不断增加而发生变化，”该研究得出结论。

时间序列图显示了UC研究人员收集水样的俄亥俄州县。红色圆圈表示活动的天然气井。蓝色钻石是时间序列地下水样本被采集的地点。淡蓝色圆圈代表收集单个地下水样本的地点。在每个地图中记录的年份之间取样时，都会记录地下水样本的位置。2013年至2014年期间活跃天然气井的数量大幅增加。图片来源：Claire Botner / UC

研究人员在UC地质实验室利用气相色谱法，同位素比质谱和放射性碳测年确定了水的化学组成。了解化学成分有助于识别饮用水中的甲烷来源：天然气提取，有机分解或甚至来自附近奶牛的消化系统。

主要作者和UC研究生克莱尔博特纳说，这项研究征求了愿意让研究人员测试他们的水井的房主参与。

研究区近年来对天然气公司的兴趣日益浓厚。它位于被称为Utica页岩地层的地质特征的上方，该地层被称为港口石油和天然气。当UC于2012年启动其甲烷研究时，俄亥俄州已为该地区颁发了115份钻探许可证。根据2015年的研究结果，已经发布了近1600个许可证，主要用于卡罗尔县。

水力压裂是一种将压力水，沙子和化学品泵入深达一英里以上的天然气井的过程，以分解页岩以释放油和天然气的气囊。

研究人员假设，随着该地区天然气钻井的增长，他们抽取的饮用水井中的甲烷浓度将随着时间推移而增加。这是宾夕法尼亚州马塞勒斯页岩地区的一项相关研究人员观察到的。

但这不是UC水测试显示的。该研究得出的结论是，在地下水中观察到的甲烷是“生物成因的”，或者是自然发生的，与天然气钻探无关。

“宾夕法尼亚州的研究人员认为污染问题是压裂井井筒失败的原因，”Townsend-Small说。

“希望这种情况不会经常发生，而且这显然没有发生在我们为我们研究工作的房主井中。”

Townsend-Small大部分时间都在研究地下水和甲烷。她和其他UC地质学家正在加州大学的CV Theis地下水天文台研究俄亥俄州西南部大迈阿密河对地下水的影响。她还研究了与大湖中的藻类繁殖和阿拉斯加北极湖泊中的甲烷有关的大气甲烷。

UC研究生Jacob Deighton使用真空管线在地质实验室准备水样。信用：Jay Yocis / UC Creative Services

Townsend-Small说：“有些人的地下水中甲烷浓度升高，但同位素组成显示它不是来自天然气，而是来自不同的来源。“我们发现在大多数情况下，它可能来自该地区的地下煤炭或地下水中生成的生物甲烷。”

研究合着者包括UC名誉教授David Nash和UC地质学助理教授Joshua Miller。

Botner表示，如果研究人员要复制这项研究，她可能会建议将其扩展到包括其他碳氢化合物，如丙烷或寻找与天然气钻探相关的碳酸盐同位素。

“这是一个有争议的话题，”Botner说。“但这就是科学如此宝贵的原因，也许另一项研究会证实我们的发现，或者他们会找到别的东西，不管怎样，我们都会欢迎更多的测试。”

卡罗尔郡专员罗伯特威克纳表示，这一发现对居民来说是个好消息。和他的许多邻居一样，他从自己的财产上的私人井里获得了家中的饮用水。

Wirkner说，燃气公司在钻井之前和之后测试附近住宅的饮用水，以观察水质的任何变化。

“我的水已经过多次测试，”他说。“所以我们很高兴听到调查结果。”

Townsend-Small说，保护井不受污染在农村地区尤为重要，因为干净饮用水的替代品很少。挖掘新的或更深的井很昂贵，并不一定解决污染问题。农村地区连接公共供水线的机会很少。

她说：“如果房主能够获得持续的监测，这将是非常好的。“在城市里，你可以放心，你的饮用水是安全的，我们支付公共供水设施每天测试水量，但如果你有私人水井，你只需要希望它不会受到日常污染，一天的基础。“