Исследование, опубликованное недавно в Science of the Total Environment, показало, что выбросы сточных вод, включая соленую воду, содержащую нефть и другие загрязнители, изменяют разнообразие, количество и функции микробов. Изменения в микробном сообществе указали на изменения в их дыхании и круговороте питательных веществ, а также на признаки стресса.Исследование также задокументировало изменения устойчивости к антибиотикам в донных отложениях, но не выявило горячих точек или областей с высоким уровнем устойчивости.
Полученные данные указывают на необходимость понимания воздействия на микробные экосистемы случайных выбросов или неправильной обработки сточных вод, связанных с гидроразрывом. Более того, микробные изменения в отложениях могут иметь значение для очистки и полезного повторного использования сточных вод, говорят исследователи.«Я надеюсь, что это исследование может быть использовано для создания гипотез о влиянии сточных вод», — сказала Николь Фаренфельд, ведущий автор исследования и доцент кафедры гражданского строительства и охраны окружающей среды Рутгерса.
По ее словам, многое остается неизвестным о воздействии сточных вод от гидроразрыва пласта.«Я действительно думаю, что мы только начинаем понимать, какими могут быть последствия», — сказал Фаренфельд, который работает в Инженерной школе. «Я хочу узнать о реальных рисках и сосредоточить наши усилия на том, что имеет значение для окружающей среды».По данным Геологической службы США (USGS), подземные резервуары с нефтью и природным газом содержат воду, которая естественного происхождения или закачивается для увеличения добычи.
Во время гидроразрыва пласта жидкость для гидроразрыва и твердый материал закачиваются в подземный резервуар под очень высоким давлением, создавая трещины для увеличения пористости и проницаемости горных пород.
Жидкость, закачиваемая на поверхность, обычно представляет собой смесь закачиваемых флюидов с соленой водой из пласта. По данным USGS, он может содержать растворенную соль, нефть и другие органические соединения, взвешенные твердые частицы, микроэлементы, бактерии, природные радиоактивные материалы и все, что закачивается в скважины.
Такая вода перерабатывается, обрабатывается и сбрасывается; распространяться по дорогам, испаряться или проникать внутрь; или закачивают в глубокие скважины.В последние годы резко возросло количество гидроразрывов природного газа и нефти и их сточных вод. И это может привести к перегрузке местной инфраструктуры и перегрузить многие звенья водного цикла после гидроразрыва пласта, включая хранение, очистку, повторное использование, транспортировку или утилизацию сточных вод, согласно данным Геологической службы США.
Для исследования Rutgers-USGS пробы воды и донных отложений были собраны из притоков Вулф-Крик в Западной Вирджинии в июне 2014 года, включая неназванный приток, который проходит через подземный объект контроля закачки.Объект включает в себя колодец для сброса сточных вод, который закачивает сточные воды на глубину 2600 футов, резервуары для хранения рассола, подъездную дорогу и два пруда с облицовкой (сейчас закрыты), которые использовались для временного хранения сточных вод, чтобы частицы могли осесть перед закачкой.
Образцы воды были отправлены в Rutgers, где они были проанализированы. Образцы отложений были проанализированы в основном центре Waksman Genomics в Рутгерсе. По словам Фаренфельда, в результате исследования был получен обширный набор данных на основе метагеномного секвенирования, который позволяет точно определить гены во всех микробных сообществах.«Результаты показали сдвиги в микробном сообществе и устойчивости к антибиотикам, но этот сайт, похоже, не является новой горячей точкой для устойчивости к антибиотикам», — сказала она.
Использование биоцидов в некоторых жидкостях для гидроразрыва подняло вопрос о том, могут ли сточные воды этого типа служить средой, благоприятной для повышения устойчивости к противомикробным препаратам. Устойчивость к противомикробным препаратам, обнаруженная в этих отложениях, не повысилась до уровней, обнаруженных в городских сточных водах — важном экологическом источнике устойчивости к противомикробным препаратам наряду с сельскохозяйственными угодьями.По данным Центров США по контролю и профилактике заболеваний, антибиотики и аналогичные препараты использовались так широко и так долго, что микробы, для уничтожения которых предназначены антибиотики, адаптировались к ним, что сделало лекарства менее эффективными.
Ежегодно в США не менее 2 миллионов человек заражаются устойчивыми к антибиотикам бактериями, и не менее 23000 из них умирают от инфекций.«У нас есть действительно хороший набор данных со всеми генами и всеми микробами, которые были на месте», — сказал Фаренфельд. «Мы надеемся применить некоторые из этих методов к другим системам окружающей среды».