Elevate concentrazioni di stronzio, un elemento associato alle acque reflue di petrolio e gas, si sono accumulati nei gusci dei mitili d'acqua dolce a valle dei siti di smaltimento delle acque reflue del fracking, secondo i ricercatori del Penn State e dell'Union College.

"Le cozze d'acqua dolce filtrano l'acqua e quando crescono un guscio duro, il materiale del guscio registra parte della qualità dell'acqua nel tempo, " ha detto Nathaniel Warner, assistente professore di ingegneria ambientale alla Penn State. "Come gli anelli degli alberi, puoi contare le stagioni e gli anni nel loro guscio e farti un'idea della qualità e della composizione chimica dell'acqua in determinati periodi di tempo."

Nel 2011, si è scoperto che nonostante il trattamento, l'acqua e i sedimenti a valle dei siti di smaltimento delle acque reflue del fracking contenevano ancora sostanze chimiche per il fracking ed erano diventati radioattivi. A sua volta, l'acqua potabile era contaminata e la vita acquatica, come la cozza d'acqua dolce, stava morendo. In risposta, La Pennsylvania ha chiesto che gli impianti di trattamento delle acque reflue non trattino e rilascino acqua da trivellazioni non convenzionali di petrolio e gas, come il Marcello scisto. Di conseguenza, l'industria si è rivolta al riciclaggio della maggior parte delle sue acque reflue. Però, i ricercatori stanno ancora scoprendo gli effetti a lungo termine, soprattutto durante il boom triennale tra il 2008 e il 2011, quando più di 2,9 miliardi di litri di acque reflue sono stati rilasciati nei corsi d'acqua della Pennsylvania.

"L'inquinamento delle acque dolci è una delle principali preoccupazioni sia per la salute ecologica che per quella umana, "ha detto David Gillikin, professore di geologia all'Union College e coautore dello studio. "Sviluppare modi per documentare retroattivamente questo inquinamento è importante per far luce su ciò che sta accadendo nei nostri flussi".

I ricercatori hanno iniziato raccogliendo cozze d'acqua dolce dal fiume Alleghany, sia a 100 metri (328 piedi) a monte che da 1 a 2 chilometri (da 0,6 a 1,2 miglia) a valle di un impianto di smaltimento delle acque reflue autorizzato dal sistema nazionale di eliminazione degli inquinanti a Warren, Pennsylvania, così come le cozze di altri due fiumi, lo Juniata e il Delaware, che non avevano storia di scarico di petrolio e gas.

Una volta al laboratorio, hanno sezionato il guscio e poi hanno perforato e raccolto la polvere dal guscio strato per strato per cercare isotopi di due elementi:ossigeno, utilizzato per determinare l'anno e la stagione, e stronzio, entrambi portano una firma distintiva della formazione rocciosa in cui sono stati prodotti. I risultati sono stati recentemente pubblicati in Scienze e tecnologie ambientali .

Ciò che il team ha scoperto sono state concentrazioni significativamente elevate di stronzio nei gusci delle cozze d'acqua dolce raccolte a valle della struttura, mentre le conchiglie raccolte a monte e dai fiumi Juniata e Delaware hanno mostrato poca variabilità e nessun andamento nel tempo.

Sorprendentemente, la quantità di stronzio riscontrata negli strati di conchiglia creati dopo il 2011 non ha mostrato un'immediata riduzione dei contaminanti. Anziché, il cambiamento è apparso più gradualmente. Ciò suggerisce che il sedimento in cui vivono le cozze d'acqua dolce può contenere ancora concentrazioni più elevate di metalli pesanti e altre sostanze chimiche utilizzate nella perforazione non convenzionale. "Sappiamo che lo sviluppo di Marcello ha impattato sui sedimenti a valle per decine di chilometri, " ha detto Warner. "E sembra che potrebbe ancora essere influenzato per un lungo periodo di tempo. Il breve lasso di tempo in cui abbiamo consentito lo scarico di questi rifiuti potrebbe lasciare una lunga eredità".

Secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, fino al 95% dei nuovi pozzi perforati oggi sono fratturati idraulicamente, rappresentano i due terzi della produzione totale di gas naturale commercializzato negli Stati Uniti e circa la metà della produzione di petrolio greggio degli Stati Uniti.

"I pozzi stanno diventando più grandi, e stanno usando più acqua, e stanno producendo più acque reflue, e quell'acqua deve andare da qualche parte, " ha detto Warner. "Fare le scelte giuste su come gestire quell'acqua sarà piuttosto vitale."

Warner ha aggiunto che non c'è molta differenza tra acque reflue convenzionali e non convenzionali dal punto di vista dell'inquinamento. Ha detto che alti livelli di stronzio, sodio, cloruro e altri contaminanti sono ancora presenti con lo sviluppo convenzionale di petrolio e gas.

Ora che i ricercatori sanno che le cozze d'acqua dolce possono essere utilizzate come registratori chimici degli inquinanti del fracking nei corsi d'acqua, vorrebbero guardare i tessuti molli delle cozze d'acqua dolce, poiché topi muschiati e pesci si nutrono di loro. Sperano anche di espandere la loro ricerca per includere altri inquinanti specifici che probabilmente si bioaccumulano nelle aree di smaltimento delle acque superficiali.

"Vogliamo vedere quali metalli la cozza incorpora in modo prevedibile e quali no, " disse Thomas Geeza, uno studente di dottorato in ingegneria ambientale alla Penn State e coautore dello studio. "Stiamo cercando di svilupparlo come uno strumento che può essere utilizzato in altri corsi d'acqua per rispondere ad altre domande".

Le cozze potrebbero anche essere utilizzate per indagare su possibili infiltrazioni che si verificano nelle strutture.

"Abbiamo testato se lo scarico del fluido di fracking da un impianto di acque reflue è stato registrato nei proiettili, ma si potrebbe immaginare di utilizzare questa tecnica anche per indagare perdite da stagni di contenimento o scarichi accidentali in corsi d'acqua nelle vicinanze di operazioni di fracking, " disse Gillikin.