研究者らは、この井戸のような18の放棄された井戸を調査したところ、大気を汚染する天然ガスが漏れているだけでなく、隣接する地下水面にメタンも放出していることが判明した。一部の現場では、近くの地下水に高濃度の金属が溶解していることも確認されました。クレジット: サミュエル・シャヒーン
最近この地域での研究を主導したペンシルベニア州立大学地球鉱物科学大学の地球化学者らによると、ペンシルベニア州北西部の密林には、数十万の廃油井やガス井が点在しており、その中には現代の建設基準よりずっと前の1800年代半ばに遡るものもあるという。キャップを閉めずに放置すると、空気や浸食にさらされて分解し、有害な化学物質が大気中に、そして地下水中に浸出すると研究者らは報告した。
アサートン地質科学教授のスーザン・L・ブラントリー氏と、ペンシルバニア州立地球科学部および地球環境システム研究所のエヴァン・ピュー大学名誉教授が率いる研究者らは、アレゲニー国有林内およびその近くの18の放棄された井戸を調査し、それらの井戸からメタンが大気中だけでなく、隣接する地下水にも漏洩していることを発見した。一部の現場の地下水では高濃度の溶解鉄とヒ素も検出された。
研究チームは、地球化学コンピューター モデルを使用して、二酸化炭素よりも多くの熱を閉じ込める強力な温室効果ガスであるメタンが坑井近くの岩石と相互作用して金属を地下水に放出することを発見しました。研究者たち 出版された 今週 (11 月 1 日) に彼らの調査結果が発表されました。 ジオチミカとコスモチミカ アクタ。
「世界中の油井やガス井の大部分が放棄され、その構造的完全性が低下するにつれ、水質の問題は重要性を増すだろう」とブラントリー氏は述べた。 「これは、ガス管が錆びて故障すると、ガスが近くの地下帯水層に浸透し、ヒ素などの有毒元素が水中に溶解する可能性があるためです。」
ガス漏れの視覚的証拠に基づいて使用されなくなった井戸を特定した後、学部生向け研究体験プログラムの一環である GeoPEERS の学部生研究助手チームを含む研究者らは、各現場を 1 ～ 7 回訪問し、井戸の近く、小川および地下帯水層から 36 個の水サンプルを収集しました。
ペンシルバニア州立大学環境同位体および金属研究所の研究者とウィスコンシン大学の共同研究者は、各サンプルを分析し、その固有の化学的特徴を特定しました。
研究チームは、サンプリングされた場所の一部にはメタンを消費する微生物であるメタノトローフが豊富に存在する一方、他の場所にはメタンを生成するメタン生成菌が豊富に存在することを発見した。
ミネソタ大学NSF博士研究員で筆頭著者兼責任著者のサミュエル・シャヒーン氏によると、メタン生成菌とメタノトローフはどちらも周囲に問題を引き起こしているという。
ペンシルベニア州北西部のアレゲニー国有林には、1800 年代後半の放棄された油井が点在しています。クレジット: サミュエル・シャヒーン
「メタノトローフはメタンを吸って成長し、金属パイプや周囲の岩石のベンガラを溶かし、近くの地下水面をヒ素などの金属で汚染する」と同氏は説明した。 「一方、メタン生成菌はますます多くのメタンを生成し、これも大気汚染の問題になっています。」
シャヒーン氏は、研究チームは天然ガス掘削によって生成されたメタンがメタノトローフを引き寄せると考えていたが、一部の採取地域でより多くのメタン生成菌が見つかったため、再評価する必要があったと述べた。さらに調査を進めた結果、メタノトローフが多い場所には別の類似点があることがわかりました。それは、地下水中に多量の金属が溶解していることです。サンプルの 6 分の 1 は飲料水中のヒ素について環境保護庁 (EPA) の制限値を超えており、サンプルの半分以上は飲料水中の鉄について環境保護庁 (EPA) の制限値を超えていました。
「自然界の真実は、微生物学と地球化学が存在する場所はどこであっても、それはパズルであるということです。ある井戸ではメタノトローフが育ち、他の井戸ではメタン生成菌が育ちます」とブラントリー氏は言う。 「サムは、帯水層の岩石と、これらの微生物が金属に富んだ地下水を生成するか、金属に乏しい地下水を生成するかを決定する、地下水がシステム内を移動する速度に基づいた『スイッチ』があることを発見しました。」
メタン生成菌またはメタノトローフを生成するさまざまな井戸の現場での結果をよりよく理解するために、研究者らは、メタンが放棄された井戸穴を通って帯水層にどのように移動するかをシミュレートする地球化学モデルを作成しました。このモデルは、鉄と硫黄がメタンと相互作用して地下水の化学的性質を変化させる役割を明らかにするのに役立った、とシャヒーン氏は説明した。
「ペンシルベニア州は炭化水素と燃料の生産大国だが、それには代償も伴う。州内には何十万もの井戸があり、そのうちのいくつかは漏れている」とブラントリー氏は語った。 「州はそれらをふさぐために懸命に取り組んできましたが、それらすべてにアクセスする方法はありません。あまりにも数が多すぎるのです。」
しかし研究者らは、大気への排出については多くの研究が行われてきたが、栓がされていない井戸が地下水をどのように汚染するかを研究したのは今回が初めてであると指摘した。
「どの井戸に栓をするか優先順位を付ける方法については多くの議論が行われています」とシャヒーン氏は語った。 「この研究が行われるまで、私たちは地下水への影響についてあまり包括的な状況を把握しておらず、井戸の詰まりに関する意思決定に影響を与える可能性がありました。」
詳細情報:
Samuel W. Shaheen 他、帯水層に漏洩する放棄された油井およびガス井からのメタンの嫌気性酸化、 ジオチミカとコスモチミカ アクタ (2025年)。 DOI: 10.1016/j.gca.2025.08.039
引用: 廃止されたペンシルベニア油井とガス井からメタンと金属が水に漏洩する可能性がある (2025 年 11 月 7 日)、2025 年 11 月 8 日に取得
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#ペンシルベニア州の廃油井とガス井からメタンと金属が水中に漏れる可能性がある