연구는 셰일가스 개발이 지표수의 수질에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 연구 대상은 웨스트 버지니아에서 캐나다 국경까지 분포한 마셜레스 셰일지대 중 펜실베이니아 지역을 대상으로 하였으며, 연구자들은 본 연구를 통하여 셰일가스정(well)과 셰일가스 추출 폐기물의 처리가 하류 지표수의 수질에 막대한 영향을 끼친다고 확인하였다.

연구자들은 2000년에서 2011년 사이의 약 2만여 개의 수질 데이터를 모아 셰일가스정의 위치와 셰일가스 폐기물 운송과의 상관관계를 밝히기 위해 지리정보시스템(GIS)을 이용하여 매핑하였다. 이는 복합적인 통계 모델을 사용하여 셰일가스 개발이 하류의 수질에 어떤 영향을 미치는지 분석 가능하게 해주었다.

연구 결과, 셰일가스 폐기물을 처리, 방출하는 폐수 플랜트와 하류의 염화물의 농도가 밀접하게 관련되어 있음을 확인하였다. 구체적으로 연구자들은 상류에서 1.5개의 수처리 시설이 늘어날 때마다 하류의 염화물의 농도가 10~11% 증가하는 것을 확인하였다. 높은 염화물의 농도는 수중생태계에 영향을 미치며, 추가적으로 중금속, 인산염 등의 오염을 일으킬 가능성이 있다. 한편 가스정의 숫자는 염화물 농도에 영향을 미치지 않았다.

하지만 가스정의 숫자는 부유물질의 증가를 유발하였다. 연구결과에 의하면 18개의 가스정의 추가로 부유물질이 5% 증가하였다. 부유물질에는 실트(silt)와 부패한 유기물질 및 산업폐기물이 포함되어 있었으며, 이는 물을 흐리게 하고, 햇볕을 차단하고, 수온을 높이며, 산소 레벨을 감소시키면서 생태학적 문제를 일으키게 된다. 또한 부유물은 파이프를 막아 하류의 물을 사용하는 사람들에게 재정적인 부담을 가중시킬 가능성이 있다. 반면 셰일가스 폐기물을 처리한 폐수시설은 부유물의 증가를 유발하지 않았다.

본 연구의 지리적 매핑 방법은 소규모의 정밀한 영향 평가보다는 대규모의 평균적인 영향을 다루고 있다. 또한 지하수 보다 지표수에만 초점을 맞추기 위해 셰일가스 정이나 셰일가스 저장에서 직접적으로 오는 다른 형태의 오염에 대해서는 다루지 못하는 한계를 지닌다.

하지만 연구자들은 본 연구의 연구결과가 셰일가스 개발에 관련하여 주변의 수질을 보호하는 정책 결정과 셰일 가스정의 위치, 폐기물 처리, 침식방지 및 오염 모니터링에 관한 결정에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이라고 하였다. 연구자들은 향후 더 많은 정보 제공을 위해서는 셰일가스 개발과 오염 증가의 경제적 편익을 비교해 볼 필요가 있다고 덧붙였다.

 

 

The impact of shale gas development on surface water quality has been explored in a recent study. Focusing on the Pennsylvania portion of the Marcellus Shale formation (which stretches from West Virginia to the Canadian border), the researchers conclude that shale gas wells and the treatment of shale gas extraction waste have measurable impacts on downstream surface water quality.

The researchers collected data from over 20,000 water quality observations, between 2000 and 2011, and mapped them. These were then considered in relation to the location of shale gas wells and information about shale gas waste shipments, using a geographical information system (GIS). This allowed them to make links between areas of shale gas development and downstream water quality, using a sophisticated statistical model that accounted for other factors that might be affecting water quality.

 
The study revealed that downstream concentrations of chloride increased when there were more wastewater plants treating and releasing shale gas waste in an area. High levels of chloride can damage aquatic ecosystems, and also trigger the release of other pollutants, such as heavy metals and phosphates, from sediment. The number of wells themselves did not seem to affect chloride levels.

 
On the other hand, there was no increase in suspended solids downstream of wastewater plants treating shale gas waste, but there was an increase of this pollutant downstream of wells. Suspended solids include silt, decaying organic matter and industrial waste, which can also cause ecological problems by clouding water, reducing sunlight, raising water temperature and reducing oxygen levels. They can also block pipes, leading to financial costs for downstream water users.

 
Based on the results, the researchers calculated that for each additional 1.5 facilities treating waste upstream, the downstream water concentrations of chloride increase by 10~11%. For an additional 18 well pads, they calculated that the downstream suspended solids increase by 5%.

The researchers stress that their geographical mapping method only models average impacts at a large scale, rather than at a precise, local scale. It is also focused on surface water rather than groundwater, and does not consider other forms of contamination directly from wells or shale deposits.

 
However, they say the results could help inform policy decisions about protecting water quality near shale gas development and waste treatment sites, as well as decisions regarding well location, waste disposal, erosion control and contaminant monitoring. To further inform policy, a better understanding is also needed of the costs associated with the increased pollution, and of how they compare to the economic benefits of shale gas development.