[미국] 물 안의 파쇄 오염물 찾아내는 형광 분광법
 

연구자들이 3-D 기술을 사용해서 메탄 추출 중에 방출되는 물을 분석했다. 지구 안 깊은 곳의 암석들은 천연 가스를 풍부하게 가지고 있지만, 이 자원을 추출하는 것의 완전한 환경적 영향은 명확하지 않다.

 

이제, 연구자들이 메탄 추출 과정에 의해 방출되는 물을 스캔하고 그 안에 들어있는 해로운 오염물들을 감지할 수 있는 분광학적인 방법을 개발했다(Environ. Sci. Technol., DOI: 10.1021/es303866k).

 

유압 파쇄의 한 종류는 유체를 탄층 안에 밀어넣어 균열을 일으키는 것을 수반한다. 메탄은 표면에 있는 팀이 수집하기 위해 그 균열을 통해서 위로 이동한다. 물은 이 메탄과 물방울을 이루어 그 가스 생산 장소 주변에 물 분지를 형성한다.

 

추출 회사들에게, 이 물은 골칫거리라고 콜로라도광업대학(Colorado School of Mines)의 Jorg Drewes가 말했다. 그 물에는 염분이 섞여있기 때문에, 그 회사들은 지역의 수로에 그것을 버려서 그것을 폐기할 수 없다고 그는 말했다.

 

그렇게 하기 위해서, 그들은 먼저 그 염들과 가능한 오염물들을 제거할 필요가 있을 것이다. 그러나, 효과적인 처리법을 개발하려면 어떤 화학물질들이 이 수역으로 들어가는지를 알 필요가 있는데, 과학자들은 그것에 대해 거의 아는 것이 없다고 Drewes가 말했다.

 

Drewes와 그의 동료들은 3차원 형광 분광법이라고 불리는 방법이 도움이 될 것이라고 생각했다. 대부분의 형광법들은 내부의 화학물질을 흥분시키기 위해서 표본 위에 특정한 파장의 빛을 쪼이고 나서 그들이 방출하는 빛을 사용해서 그 화학물질들을 확인함으로써 작용한다.

 

그 3차원 버전에서, 연구자들은 흥분 파장의 영역에 걸쳐서 이 과정을 빠르게 반복한다. 그렇게 함으로써, 과학자들은 다른 형광학적 기술들을 가지고 할 수 있는 것보다 더 많은 화학물질들을 감지할 수 있고, 표본이 무엇을 포함하고 있는지에 대해 많이 알 필요가 없다고 Drewes가 말했다.

 

이 방법을 시험하기 위해서, 연구자들은 록키 산맥 주들에 있는 네 곳의 주요 메탄 생산 공들-애틀랜틱 림 분지(Atlantic Rim Basin), 파우더 리버 분지(Powder River Basin), 라톤 분지(Raton Basin), 산후안 분지(San Juan Basin)-로부터 물 표본들을 수집했다. 실험실에 돌아와서, 연구팀은 그 표본들에 대한 3-D 형광 스펙트럼을 기록했다.

 

이 스펙트럼에서 특정한 화학물질의 특징을 확인하는 것을 돕기 위해서, 연구자들은 또한 파쇄 과정에서 사용된 화학물질들과 같이, 그 분지들에서 그들이 발견할 것이라고 생각하는 화학물질들의 농도를 높인 물에 대한 자료들을 수집했다.

 

연구팀은 각각의 분지가 독특한 스펙트럼을 만드는 것을 발견했다. 라톤과 산후안 분지로부터의 물은 파쇄에서 사용되는 화학물질의 종류인 마찰 감소제에 해당하는 것과 일치하는 강한 피크들을 만들어서, 추출 과정이 그 분지들을 오염시켰다는 것을 암시했다.

 

반면에, 파우더리버와 애틀랜틱 림 분자로부터의 물은 아세트산염을 포함했는데, 이는 세균 메탄 생산의 부산물이며, “이들 분지들이 여전히 메탄 가스를 생성하고 있다”는 것을 의미했다고 Drewes가 말했다. 천연가스 회사들이 지하로부터 추출하는 것에 더해서, 이들 미생물들을 자극해서 가스를 생산하는 방법들이 있을지도 모른다고 그는 덧붙였다.

 

볼더 콜로라도대(University of Colorado, Boulder)의 Diane McKnight는 그 방법이 강력하다고 말하고 단지 약 20분 걸리는 스캔으로 광범위한 화합물들을 확인하는 능력을 지적했다.

 

이러한 기술은 규제기관들이 나라 전체에서 새로운 파쇄 사업의 폭발적인 증가에 발맞추는 것을 도울 것이라고 그녀는 말했다.