| [미국] 오일 가스 폐수에서 발견된 새로운 오염물질
미국 Duke 대학교 연구진은 폐수로부터, 잠재적으로 매우 해로운 수준의 오염물질 2종을 발견하였다고 발표하였다. 펜실베니아와 웨스트버지니아에 위치한 오일과 가스 시설에서 강과 지류 등으로 배출/누출되는 폐수 내에 암모늄(ammonium)과 요오드화물(iodide)이 포함된 것이다. 오염물질의 수준은 전통적인 오일과 가스 유정에서 나오는 폐수만큼 높았다.
Avner Vengosh 교수는 “이번 발견은 오일과 가스 생산 영역에서 직접적으로 환경으로 배출 및 누출되는 폐수가 환경과 인간 환경에 미치는 영향에 대한 새로운 관심사를 환기시킨다. 우리 연구진의 데이터는 현재 펜실베니아에서 이뤄지고 있는 브라인(염수, brine) 처리 공업이 이러한 오염물질을 충분히 제거하고 있지 못함을 명확하게 보여주고 있다”고 설명하였다. 물에 용해될 경우, 암모늄은 암모니아로 전환된다. 암모니아는 수중 생태계에 매우 유해한 화합물 형태이다. 연구진은 폐수 배출 구역에서 집수한 오일과 가스 유출수에서 리터(liter)당 최대 100 mg의 암모니아를 검출하였다. 해당 농도 수준은 미국 환경보호청에서는 민물 생물체 보호를 위한 수질 한계 수준의 50배 이상이다.
지표수에서의 요오드화물 상승은 식수 내에서 매우 유해한 부산물의 형성을 촉진시킨다. 이러한 촉진 반응은, 요오드화물이 오일 및 가스 공정 시설의 하류에 위치한 도시 수처리 시설의 살균을 목적으로 투입되는 염소와 혼합될 때 발생한다. 이러한 살균 부산물은 주(州) 또는 연방 기관에서 모니터링되지 않고 있다. 이번 연구 결과는 “Environmental Science & Technology” 최신호에 게재된다.
물 속 오염물질에 대한 대중의 관심이 셰일 가스 탐사과정에서의 수압 파쇄 유액의 영향에 초점을 맞추고 있지만, 이번 연구 결과는 전통적인 오일과 가스 탐사 과정에서 발생하는 폐수에 매우 높은 농도의 암모늄과 요오드화물이 포함되어 있음을 확인시켜주고 있다. Duke 대학교 연구진은 “아팔래치아(Appalachian) 분지 내 서로 다른 지리적 위치에서 발생한 다양한 시료로부터, 자연적으로 발생하는 암모늄과 요오드화물의 농도를 측정하였다. 아팔래피아 분지는 마셀러스(Marcellus)와 페이엇빌(Fayetteville) 셰일 형성이 되는 셰일 가스정으로부터의 환류가 포함된 곳이다. 이를 통해, 수압 파쇄 공법에서 나오는 유액 또한 전통적인 오일 및 가스 폐수와 별반 다르지 않음을 알 수 있다”고 설명하였다. 이전 연구로부터, 파쇄법 유액에는 높은 수준의 염, 바륨 및 방사성 원소가 포함되어 있으며, 공법 과정에서 추가된 인공적인 화합물질의 함유량 또한 높다고 알려져 있다.
연구진은 뉴욕과 펜실베니아에 위치한 전통적인 오일, 가스정으로부터 44개의 시료를, 그리고 펜실베니아와 아칸소의 수압파쇄 셰일가스 생산지의 환류수로부터 31개의 시료를 수집하여 분석을 실시하였다. 또한 펜실베니아의 배출 지역 3곳와 웨스트 버지니아의 유출 지역 1곳에서의 지류, 강, 지표수로부터도 시료를 수집하였다.
Duke 대학교 연구진은 “전통적이거나 색다른 오일과 가스 추출 공법에서 유래한 폐수 모두는 수질오염방지법(Clean Water Act)에 제외되어 있다. 즉 환경으로의 배출이 허락되어 있다. 이러한 정책은 환경에 명백한 악영향을 끼칠 뿐만 아니라 인근 지역에 거주하고 있는 사람들의 건강 위협까지 증가시킨다. 반드시 개선되어야 한다”고 강조한다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 1월 19일]
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New contaminants found in oil, gas wastewater
Duke University scientists have discovered high levels of two potentially hazardous contaminants, ammonium and iodide, in wastewater being discharged or spilled into streams and rivers from oil and gas operations in Pennsylvania and West Virginia.
Levels of contamination were just as high in wastewater coming from conventional oil and gas wells as from hydraulically fractured shale gas wells.
"This discovery raises new concerns about the environmental and human health impacts of oil and gas wastewater in areas where it is discharged or leaked directly into the environment," said Avner Vengosh, professor of geochemistry and water quality at Duke's Nicholas School of the Environment.
"Our data clearly show that the current brine treatment practice in Pennsylvania is not sufficient to remove these contaminants," Vengosh said.
When dissolved in water, ammonium can convert into ammonia, which is highly toxic to aquatic life. The scientists detected ammonium levels of up to 100 milligrams per liter in oil and gas effluents they collected at the wastewater discharge sites. Those levels are more than 50 times higher than the EPA water-quality threshold for protecting freshwater organisms.
Elevated iodide in surface water can promote the formation of highly toxic byproducts in drinking water when the iodide mixes with the chlorine used to disinfect the water at municipal treatment plants located downstream from oil and gas operations. Such disinfection byproducts are not monitored by state or federal agencies.
The peer-reviewed study, appearing this week in the journal Environmental Science & Technology, is the first to document the presence of high levels of ammonium and iodide in oil and gas wastewater.
Public concern for water contamination has focused on the impact of hydraulic fracturing fluids from shale gas exploration, but the new study shows that wastewater from conventional oil and gas exploration contains levels of ammonium and iodide that are just as high.
"By measuring naturally occurring ammonium and iodide in numerous samples from different geological formations in the Appalachian Basin, including flowback waters from shale gas wells in the Marcellus and Fayetteville shale formations, we show that fracking fluids are not much different from conventional oil and gas wastes," said Jennifer S. Harkness, lead author of the study and a PhD student at Duke's Nicholas School of the Environment.
Previous studies have shown that fracking fluids contain high levels of salts, barium and radioactive elements, in addition to human-made chemicals added in the process of hydraulic fracturing.
To conduct the new study, the researchers collected and analyzed 44 samples of waters produced from conventional oil and gas wells in New York and Pennsylvania and 31 samples of flowback waters from hydraulically fractured shale gas wells in Pennsylvania and Arkansas. They also collected and analyzed oil and gas effluents that were being directly discharged into streams, rivers and surface waters at three disposal sites in Pennsylvania and a spill site in West Virginia.
"Wastewater from both conventional and unconventional oil and gas operations is exempted from the Clean Water Act, which allows their disposal to the environment. This practice is clearly damaging the environment and increases the health risks of people living in these areas, and thus should be stopped," Vengosh said.
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