Как «скользкая вода» и черный сланец при фрекинге объединяются для производства радиоактивных отходов

Радиоактивность в сточных водах гидроразрыва пласта (ГРП) возникает в результате взаимодействия химической смеси и древнего сланца в процессе фрекинга, как показало исследование Дартмутского колледжа. Работа, подробно описанная в двух статьях в журнале Chemical Geology, впервые характеризует феномен переноса радия при этом широко используемом методе добычи нефти и газа.

Результаты объясняют, как высокосолёные сточные воды, образующиеся при ГРП, выщелачивают радий из сланца. Это открытие имеет ключевое значение, поскольку США уже являются чистым экспортёром газа, а в ближайшие годы могут стать экспортёром нефти благодаря фрекингу. Однако токсичные отходы, содержащие барий и радиоактивный радий, остаются серьёзной проблемой. При распаде радий выделяет каскад других элементов, таких как радон, что в совокупности создаёт высокий уровень радиоактивности.

«Взаимодействие между водой и породой, происходящее на километрах ниже поверхности земли, очень трудно исследовать», — отметил ведущий автор работ Джошуа Лэндис. Команда сосредоточилась на образцах керна из сланца Марселлус в Пенсильвании и Нью-Йорке. Исследования показали, что радий выщелачивается в солёную воду за часы или дни после контакта. Выщелачиваемый радий происходит из двух источников: глинистых минералов (радий-228) и органической фазы (более распространённый радий-226).

«Радий находится на минеральных и органических поверхностях в месте ГРП, ожидая, чтобы его удалили. Когда вода с нужной солёностью проходит мимо, она захватывает и переносит радиоактивность», — пояснил руководитель проекта Мукул Шарма. Понимание механики переноса радия может помочь в разработке стратегий по снижению образования токсичных отходов.