Ανίχνευση επιβλαβών παθογόνων στο νερό:Χαρακτηρισμός της σύνδεσης μεταξύ του σπασίματος και της ασφάλειας του νερού
Η μη συμβατική ανάπτυξη πετρελαίου και φυσικού αερίου (UD) είναι η διαδικασία εξόρυξης πετρελαίου και φυσικού αερίου από σχετικά αδιαπέραστο υπόγειο σχιστόλιθο. Στο UD, η διαδικασία της υδραυλικής θραύσης, πιο γνωστή ως «fracking», χρησιμοποιείται για τη διέγερση δεσμευμένων υδρογονανθράκων από τους στοχευόμενους βραχώδεις σχηματισμούς χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό νερού, άμμου και χημικών πρόσθετων.
Καθ' όλη τη διάρκεια της επέκτασής του στις Ηνωμένες Πολιτείες, το fracking ήταν ένα από τα πιο αμφιλεγόμενα επιμέρους θέματα στη συζήτηση για την κλιματική αλλαγή. Οι υποστηρικτές του κλάδου ανέφεραν τα τεράστια οικονομικά οφέλη και τη μείωση των εκπομπών άνθρακα κατά τη διάρκεια της επανάστασης της ενέργειας από σχιστόλιθο, ενώ οι σκεπτικιστές σπεύδουν να απαριθμήσουν τις πιθανές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Σε αυτό το σημείο, η επιστημονική βιβλιογραφία έχει δείξει ότι η UD και η περιβαλλοντική διαχείριση δεν αλληλοαποκλείονται. Ωστόσο, ένας αυξανόμενος αριθμός μελετών έχει επίσης αποκαλύψει την εμφάνιση μόλυνσης των υπόγειων υδάτων, επιφανειακών διαρροών και τοξικών εκπομπών αέρα που οφείλονται σε μηχανικές ανεπάρκειες στη διαδικασία UD.
Πιο συγκεκριμένα, αδίστακτο φυσικό αέριο, βαρέα μέταλλα και χημικές ενώσεις έχουν εντοπιστεί σε πηγάδια νερού που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από επιχειρήσεις UD. Μόλις πρόσφατα η επιστημονική κοινότητα σε αυτόν τον τομέα άρχισε να εξετάζει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της UD στο πλαίσιο των βιολογικών ρύπων.
Σε τρεις πρόσφατα δημοσιευμένες μελέτες, η ομάδα μας συνέλεξε δείγματα υπόγειων υδάτων στις λεκάνες σχιστολιθικής ενέργειας του Τέξας για να εξετάσει την επικράτηση επιβλαβών παθογόνων σε καθαρά και μολυσμένα υπόγεια ύδατα. Τα δείγματά μας κυμαίνονταν από πηγάδια νερού χωρίς αναφερόμενα προβλήματα και χωρίς ανιχνεύσιμα επίπεδα επιβλαβών μετάλλων και χημικών ουσιών έως φρεάτια νερού που είχαν μολυνθεί από UD είτε από προβλήματα με ελαττωματικές υποδομές γεώτρησης ή/και εσφαλμένες πρακτικές διέγερσης φρεατίων.
Τα αποτελέσματα ήταν αρκετά εκπληκτικά. Όχι μόνο διαπιστώσαμε ότι διάφορα ευκαιριακά παθογόνα θα μπορούσαν να επιβιώσουν παρουσία αερίων υδρογονανθράκων και χημικών πρόσθετων, αλλά φάνηκαν να ευδοκιμούν και να παρουσιάζουν ισχυρά προφίλ αντοχής σε πολλαπλά αντιβιοτικά. Παρατηρήσαμε μάλιστα ότι ορισμένα παθογόνα ήταν ανθεκτικά σε υψηλά επίπεδα χλωρίωσης.
Η παρουσία βακτηρίων στα υπόγεια ύδατα δεν είναι νέο φαινόμενο. Ωστόσο, το εύρος των ειδών που καλύπτονται από τα ομοσπονδιακά και κρατικά πρότυπα πόσιμου νερού είναι πολύ περιορισμένο. Οι νέες μας μέθοδοι που χρησιμοποιούν φασματομετρία μάζας εκρόφησης/ιονισμού με λέιζερ υποβοηθούμενη από μήτρα (MALDI-TOF MS) μας επέτρεψαν να εξετάσουμε τα δείγματα που συλλέχθηκαν για περισσότερα από 2.500 διαφορετικά βακτηριακά είδη ταυτόχρονα. Ως εκ τούτου, οι ανιχνεύσεις μας για Pseudomonas aeruginosa , ένα βακτήριο που μπορεί να αλλοιώσει την ακεραιότητα του δέρματος κατά την επαφή, θα παρέμενε απαρατήρητο στο παρελθόν από τις τυπικές απαιτήσεις δοκιμών.
Το ασήμι σε αυτήν την έρευνα είναι ότι δύο βακτήρια εντοπίστηκαν σε μολυσμένα πηγάδια νερού που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλεία για τη βιολογική αποκατάσταση χημικών ουσιών από τα λύματα. Pseudomonas stutzeri και Acinetobacter haemolyticus Και οι δύο επέδειξαν την ικανότητα να αποικοδομούν το χλωροφόρμιο και το τολουόλιο σε εργαστηριακές συνθήκες, κάτι που είναι ενδιαφέρον δεδομένου ότι απομονώθηκαν από πηγάδια νερού που είχαν προσβληθεί από τις ίδιες χημικές ουσίες. Συλλογικά, αυτές οι μελέτες δείχνουν ότι διάφορα είδη βακτηρίων μπορούν να προσαρμοστούν και να ευδοκιμήσουν υπό συνθήκες μόλυνσης, γεγονός που προσθέτει ένα άλλο επίπεδο πολυπλοκότητας για την αποκρυπτογράφηση του τρόπου χειρισμού περιπτώσεων μόλυνσης από την επιφάνεια του εδάφους.
Οι μελέτες, Διερεύνηση των δεσμών μεταξύ της ποιότητας των υπόγειων υδάτων και των βακτηριακών κοινοτήτων κοντά σε δραστηριότητες εξόρυξης πετρελαίου και φυσικού αερίου και Χαρακτηρισμός της ποικιλότητας των βακτηρίων σε μολυσμένα υπόγεια ύδατα χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας εκρόφησης/ιονισμού λέιζερ υποβοηθούμενη από μήτρα, δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science of the Total Environment . Το άρθρο MALDI-TOF MS για την ταυτοποίηση καλλιεργήσιμων οργανικών-αποικοδομητικών βακτηρίων σε μολυσμένα υπόγεια ύδατα κοντά σε μη συμβατικές τοποθεσίες εξόρυξης φυσικού αερίου δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Microorganisms . Η εργασία πραγματοποιήθηκε από ερευνητές και συνεργάτες με τα Συνεργατικά Εργαστήρια για Περιβαλλοντική Ανάλυση και Αποκατάσταση στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Άρλινγκτον.
