Badacze opisali proces przedostawania się radioaktywnych izotopów do wody, który towarzyszy wydobyciu ropy i gazu łupkowego. Odkrycia naukowców opisano w dwóch artykułach naukowych opublikowanych w czasopiśmie Chemical Geology przez grupę kierowaną przez Joshuę Landisa z Dartmouth College w Stanach Zjednoczonych.
Przypomnijmy, że w ostatnich latach produkcja węglowodorów łupkowych gwałtownie się rozwija. Dzięki tej technologii Stany Zjednoczone stały się już eksporterem netto gazu ziemnego i planują osiągnąć ten sam status w odniesieniu do ropy w najbliższych latach. Dzieje się tak pomimo faktu, że państwo o pierwszym PKB na świecie i trzecia co do wielkości ludność na świecie zużywa dużo paliw kopalnych.
Ogólnie proces wygląda następująco. Do studni pompowana jest mieszanina wody, piasku i odczynników chemicznych za pomocą wydajnych pomp. Kiedy ciśnienie płynu staje się zbyt duże, formacja geologiczna pęka i zapada się. Mówiąc obrazowo, paliwo wycieka ze zdeformowanej skały jak woda ze ściśniętej myjki.
Jednak ta technologia stanowi zagrożenie dla środowiska. Zużyte odczynniki częściowo trafiają do wody pitnej i mogą powodować problemy zdrowotne. Dodatkowo „zużyta” woda jest wzbogacana radioaktywnym pierwiastkiem radu.
Skąd to pochodzi? Tego dowiedzieli się badacze w pierwszej pracy. Umieszczali próbki łupków w wodzie wzbogaconej solami wapnia. Wyjaśnijmy, że wpompowana w ziemię ciecz, przechodząc przez liczne pęknięcia, nieuchronnie pochłania te substancje.
Jak odkryli naukowcy, takie rozwiązanie pozwala również na wydobycie radu z otaczających łupków. Jednocześnie istnieją dwa źródła pierwiastka niebezpiecznego i mają one różny stosunek stężeń radu-226 do radu-228. Pierwszy izotop jest stosunkowo stabilny, a jego okres półtrwania przekracza tysiąc lat. Drugi jest bardzo aktywny: dla niego ten sam okres to mniej niż sześć lat. Kiedy rad rozpada się, emitowane jest promieniowanie i uwalniany jest inny pierwiastek radioaktywny, radon.
Pierwszym źródłem niebezpiecznego metalu była nieorganiczna część mineralna łupka. Zawiera jeden atom radu-228 tylko dla 250 atomów radu-226. Jest to dość wysokie stężenie pierwszego izotopu. Drugim źródłem jest organiczna część rasy. W nim stosunek radu-228 do radu-226 wynosi 1 na 10000.
Eksperymenty wykazały, że w ciągu zaledwie kilku godzin ponad 14% pierwiastka promieniotwórczego zawartego w łupku przechodzi do roztworu. Dla porównania: czysta (nie wzbogacona solami wapnia) woda wypłukuje tylko mniej niż 0,5%.
Film promocyjny:
W drugim artykule opisano model tego transferu dla różnych stężeń soli w roztworze i różnych ilości wody w kąpieli łupkowej. W tym miejscu autorzy wykorzystali eksperyment, modelowanie matematyczne i bezpośrednie pomiary ilości radu w wodach podziemnych w miejscu wydobycia węglowodorów łupkowych.
Przed tymi badaniami eksperci nie byli pewni, czy sam łupek był źródłem radioaktywnego metalu. Pojawiła się hipoteza, że materia tkwi w naturalnych nagromadzeniach radu w wodach podziemnych, które czasami można znaleźć.
Anatoly Glyantsev