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Enregistrement W2301946223 · doi:10.5194/hess-20-2759-2016

Redox controls on methane formation, migration and fate in shallow aquifers

2016· article· en· W2301946223 sur OpenAlexaffabout
Pauline Humez, Bernhard Mayer, Michael Nightingale, Veith Becker, Andrew Kingston, Stephen Taylor, Guy Bayegnak, Romain Millot, Wolfram Kloppmann

Notice bibliographique

RevueHydrology and earth system sciences · 2016
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueAtmospheric and Environmental Gas Dynamics
Établissements canadiensAlberta Biodiversity Monitoring InstituteUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesBureau de Recherches Géologiques et MinièresAgence Nationale de la Recherche
Mots-clésGroundwaterMethaneAquiferAnoxic watersUnconventional oilEnvironmental chemistryGeologySulfateNatural gasGeochemistrySurface waterHydrology (agriculture)Oil shaleEnvironmental scienceChemistryEnvironmental engineeringPaleontology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. Development of unconventional energy resources such as shale gas and coalbed methane has generated some public concern with regard to the protection of groundwater and surface water resources from leakage of stray gas from the deep subsurface. In terms of environmental impact to and risk assessment of shallow groundwater resources, the ultimate challenge is to distinguish (a) natural in situ production of biogenic methane, (b) biogenic or thermogenic methane migration into shallow aquifers due to natural causes, and (c) thermogenic methane migration from deep sources due to human activities associated with the exploitation of conventional or unconventional oil and gas resources. This study combines aqueous and gas (dissolved and free) geochemical and isotope data from 372 groundwater samples obtained from 186 monitoring wells of the provincial Groundwater Observation Well Network (GOWN) in Alberta (Canada), a province with a long record of conventional and unconventional hydrocarbon exploration. We investigated whether methane occurring in shallow groundwater formed in situ, or whether it migrated into the shallow aquifers from elsewhere in the stratigraphic column. It was found that methane is ubiquitous in groundwater in Alberta and is predominantly of biogenic origin. The highest concentrations of biogenic methane (> 0.01 mM or > 0.2 mgL−1), characterized by δ13CCH4 values < −55 ‰, occurred in anoxic Na-Cl, Na-HCO3, and Na-HCO3-Cl type groundwaters with negligible concentrations of nitrate and sulfate suggesting that methane was formed in situ under methanogenic conditions for 39.1 % of the samples. In only a few cases (3.7 %) was methane of biogenic origin found in more oxidizing shallow aquifer portions suggesting limited upward migration from deeper methanogenic aquifers. Of the samples, 14.1 % contained methane with δ13CCH4 values > −54 ‰, potentially suggesting a thermogenic origin, but aqueous and isotope geochemistry data revealed that the elevated δ13CCH4 values were caused by microbial oxidation of biogenic methane or post-sampling degradation of low CH4 content samples rather than migration of deep thermogenic gas. A significant number of samples (39.2 %) contained methane with predominantly biogenic C isotope ratios (δ13CCH4 < −55 ‰) accompanied by elevated concentrations of ethane and sometimes trace concentrations of propane. These gases, observed in 28.1 % of the samples, bearing both biogenic (δ13C) and thermogenic (presence of C3) characteristics, are most likely derived from shallow coal seams that are prevalent in the Cretaceous Horseshoe Canyon and neighboring formations in which some of the groundwater wells are completed. The remaining 3.7 % of samples were not assigned because of conflicting parameters in the data sets or between replicates samples. Hence, despite quite variable gas concentrations and a wide range of δ13CCH4 values in baseline groundwater samples, we found no conclusive evidence for deep thermogenic gas migration into shallow aquifers either naturally or via anthropogenically induced pathways in this baseline groundwater survey. This study shows that the combined interpretation of aqueous geochemistry data in concert with chemical and isotopic compositions of dissolved and/or free gas can yield unprecedented insights into formation and potential migration of methane in shallow groundwater. This enables the assessment of cross-formational methane migration and provides an understanding of alkane gas sources and pathways necessary for a stringent baseline definition in the context of current and future unconventional hydrocarbon exploration and exploitation.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,142
Score d'incertitude au seuil0,228

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,007
Tête enseignante GPT0,197
Écart entre enseignants0,189 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations51
Publié2016
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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