美国的原油生产和天然气开采减少了该国对外国石油的依赖，为美国消费者提供了经济救济，但也引发了对环境破坏(例如地下水污染)的长期担忧。
雪城大学艺术与科学学院的一名研究人员和宾夕法尼亚州立大学的一组科学家开发了一种新的机器学习技术来全面评估水质数据，以检测可能受到石油和天然气生产过程中最近甲烷泄漏影响的地下水样本.使用该模型，该团队得出结论，像水力压裂或水力压裂这样的非常规钻井方法不一定会比传统的石油和天然气钻井带来更多的环境问题。
在美国开采石油和天然气的两种常见方式是通过常规和非常规方法。传统的石油和天然气是使用自然压力从易于获取的来源中抽取出来的。相反，非常规油气是通过水平钻井和水力压裂相结合的方式从难以到达的来源获得的。加氢压裂通过注入沙子、化学品和水的混合物从基岩层中提取天然气、石油和盐水。通过钻入地球并将高压混合物导入岩石，内部的气体释放并流出到井口。
雪城大学地球与环境科学 (EES) 助理教授陶文最近领导了一项研究，比较来自不同州的数据，以确定哪种方法可能导致地下水受到更大的污染。他们专门测试了甲烷的含量，甲烷是天然气的主要成分。
该团队选择了位于重要页岩区的四个美国州作为他们的研究目标：宾夕法尼亚州、科罗拉多州、德克萨斯州和纽约州。其中一个州——纽约——在 2015 年禁止水力压裂的做法后，纽约州卫生部进行了审查，发现健康存在重大不确定性，包括水和空气污染增加。
Wen 和他的同事从多个来源汇编了一个大型地下水化学数据集，包括联邦机构报告、期刊文章和石油和天然气公司。他们研究中的大部分测试水样都是从家庭水井中收集的。尽管甲烷本身没有毒性，但温说，在浅层地下水中检测到的甲烷污染可能会给相关房主带来风险，因为它可能会造成爆炸危险，可能会增加其他有毒化学物质(如锰和砷)的含量，并会导致全球变暖，因为甲烷是一种温室气体。
他们的模型使用复杂的算法来分析几乎所有保留的地球化学数据，以预测给定的地下水样本是否受到最近的石油和天然气钻探的负面影响。
数据比较显示，纽约(没有非常规钻井但常规钻井量很大的州)的甲烷污染案例与宾夕法尼亚州类似，这是一个非常规钻井量很大的州。文说，这表明水力压裂等非常规钻井方法不一定会比常规钻井导致更多的环境问题，尽管这一结果可能可以用为这两个州编制的不同规模的地下水化学数据集来解释。
该模型还检测到宾夕法尼亚州的甲烷污染案例发生率高于科罗拉多州和德克萨斯州。温说，这种差异可能是由于钻井者在不同州建造/钻探油气井时的不同做法。根据之前的研究，美国气井释放到环境中的大部分甲烷是因为密封井的水泥没有沿着生产套管的全长完成。然而，没有数据可以断定这三个州的钻井人员是否使用不同的技术。文说，这需要进一步研究和审查钻井数据，如果它们可用。
Wen 表示，他们的机器学习模型被证明在检测地下水污染方面是有效的，并且通过将其应用于其他正在进行或计划进行石油和天然气生产的州/县，它将成为确定最安全的天然气和石油钻探方法的重要资源.
文和宾夕法尼亚州立大学的同事，包括信息科学与技术学院研究生刘梦琪、地球科学系研究生乔什沃达、前博士郑冠杰。信息科学与技术学院的学生，地球科学系特聘教授、地球与环境系统研究所所长苏珊·L·布兰特利最近将他们的研究结果发表在水研究杂志上。
该团队的工作由美国国家科学基金会 IIS-16-39150、美国地质调查局(104b 奖 G16AP00079)和宾夕法尼亚州立大学地球与矿物科学学院院长的博士后促进创新基金资助。
