Öl- und Gasförderung im Permian Basin ist wahrscheinlich eine Quelle der Ozonverschmutzung im Carlsbad-Caverns-Nationalpark

Neue Forschungsergebnisse belegen, dass die Ozonkonzentrationen im Carlsbad-Caverns-Nationalpark häufig die Gesundheitsstandards der US-Umweltschutzbehörde EPA überschreiten, was wahrscheinlich auf die Öl- und Erdgasförderung im Permian Basin und der umliegenden Region zurückzuführen ist.

Die Arbeit wurde von der Abteilung für Atmosphärenwissenschaften der Colorado State University geleitet und ist Teil der laufenden Luftqualitätsforschung im gesamten Nationalparksystem durch den angesehenen Universitätsprofessor Jeffrey Collett und sein Team. Andrey Marsavin, ein Doktorand der Abteilung, war Erstautor der Arbeit, die im Journal of Geophysical Research – Atmosphären.

Der Park liegt im Südosten von New Mexico und befindet sich im Sommer häufig in Windrichtung des Permian Basin – eines der größten und ertragreichsten Öl- und Erdgasgebiete des Landes. Die Daten aus der Studie stammen aus einer Feldstudie aus dem Jahr 2019 und sind Teil einer Reihe von Studien zur Luftqualität in der Region. Die Studie zeigt, dass die Ozonkonzentrationen über acht Stunden in den Sommermonaten häufig den Gesundheitsstandard der EPA von 70 Teilen pro Milliarde überschreiten.

Marsavin sagte, die Forschung untersucht die verschiedenen potenziellen Quellen von Ozonvorläufern in der Region und bestätigt, dass die Öl- und Gasförderung – die im letzten Jahrzehnt im Becken um das Fünffache zugenommen hat – einen großen Beitrag dazu leistet.

„Unser Modell konzentrierte sich auf bestimmte Verbindungen, von denen bekannt ist, dass sie mit der Öl- und Gasproduktion in Zusammenhang stehen, um zu verstehen, wie diese Aktivitäten konkret zu den anhaltenden Ozonproblemen in der Region beitragen“, sagte er. „Unsere Messungen bestätigen, dass Aktivitäten wie Bohrungen und das Abfackeln von Erdgas ein Hauptfaktor für die hohen Ozonwerte sind, die wir beobachten.“

Ungesunde Ozonkonzentrationen sind weltweit ein ernstes Problem, auch in städtischen Gebieten wie der Front Range in Colorado. Sie können bei Menschen zu gesundheitlichen Problemen wie Asthma führen und gleichzeitig Ernten und natürliche Ökosysteme schädigen.

Ozon ist ein hochreaktives Gas, das entsteht, wenn Emissionen aus natürlichen Quellen und menschlichen Aktivitäten in der Atmosphäre reagieren. Zu den Hauptquellen von Ozonvorläufern zählen Kraftfahrzeuge, Industrieanlagen, Lösungsmittel und Beschichtungen, Körperpflegeprodukte, Vegetation sowie Rasen- und Gartengeräte. Energieexplorations- und -produktionssysteme wie die im Permian Basin tragen ebenfalls stark zur Emissionsmenge bei.

Überwachung der Ozonwerte in der Nähe von Carlsbad und anderen Nationalparks

Bundesvorschriften haben in den letzten 20 Jahren dazu beigetragen, die Emissionen von Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen, die Ozon bilden können, in den USA zu reduzieren. In einigen Gebieten im Westen der USA ist der Ausstoß jedoch nur geringfügig zurückgegangen oder sogar gestiegen, was auf Waldbrände, eine verstärkte Öl- und Gasförderung sowie Förderaktivitäten wie Abfackeln und Fracking zurückzuführen ist.

Marsavin sagte, ein Ziel dieser Forschung sei es, mögliche Quellen von Ozonvorläufern in der Region zu entschlüsseln und die Auswirkungen der umfangreichen Öl- und Gasförderung auf hohe Ozonkonzentrationen zu quantifizieren.

Das Team stellte fest, dass sowohl Stickoxide als auch flüchtige organische Verbindungen zur Ozonbildung beitragen, der größte Einfluss jedoch von Stickoxidemissionen ausgeht. Diese Emissionen entstehen hauptsächlich durch Verbrennungsvorgänge bei hohen Temperaturen.

Anschließend verfolgten sie die Ausbreitungsmuster in der gesamten Region und konnten nachweisen, dass die Aktivität im Permian Basin eine der Hauptursachen war. An manchen Tagen schienen jedoch auch die Emissionen anderer Öl- und Gasbecken, die weiter windaufwärts liegen, zu erhöhten Ozonwerten beizutragen.

Die Forschung des Teams befasste sich auch mit der Frage, wie eine Umstellung der Produktionsmethoden, etwa die Nutzung elektrischer Energie für Bohrinseln, den Ozonwert in der Region senken könnte.

Professor Colletts Team arbeitet seit Jahren mit dem US National Park Service bei einer Reihe von Forschungsprojekten zur Luftqualität zusammen. Er sagte, die Ergebnisse dieser Arbeit seien wahrscheinlich auch für nahe gelegene Gebiete wie den Guadalupe Mountains National Park in Texas und die weitere Region relevant.

Er sagte, das Team werde weiterhin mit neueren, gesammelte Daten arbeiten und möglicherweise auch Satellitenbeobachtungen in seinen Ansatz einbeziehen.

„Viele der größten Öl- und Gasförderbecken des Landes liegen in der Nähe von Nationalparks. Dies sind empfindliche Ökosysteme, deren Schutz für alle dem Parkservice anvertraut ist. Daher sind sie sehr an diesen Erkenntnissen und an Maßnahmen interessiert, um sie zu verbessern“, sagte Collett. „Wir sind also noch nicht ganz fertig mit der Untersuchung der Ozonbildung in dieser Region, da die Entwicklung im Perm weitergeht.“