In einer von der Duke Universität geleiteten Studie untersuchten Wissenschaftler 141 Trinkwasserproben von privaten Haushalten in der Region der Marcellus Formation (Marcellus Shale) in Pennsylvania. In der Forschungsarbeit konnte nachgewiesen werden, dass in Trinkwasserbrunnen, die innerhalb von 1 km von Förderbohrungen von Schiefergas entfernt liegen, erhöhte Gaskonzentrationen vorlagen. Neben Methan wurde auch Ethan und Propan im Trinkwasser nachgewiesen.

Die Studie wurde in PNAS am 24. Juni 2013 veröffentlicht.

Im Trinkwasser gelöstes Methan wurde in 115 von 141 Wasserproben nachgewiesen. Auch Ethan und Propan konnten in 40 bzw. 10 von 133 Proben detektiert werden. Für die Haushalte, die innerhalb von 1 km von den Förderbohrungen entfernt liegen, waren die durchschnittlichen Methankonzentrationen in 59 von 141 Proben 6 Mal und für Ethan 23 Mal höher als in Wasserproben, die weiter entfernt liegen. Zudem enthielten 12 Proben Methankonzentrationen, die über dem Wert von 28 mg/L lagen. Das amerikanische Innenministerium schreibt für eine Überschreitung des Grenzwertes von 28 mg/L für gelöstes Methan in Wasser eine sofortige Sanierungsmaßnahme vor.

Über die Bestimmung der Isotopensignatur (δ¹³C and δ²H) des Methans ist es möglich die Herkunft des Gases zu unterscheiden. Für Haushalte, die innerhalb von 1 km an den Gasbohrungen liegen, konnte die Studie sowohl thermogenes Methan als auch in einigen Bohrungen biogen entstandenes Gas nachweisen. Jedoch sind alle Wässer mit erhöhten Methangehalten über 10 mg/L thermogenen Ursprungs. Zusätzlich wurden am Ethan Isotopenmessungen (δ¹³C) durchgeführt, um die Herkunft des thermogenen Gases besser charakterisieren zu können. So konnte nachgewiesen werden, dass 6 von insgesamt 11 Proben, die genügend Ethan enthielten, Isotopensignaturen ähnlich der Marcellus Formation (Mitteldevon) aufwiesen und 5 der 11 Proben entsprachen anhand der Isotopensignatur dem Gas aus der darüber liegenden jüngeren Gesteinsformation aus dem Oberdevon.

Aus den erhobenen Daten und den Ergebnissen schlussfolgern die Wissenschaftler, dass die gelösten Gase aus dem Oberdevon entweder durch natürliche Prozesse über geologische Zeit oder durch Undichtigkeiten an der Verrohrung der Bohrungen in oberflächennahere Schichten migriert sein könnten. Die Gase die wahrscheinlich aus der Marcellus Formation entstammen, könnten hingegen während des Abteufens der Bohrung, der Fertigstellung des Bohrloches oder durch die Gasförderung an die Oberfläche migriert sein. 

Die Wissenschaftler dieser Studie weisen darauf hin, dass einige der Hauseigentümer, die innerhalb von 1 km an den Gasförderbohrungen leben, mit Gas kontaminiertes Trinkwasser haben, wahrscheinlich verursacht durch schlecht konstruierte Bohrungen.

Die Studie ist eine Fortführung einer bereits 2011 erschienenen Veröffentlichung, in der bereits 60 Trinkwasserproben untersucht wurden. In dieser neuen Studie wurden nun weitere 81 Trinkwasserproben untersucht.