Возможные последствия утечки газа из подводного трубопровода

Новости МирТесен

В конце сентября по причинам, которые пока не установлены, на газопроводах «Северный поток» произошли утечки. Многие СМИ и интернет-пользователи уже детально проанализировали (и продолжают обсуждать) политические и экономические последствия этого инцидента. Naked Science, в свою очередь, сосредоточится на оценке последствий произошедшего для безопасности судоходства и экологической обстановке, а также на перспективах восстановления подводных трубопроводов.

Что стало причиной произошедшего? 26 сентября, на протяжении всего дня, в экономической зоне Дании, к северо-востоку от острова Борнхольм, зафиксировали серию сильных взрывов под водой. Их зарегистрировали расположенные в этом районе сейсмографы: первый, магнитудой 2,3 в 02:03 по местному времени, второй — в 19:03 и магнитудой 2,1. Одновременно с этим падение давления в газопроводах зафиксировалинемецкие пункты приема газа. Во время осмотра с воздуха территории над маршрутами «Северного потока» самолетом датской армии обнаружилобнаружены огромные участки кипящей воды, свидетельствующие о выбросах газа.

На момент инцидента газопроводы не функционировали в связи с текущей геополитической ситуацией, однако в них оставался газ под давлением. Каждый из двух «Северных потоков» состоит из двух параллельных трубопроводов, каждый из которых включает в себя приблизительно сто тысяч сегментов трубы с внутренним диаметром около 1150 миллиметров. Они защищены бетонным слоем, толщина стальных стенок которого варьируется от трех до четырех сантиметров — наибольшая на российской территории, наименьшая — на территории Германии, где давление уже снижается. При расчетном рабочем давлении до 22 мегапаскалей газопровод должен был выдерживать вес затопленного судна. По состоянию на данный момент подтверждено повреждение трех «ниток», четвертая осталась неповрежденной. Утечки произошли на глубинах, не превышающих 100 метров.

Обстоятельства, приведшие к аварии с «Северными потоками», предстоит выяснить в ходе расследования. Его проведение обещано несколькими заинтересованными сторонами, включая Российскую Федерацию. Наиболее вероятной причиной считается диверсия, и сейчас решается вопрос об установлении исполнителей. Тем не менее, внезапное высвобождение значительных объемов газа (который является не только парниковым газом, но и легковоспламеняющимся) представляет опасность для окружающей среды, судоходства и самих газопроводов.

Временный балтийский Бермудский треугольник

Наличие пузырьков газа значительно уменьшает плотность воды и снижает поверхностное натяжение. Это приводит к тому, что суда, оказавшиеся в зоне выброса газов на поверхность моря, рискуют потерять плавучесть. Для этого необходимо, чтобы размеры этой зоны были сравнимы с габаритами корабля. В случае утечек на «Северных потоках» это более чем реально — самое малое из пятен бурлящих пузырей метана в Балтийском море имеет около 200 метров в диаметре. А крупнейшее превышает километр в поперечнике.

Метан, ключевой элемент природного топлива, легче воздуха в два раза, но его подъем к поверхности происходит не моментально. Это влечет за собой возможность возникновения огненных столбов над точками выхода газа на водную гладь. Именно это является второй причиной установления зон безопасности радиусом пять морских миль вокруг утечек. Тем не менее, существенного влияния на судоходство они пока не оказывают. Правда, остается неизвестным, как долго эти акватории будут закрыты для прохода судов, поскольку выход газа из трубопровода может продолжаться в течение двух недель.

Будущее газопровода

Основная и наиболее очевидная проблема носит инженерный характер. Существует значительная вероятность полного выхода из строя газопроводов. Причина в том, что антикоррозионное покрытие, предназначенное для защиты труб от воздействия морской воды, нанесено лишь на их внешнюю поверхность, находящуюся под бетонной оболочкой. Внутренняя поверхность секций, из которых состоят «Северные потоки», защищена только антифрикционным составом. При падении давления в трубах ниже определенного уровня, в них начнет проникать вода. И когда большая часть газа будет потеряна, она полностью его вытеснит.

Антифрикционное покрытие временно защищает сталь от коррозии, однако без оперативного ремонта газопровод обречен. Сложность заключается в том, что оценить повреждения удается лишь после того, как объемы утечек снизятся до минимального уровня. Риск потери плавучести и потенциальное возгорание препятствуют подходу ремонтных судов к аварийному участку. К тому же, восстановление газопровода может быть задерживаться из-за политической ситуации. В результате, даже после физического восстановления целостности труб может выясниться, что риск коррозии остается неприемлемо высоким. В этом случае эксплуатацию «Северных потоков» окончательно прекратят из соображений безопасности.

По оптимистичным прогнозам, техническая готовность газопроводов могут вернуться в строй к концу 2023 года. Но это возможно, только если все необходимые меры удастся реализовать оперативно. В противном случае судьба «Северных потоков» оказывается под большим вопросом.

Экология

Утечки из газопроводов представляют собой двойную экологическую опасность: непосредственную угрозу для морских организмов и долгосрочное влияние, связанное с усилением глобального потепления.

Сильнее всего метан влияет на рыб, для них он — токсичен. При превышении концентрации в один миллиграмм на литр, рыбы начинают проявлять признаки опьянения: сначала наблюдается возбуждение, затем – дезориентация. Продолжительное воздействие, превышающее 15 минут, приводит к гибели большинства видов в течение одного-двух дней. К положительным моментам можно отнести то, что рыбы способны ощущать метан уже при концентрациях от 0,02 до 0,05 миллиграмма на литр. Как правило, они стремятся избегать воды с повышенным содержанием метана, однако мощный поток пузырьков, возникающий при утечке из газопровода, может оказаться для них смертельной ловушкой.

Проникая внутрь тел водных обитателей, метан оказывает негативное воздействие на их жабры, хеморецепторы, кожу и зрительные органы. Он также заполняет плавательный пузырь, что приводит к потере способности контролировать положение в воде. Аналогичные последствия наблюдаются у моллюсков. Планктон демонстрирует большую устойчивость: для него смертельной является концентрация метана от 2 до 5 миллиграммов на литр воды.

Утечка из газопровода, безусловно, не пойдет на пользу морским обитателям, однако ее сложно назвать серьезной катастрофой. Пострадают некоторые виды рыб, моллюсков и планктона, но существенного влияния на флору и фауну в долгосрочной перспективе не ожидается.

Глобальное потепление

Европейское сообщество выражает серьезную обеспокоенность по поводу воздействия сотен тысяч тонн содержимого, попавшего в атмосферу в результате аварий на «Северных потоках», на климат. Причина кроется в том, что метан является более мощным парниковым газом, чем углекислый газ. Несмотря на то что CH₄ практически полностью распадается в атмосфере за 10-12 лет, его вклад в парниковый эффект на вековом горизонте в 21-40 раз выше, чем у CO₂ (в 56-86 раз сильнее при расчете за период в два десятилетия). Это указывает на то, что непрямые последствия увеличения концентрации метана в атмосфере сохраняются дольше, чем время его фактического присутствия там.

Ввиду существующих различий в оценках воздействия метана на глобальное потепление, определение долгосрочных последствий утечек с «Северных потоков» представляет собой сложную задачу. Кроме того, точные объемы попавшего в атмосферу газа пока остаются неясными. Первоначальные данные будут уточнены впоследствии, таковы: в начальной фазе утечек, когда давление в газопроводе было наиболее высоким, через трещины в трубах выбрасывалось около 500 тонн метана в час. В магистрали находилось 300 миллионов кубометров газа, однако источник не указал, относится ли эта цифра только к «Северному потоку — 2» или к обеим газопроводным системам.

Общий объем выбросов метана в атмосферу составит более 200 тысяч тонн. Влияние на климат сопоставимо с эквивалентно в среднем, 5,48 миллиона американских автомобилей эксплуатируются в течение 20 лет. Это сопоставимо с почти трети годовых выбросов всей датской экономики. Учитывая, что инцидент произошел в исключительной экономической зоне Дании, именно эта страна, вероятно, столкнется с экологическими последствиями утечки парниковых газов.

Насколько это серьезно

С одной стороны, беспокойство о происходящем изменении климата имеет под собой реальные основания. Возможные последствия глобальных изменений в климатической системе сложно спрогнозировать и они могут иметь разрушительный характер. Несмотря на то, что некоторые положительные аспекты этого процесса также существуют (и даже отмечались в течение прошлого столетия), окончательного ответа о том, смогут ли эти позитивные изменения компенсировать негативное воздействие, пока нет. будутПри этом дополнительные выбросы двухсот тысяч тонн сильного парникового газа в атмосферу вызывают сожаление: это составляет лишь 0,035% от общегодового объема глобальных эмиссий метана за короткий период времени. Похоже на незначительное количество, но этот результат является следствием конкретного происшествия.

Вместе с тем было бы неверно утверждать, что колебания в выбросах метана – это редкое явление или экстраординарное событие для океана. На дне мирового океана находятся значительные запасы клатратов, (гидратов) метана— особых соединений воды и метана, формирующихся при низких температурах и высоком давлении. В определенных ситуациях эти соединения разрушаются, высвобождая газ в воду. Схожие процессы происходят в районах, где происходит таяние многолетней мерзлоты. Таким образом, метан постоянно попадает в атмосферу через водные пути, хотя этот источник и не самый значительный по объему выбросов. Многолетний запас протаявшей мерзлоты и геологические явления на морском дне выдаютВ атмосферу поступает не более метана, чем выделяют термиты на всей планете – приблизительно от девяти до двенадцати миллионов тонн. Значительным естественным источником этого газа являются водно-болотные угодья и пресные водоемы (порядка 180 и 120 мегатонн в год, соответственно).

В сухом остатке

Судя по всему, утечки на «Северных потоках» войдут в число крупнейших искусственных выбросов зафиксированных когда-либо. Наиболее серьезный удар они же окажут на самих газопроводы. Финансовые издержки также будут весьма существенными. В то же время морские перевозки практически не пострадали, а экологический ущерб скорее всего останется незначительным.