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 случилось? 26 сентября в исключительной экономической зоне Дании, к северо-востоку от острова Борнхольм, последовательно произошли несколько сильных подводных взрывов. 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 зафиксировали немецкие принимающие станции. В ходе визуального осмотра морской поверхности над трассами «Северных потоков» самолет Вооруженных сил Дании обнаружил выходы газа — колоссальные пятна бурлящей воды.
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.
Что стало причиной повреждения газопроводов «Северные потоки», будет установлено в ходе расследования. Проведение такого расследования анонсировали несколько заинтересованных сторон, в том числе Россия. Наиболее вероятной причиной считается диверсия, и сейчас выясняется, кто ее организовал. Однако аварийный выброс значительных объемов газа (включая не только парниковый, но и легко воспламеняющийся) не мог не повлечь за собой негативные последствия для экологии, судоходства и состояния газопроводов.
Временный балтийский Бермудский треугольник
Наличие пузырьков газа значительно уменьшает плотность воды и ослабляет ее поверхностное натяжение. В результате суда, оказавшиеся в области выхода 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, составляющий основу природного газа, имеет массу вдвое меньшую, чем воздух, однако его подъем к поверхности не происходит мгновенно. В результате, над местом выхода газа на водную поверхность может образоваться факел. Это является второй причиной введения зон безопасности вокруг утечек, охватывающих радиус в пять морских миль. Тем не менее, это оказывает незначительное воздействие на судоходство. Однако сроки закрытия этих акваторий пока не определены, поскольку выброс газа из трубопровода может продолжаться в течение длительного времени – до 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.
При поступлении в организм рыб метан оказывает негативное воздействие на жабры, хеморецепторы, кожу и глаза. Кроме того, он заполняет плавательный пузырь, что приводит к потере контроля над плавучестью. Аналогичные эффекты наблюдаются и у моллюсков. Планктон обладает большей устойчивостью: для него опасны концентрации метана в диапазоне 2-5 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 (и в 56-86 раз выше на 20-летнем горизонте). Это указывает на то, что косвенные последствия увеличения концентрации метана в атмосфере сохраняются дольше, чем период его присутствия в ней.
В связи с существенными различиями в оценках воздействия метана на глобальное потепление, расчет долгосрочных последствий утечек на «Северных потоках» представляет собой сложную задачу. Также пока не установлены точные объемы газа, попавшего в атмосферу. Первичные данные, которые точно будут скорректированы позднее, 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, опасения по поводу глобального потепления имеют под собой основания. Последствия изменения климата во всем мире сложно спрогнозировать, и они могут оказаться разрушительными. Хотя, безусловно, существуют и положительные аспекты этого явления будут (и даже наблюдаются на протяжении XX века), но единого мнения о том, какие последствия окажутся более значительными, до сих пор не сложилось. В связи с этим, дополнительное поступление в атмосферу двухсот тысяч тонн мощного парникового газа вызывает огорчение: это составляет 0,035% от общемировых годовых выбросов метана, произошедших всего за несколько дней. Эта цифра кажется незначительной, однако она является следствием единичного происшествия.
Нельзя утверждать, что колебания выбросов метана являются чем-то исключительным или экстраординарным для океана. Подводная среда, расположенная на дне морей и океанов по всему миру, содержит значительные запасы клатратов (гидратов) метана — «горючего льда». Это водные растворы метана, образующиеся при низких температурах и высоком давлении. В некоторых случаях эти соединения распадаются, высвобождая газ в воду. Схожие процессы происходят в районах, где оттаивает вечная мерзлота. Таким образом, метан попадает в атмосферу через воду непрерывно, но этот источник не является самым значительным. По годовым объемам вечная мерзлота и все геологические процессы на морском дне выдают в атмосферу не больше метана, чем термиты по всему миру (порядка 9-12 мегатонн). А основным природным источником метана являются водно-болотные угодья и пресные водоемы (порядка 180 и 120 мегатонн в год, соответственно).
В сухом остатке
Утечки на «Северных потоках», судя по всему, войдут в историю как одни из крупнейших антропогенных выбросов. Наиболее существенный ущерб они нанесут самим газопроводам. Финансовые потери также будут значительными. В то же время, судоходство практически не пострадало от этого инцидента. Экологические последствия, скорее всего, не окажутся катастрофическими.