Исследование, опубликованное 28 августа 2017 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, добавляет новое измерение к спорному решению о закачке большого количества химических диспергаторов непосредственно над поврежденной нефтяной скважиной на морском дне во время Deepwater Катастрофа «Горизонт» в 2010 году. Возможно, диспергаторы значительно уменьшили количество вредных газов в воздухе у поверхности моря, уменьшив риск для здоровья аварийно-спасательных служб и позволив им продолжать работу, чтобы остановить неконтролируемый разлив и быстрее ликвидировать разлитую нефть.
В разгар кризиса Deepwater Horizon официальные лица приняли беспрецедентное и противоречивое решение закачать более 700 000 галлонов химического диспергатора в течение 67 дней непосредственно над оторванным устьем нефтяной вышки на дне океана. Цель состояла в том, чтобы разбить нефть, которая бесконтрольно выбрасывалась из устья скважины, на более мелкие капли в глубоком море, с целью уменьшения нефтяных пятен и уменьшения количества вредных газов, попадающих на поверхность океана..
Сторонники утверждают, что диспергенты действительно помогли рассеять нефтяные пятна на поверхности моря, в результате чего меньше нефти загрязнило прибрежные пляжи и болота. Противники утверждали, что диспергенты сами по себе были токсичными, могли нанести ущерб окружающей среде и не были эффективны для уменьшения и без того мелких капель, образующихся на устье скважины.
В этой дискуссии новое исследование демонстрирует благотворное влияние диспергентов: закачка диспергентов под водой, возможно, позволила аварийно-спасательным службам буквально дышать легче. Разбивая нефть на более мелкие капли, которые быстрее растворялись в глубинах океана, диспергаторы уменьшали количество летучих токсичных соединений, которые поднимались на поверхность и выделялись в воздух. Это значительно улучшило качество воздуха для спасателей и, предположительно, сократило количество дней, когда качество воздуха было слишком плохим, и ликвидаторам приходилось надевать респираторы и/или приостанавливать работы по очистке.
В исследовательскую группу входили: Джонас Грос, Скотт Соколофски, Ануша Диссанаяке и Инок Джун (Техасский университет A&M); Линь Чжао и Мишель Буфадель (Технологический институт Нью-Джерси); Кристофер Редди (Океанографический институт Вудс-Хоул); и Дж. Самуэль Арей (Швейцарский федеральный институт водных наук и технологий). Исследование финансировалось Исследовательской инициативой Мексиканского залива и Национальным научным фондом.
Диспергенты наносились на нефтяные пятна на поверхности океана в течение полувека, чтобы разбить нефть на более мелкие капли, которые рассеиваются в водах открытого океана, чтобы меньше нефти достигало экологически уязвимых береговых линий. Но они никогда не использовались на беспрецедентной глубине 5 000 футов под поверхностью, где, по оценкам, 7 500 тонн нефти в день и 2 400 тонн природного газа в день выбрасывались из разрушенного устья скважины у морского дна.. Этот дебит эквивалентен 57 000 баррелей нефти в сутки и 92 миллионам кубических футов газа в сутки, добываемым при стандартных условиях на поверхности моря. В течение периода, изучаемого авторами, 19 000 баррелей нефти в день также улавливались перевернутой воронкой, или «цилиндром», который располагался непосредственно над устьем скважины, что уменьшало количество нефти, утекавшей в море.
«Правительственные и отраслевые службы реагирования столкнулись с разливом нефти беспрецедентного размера и глубины моря, что заставило их вступить в битву с высокими ставками против больших неизвестных», - написали Редди и Арей в статье в журнале Oceanus. Они приняли важное решение продолжить подземную закачку Corexit EC9500A, диспергатора, который примерно напоминает смесь пищевого минерального масла, жидкости для стеклоочистителей и бытового моющего средства для посуды.
Аэрофотоснимки и анекдотические сообщения позволяют предположить, что глубоководная закачка диспергента, возможно, помогла рассеять нефтяные пятна на поверхности и улучшить качество воздуха вокруг спасательных лодок, работающих вблизи места бедствия. Но в разгар кризиса чиновники не тратили время на разработку и проведение надежных экспериментов для детального измерения эффектов инъекции.
В новом исследовании ученые построили и протестировали математическую модель, имитирующую сложные химические и физические взаимодействия между водой, нефтью, газом и диспергаторами, которые происходили во время Deepwater Horizon. Они сосредоточились на периоде с 3 июня 2010 г., когда инженеры перерезали стояк на устье скважины, до 15 июля 2010 г. - временной отрезок, когда поблизости было собрано большое количество научных наблюдений в воздухе и океане. Чтобы проверить способность модели имитировать реальную катастрофу, они сравнили предсказания модели с наблюдениями. Почти все эти сравнения совпали с результатами модели, что указывает на то, что модель воспроизвела многие аспекты того, что произошло с нефтью и газом под поверхностью океана.
Исследовательская группа затем использовала модель для проведения ключевого теста, который никогда не проводился в реальной жизни: они запустили модель, чтобы увидеть, что, вероятно, произошло бы, если бы диспергенты не были введены непосредственно над устьем скважины в то же время. период.
Результаты моделирования показали, что глубоководная закачка диспергента оказала сильное влияние на качество воздуха на поверхности океана. В результате закачки подводного диспергента турбулентная струя нефтяных флюидов формировала капли нефти, которые были примерно в 30 раз меньше (по объему), чем они были бы без диспергентов, согласно результатам моделирования. Это незначительное изменение привело к более быстрому растворению многих летучих нефтяных химикатов и их захвату в морских глубинах. Согласно исследованию, большая часть высокотоксичного бензола и толуола в нефти была унесена глубокими течениями вместе с другими захваченными нефтяными соединениями, которые воздействовали на организмы на морском дне и вблизи него. Бензол и толуол, вероятно, подверглись бы биологическому разложению в течение нескольких недель.
«В 2010 году, когда NSF начал финансирование быстрого реагирования для исследований на Deepwater Horizon, было важно охарактеризовать начальные условия разлива, такие как динамика шлейфа и экологические последствия», - сказал Дон Райс, директор программы в Отделение наук об океане NSF. «Эти ученые и другие сделали именно это. Как ясно показывают результаты этого исследования, открытия фундаментальных научных исследований и последующие практические применения часто бывают совершенно неожиданными».
Модель показала, что закачка диспергента снизила общую концентрацию всех летучих органических химических веществ в атмосфере на скромную величину (около 30 процентов). Но это также значительно уменьшило количество наиболее вредных для человека химических веществ, таких как бензол и толуол. Концентрация бензола в атмосфере, например, уменьшилась примерно в 6000 раз, что значительно улучшило качество воздуха.
Без введения диспергента модель показала, что концентрация бензола в воздухе на высоте 2 метра над поверхностью моря была бы в 13 раз выше, чем уровни, которые считаются приемлемыми для дыхания при 10-часовом рабочем дне или 40-часовом рабочем дне. рабочая неделя в соответствии с рекомендациями Национального института безопасности и гигиены труда (NIOSH). Однако с введением диспергента модель показала, что концентрации бензола в атмосфере были в 500 раз ниже, чем уровни, которые NIOSH считает приемлемыми для дыхания.
«Эти прогнозы зависят от местных погодных условий, которые могут меняться изо дня в день. Однако мы прогнозируем, что задержки с очисткой были бы гораздо более частыми, если бы не применялась подповерхностная закачка диспергента», - говорят Редди и Арей.
«Но это исследование не является окончательным мнением об использовании диспергаторов», - добавили они. «Это еще одна строка в бухгалтерской книге под названием «Анализ смягчения последствий разливов», в которой оцениваются различные стратегии и инструменты для уменьшения экологического и экономического ущерба, вызванного разливами нефти. «Все потенциальные положительные и отрицательные эффекты закачки диспергентов должны быть приняты во внимание, прежде чем можно будет твердо определить окончательные суждения об их будущем использовании», - сказали они..
Дебаты об использовании диспергентов становятся все более политизированными и ожесточенными, и Национальная академия наук недавно собрала комитет ученых, государственных чиновников и представителей промышленности для оценки использования химических диспергентов при ликвидации разливов нефти.