Недавно опубликованное исследование инженеров-экологов Университета Райса предполагает, что сжигание природного газа на нефтяных и газовых месторождениях в Соединенных Штатах, прежде всего в Северной Дакоте и Техасе, привело к десяткам преждевременных смертей в 2019 году.
Спутниковые наблюдения и компьютерные модели могут связать газовые факелы с загрязнением воздуха и здоровьем, по словам Дэниела Коэна из Инженерной школы Джорджа Р. Брауна Райса и его коллег, которые опубликовали свои выводы в журнале Atmosphere.
Производители нефти и газа сжигают излишки газа, когда инфраструктура для доставки его на рынок недоступна. В то время как факельное сжигание снижает прямой выброс мощного парникового газа метана в атмосферу, оно также приводит к образованию частиц черного углерода, также известных как сажа или твердые частицы. Эти частицы диаметром менее 2,5 микрон могут нарушать функцию легких и вызывать респираторные заболевания, болезни сердца и инсульты.
Команда Райс в партнерстве с исследователями из Целевой группы по чистому воздуху провела расчеты, основанные на инфракрасных спутниковых наблюдениях за нефтяными месторождениями, где происходит 97% сжигания в факелах, показывая, что Соединенные Штаты выбросили почти 16 000 тонн черного углерода в 2019 году. Исследователи использовали эффективные в вычислительном отношении модели приведенной формы, чтобы оценить, что 26-53 преждевременных смерти были напрямую связаны с качеством воздуха, связанным с вспышками.
«Наше исследование показывает, что сжигание в факелах не только приводит к потере ценного топлива, но и является смертельным», - сказал Коэн, доцент кафедры гражданского и экологического строительства, который руководил исследованием вместе с аспирантом-первокурсником Чен Ченом.«Твердые частицы вызывают больше смертей, чем все другие загрязнители воздуха вместе взятые, и факелы являются важным их источником».
Вспышки - не единственный источник твердых частиц в атмосфере. Частицы также образуются всякий раз, когда сжигается ископаемое топливо, в том числе в транспортных средствах, а также в результате лесных пожаров, приготовления мяса и других источников.
Модели исследователей учитывали тот факт, что теплосодержание горящего топлива сильно варьируется в зависимости от месторождений нефти и газа и оказывает сильное влияние на выбросы черного углерода.
«Для этого исследования мы использовали 10 различных коэффициентов выбросов для вспышек, а использование моделей приведенной формы сделало расчеты сверхбыстрыми», - сказал Чен. «Другие исследования показывают хорошую взаимосвязь между моделями полной и уменьшенной формы, поэтому мы уверены в наших результатах».
Коэн сказал, что выбросы черного углерода также способствуют изменению климата, поглощая солнечную радиацию в атмосфере, влияя на формирование облаков и ускоряя таяние снега и льда, хотя все эти последствия выходят за рамки их исследования.
Исследователи отметили, что существуют рентабельные технологические альтернативы факельному сжиганию, в том числе трубопроводы для сбора газа, маломасштабная утилизация газа и повторная закачка излишков обратно в землю. В то время как Агентство по охране окружающей среды (EPA) рассматривает правила по сокращению как выбросов метана, так и сжигания попутного газа, в настоящее время нет федеральных ограничений на широко распространенную практику сжигания в факелах, пишут они.
«Изначально мы не думали о публикации рецензируемой статьи, - сказал Чен. «Целевая группа по чистому воздуху попросила нас оценить это воздействие на здоровье, чтобы поддержать их пропаганду снижения вредного загрязнения от добычи нефти и газа. с новыми углами, которые следует учитывать в своих усилиях по минимизации воздействия загрязнения воздуха нефтью и газом».