Может ли надежная наука руководить использованием диспергентов во время подводных разливов нефти?

17 апреля 2012 г.

Институтом морских наук Вирджинии

Два года назад на этой неделе нефть начала течь со дна моря в Мексиканский залив после взрыва платформы Deepwater Horizon. В общей сложности катастрофа унесла жизни 11 человек, выбросила 4,9 миллиона баррелей сырой нефти и нанесла пока неуказанные последствия для морской жизни и экономики Персидского залива.

Теперь пара исследователей из Института морских наук Вирджинии использует годовой контракт на сумму 350 000 долларов США от Министерства внутренних дел США, чтобы проверить, можно ли использовать звуковые волны для определения размера капель нефти в подводных водах. может помочь в использовании химических диспергаторов во время ликвидации будущих разливов. Эти усилия также поддерживаются партнерством VIMS-Industry Partnership.

Химические диспергаторы традиционно наносятся на поверхность нефтяных пятен для получения более мелких капель, которые легче смешиваются вниз под действием турбулентности океана. Распространение через больший объем воды уменьшает непосредственную угрозу береговой линии и таким организмам, как морские птицы, морские млекопитающие и черепахи. Дисперсия также увеличивает площадь поверхности, доступную для бактериального распада.

Однако во время аварии на Deepwater нефтяная промышленность впервые выпустила диспергенты непосредственно в глубоководный выброс. Действительно, из 1,84 миллиона галлонов диспергентов, использованных во время разлива, 42% — 771 000 галлонов — были применены на устье скважины, на глубине 5067 футов под поверхностью. Идея заключалась в том, чтобы уменьшить как количество нефти, достигающей поверхности, так и количество диспергентов, которые необходимо применять.

Сегодня эффективность и безопасность применения этого глубоководного диспергента остается неизвестной, по крайней мере частично, из-за сложности мониторинга размера капель нефти в подводном шлейфе. Вот тут-то и приходит на помощь исследование VIMS.

Руководитель проекта Пол Панетта, ученый из Applied Research Associates, Inc. и адъюнкт-профессор VIMS, говорит: «Чтобы максимизировать биоразложение, диспергаторы предназначены для образования капель нефти диаметром менее 100 микрон. Но в настоящее время доступных инструментов нет. "Наша цель - разработать акустические методы для этой цели, предоставив лицам, занимающимся реагированием на разливы, возможность оценить эффективность диспергентов и определить, сколько им следует использовать".

Существуют инструменты для измерения размера капель в рассеянных нефтяных пятнах на поверхности моря и чуть ниже нее, включая ультрафиолетовые флуорометры и LISST (для лазерного рассеяния на месте и трансмиссометры). Однако эти оптические устройства плохо подходят для использования в сильно непрозрачных шлейфах нефти.

Акустические инструменты и методы предлагают многообещающую альтернативу. «Есть причина, по которой многие морские млекопитающие используют звук, а не зрение для связи на большие расстояния», — говорит член команды Карл Фридрихс, заведующий кафедрой физических наук и руководитель лаборатории прибрежной гидродинамики и динамики осадков в VIMS. «Свет в воде, не говоря уже о мутной воде, не может распространяться так далеко, как звуковые волны». Фридрихс отмечает, что акустические инструменты, как правило, менее хрупкие, чем их оптические аналоги, и лучше противостоят «биообрастанию» и высокому давлению морских глубин.

Панетта и Фридрихс провели первые эксперименты в рамках проекта в декабре 2011 года в резервуаре Ohmsett Wave Tank в Леонардо, штат Нью-Джерси, который служит Национальным исследовательским центром реагирования на разливы нефти и испытательным центром возобновляемой энергии Министерства внутренних дел США. Этот бетонный бассейн емкостью 2,6 миллиона галлонов — один из крупнейших волновых резервуаров в мире — имеет размеры 666 футов в длину, 65 футов в ширину и 11 футов в глубину. Он оснащен огромным поршнем для создания волн высотой до 3 футов, системой распределения и сбора масла, а также моторизованным мостом для развертывания инструментов.

Во время испытаний в Омсетте Панетта и Фридрихс сравнили характеристики оптических и акустических инструментов, взятых из их лабораторий в VIMS, передающих, принимающих и интерпретирующих звуковые волны и свет, отражающиеся от водной суспензии, состоящей из 20 частей нефти и 1 части диспергатора.