Чем опасен прорыв газопровода на морском дне

В конце сентября, по не установленным пока причинам, возникли утечки на газопроводах «Северный поток». Многие издания и пользователи интернета уже подробно проанализировали (и продолжают обсуждать), каковы политические и экономические последствия этого инцидента. В свою очередь, Naked Science постарается оценить, чем обернется происшествие с точки зрения безопасности судоходства и экологии, а также есть ли шанс на восстановление подводных трубопроводов.

Что же произошло? В течение дня 26 сентября в исключительной экономической зоне Дании северо-восточнее острова Борнхольм произошло несколько мощных 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 использовались из-за сложившейся геополитической обстановки, но в них находился газ под давлением. Оба «Северных потока» представляют собой пары «ниток», каждая из которых составлена примерно из сотни тысяч сегментов трубы внутренним диаметром около 1150 миллиметров. Снаружи они покрыты бетонной рубашкой, толщина стальных стенок варьируется от трех до четырех сантиметров — наибольшая на российской стороне, наименьшая на германской, где давление уже падает. При расчетном рабочем давлении до 22 мегапаскалей газопровод должен был выдержать вес затопленного корабля. На момент написания статьи подтверждены повреждения трех «ниток», четвертая пока цела. Утечки произошли на глубинах, не превышающих 100 метров.

Что именно произошло с «Северными потоками», еще предстоит установить в ходе расследования. Их пообещали провести сразу несколько заинтересованных сторон, включая Россию. Основная версия — диверсия, и вопрос лишь в том, кто ее провел. Тем не менее непредвиденный выброс огромных объемов газа (не только парникового, но и легко воспламеняющегося) не может быть безопасным и пройти без последствий для экологии, судоходства и самого газопровода.

Временный балтийский Бермудский треугольник

Насыщение воды пузырьками газа резко снижает ее плотность и силу поверхностного натяжения. Из-за этого суда, попавшие в зону выхода газов на морскую поверхность, 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, основной компонент природного газа, вдвое легче воздуха, но поднимается вверх он не молниеносно. Это означает, что над местом его выхода на поверхность воды возможно образование факела. Это вторая причина, по которой вокруг утечек объявлены зоны безопасности радиусом пять морских миль. Однако на судоходство они влияют не сильно. Правда, пока совершенно не ясно, на какой срок эти акватории будут закрыты, поскольку газ может выходить из трубопровода долго — до двух недель.

Будущее газопровода

Наиболее понятная проблема из всех — инженерная. Вероятность полного выхода из строя газопроводов очень велика. Дело в том, что антикоррозионное покрытие, защищающее трубы от воздействия морской воды, нанесено только на внешнюю их поверхность под бетонной рубашкой. Изнутри секции, из которых составлены «Северные потоки», покрыты только антифрикционным составом. Как только давление в трубах упадет ниже определенной величины, в них начнет поступать вода. А как только большая часть газа выйдет — она заменит его полностью.

Какое-то время антифрикционное покрытие сможет защитить сталь от коррозии, но, если ремонт не выполнить быстро, газопровод обречен. Беда в том, что даже оценить повреждения невозможно, пока объемы утечек не упадут до совсем незначительных. Из-за риска потери плавучести и возможного возгорания ремонтные суда к месту аварии подойти не могут. Кроме того, восстановление газопровода может забуксовать из-за политической обстановки. В итоге даже когда целостность труб смогут восстановить физически, может оказаться, что вероятность возникновения коррозии слишком высока. Тогда эксплуатацию «Северных потоков» попросту запретят окончательно по соображениям безопасности.

По наиболее оптимистичным оценкам, технически газопроводы 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

С точки зрения воздействия на окружающую среду, утечки из газопроводов несут сразу две угрозы. Одна — кратковременная, для морской флоры и фауны, вторая — отсроченная, связана с глобальным потеплением.

Сильнее всего метан влияет на рыб, для них он — токсичен. При концентрациях выше миллиграмма на литр рыбы «пьянеют»: в течение нескольких секунд сначала проявляют возбуждение, затем дезориентацию в пространстве. Если воздействие продолжается более 15 минут, большинство видов обречены на смерть через день-два. К счастью, уже при концентрациях порядка 0,02-0,05 миллиграмма на литр, метан становится заметен для рыб. Обычно они стараются избегать воды с высоким содержанием метана, но быстрый мощный поток пузырьков во время утечки из газопровода может стать ловушкой.

Попадая в организм рыб, метан повреждает их жабры, хеморецепторы, кожу и глаза. Также он заполняет плавательный пузырь, из-за чего теряется контроль над плавучестью. Похожие эффекты метан оказывает на моллюсков. Планктон гораздо более стоек: для него смертельны 2-5 миллиграммов метана на литр воды.

В целом можно сказать, что утечка из газопровода совершенно точно не является живительным подарком для морских обитателей, но и выдающейся катастрофой ее никак не назвать. Какое-то количество рыб, моллюсков и планктона пострадает, но долгосрочных последствий для флоры и фауны быть не должно.

Глобальное потепление

Насчет влияния попавших в атмосферу сотен тысяч тонн содержимого «Северных потоков» на климат европейское сообщество обеспокоено всерьез. Дело в том, что метан — гораздо более сильный парниковый газ, чем пресловутая углекислота. 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 означает, что косвенные эффекты от наличия дополнительного метана в атмосфере сказываются более продолжительное время, чем сам газ присутствует в ней.

Учитывая разброс в оценках влияния метана на глобальное потепление, довольно трудно подсчитать долгосрочные эффекты от утечек на «Северных потоках». Кроме того, пока не до конца понятны объемы попавшего в атмосферу газа. Первичные данные, которые точно будут скорректированы позднее, таковы: в начале утечек (когда давление в газопроводе было максимальным) из брешей в трубах выходило порядка 500 тонн метана в час. Объем находившегося в магистрали газа — 300 миллионов кубометров, но справедливости ради стоит сказать, что источник не уточнил, касается это только «Северного потока — 2» или обоих газопроводов.

Суммарные выбросы метана в атмосферу превысят 200 тысяч тонн. Для сравнения: по влиянию на климат это эквивалентно 20 годам езды 5,48 миллиона среднестатистических американских машин. Или — почти трети годовых выбросов всей датской экономики. К слову, поскольку инцидент произошел в исключительной экономической зоне Дании, именно эта страна имеет все шансы понести экологическое бремя утечек парникового газа.

Насколько это серьезно

С одной стороны, всеобщая озабоченность глобальным потеплением существует не на пустом месте. Последствия всемирного изменения климата трудно предсказуемы и могут быть катастрофичными. Хотя позитивные эффекты от этого явления тоже будут (и даже наблюдаются на протяжении XX века), однозначного ответа на вопрос, перевесят они негативные последствия или нет, пока не найдено. В этом свете лишние двести килотонн мощного парникового газа в атмосфере печалят: это 0,035% общемировых годовых выбросов метана за считанные дни. Кажется, совсем немного, но это результат единичного события.

В то же время нельзя сказать, что флуктуации выбросов метана — что-то необычное, а само явление экстраординарно для океана. На морском дне по всему миру хранятся залежи клатратов (гидратов) метана — «горючего льда». Это соединения воды с метаном, возникающие при низких температурах и высоком давлении. Иногда по стечению обстоятельств они распадаются, и в результате газ попадает в воду. Аналогичные процессы идут в регионах, где тает вечная мерзлота. Иными словами, метан попадает в атмосферу через воду постоянно, однако этот источник не является самым крупным. 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

По всем признакам утечки на «Северных потоках» войдут в историю если не как самые крупные, то как одни из крупнейших антропогенных разовых выбросов. При этом самый негативный эффект они будут иметь на судьбу собственно самих газопроводов. Финансовые потери тоже будут впечатляющими. А вот судоходство от этого инцидента пострадало не слишком сильно. Экологические последствия тоже почти наверняка не будут катастрофическими.

Василий Парфенов