Спутник помог обнаружить крупную утечку метана из Пермского бассейна

Спутник Sentinel-5 Precursor помог установить, что повышение концентрации метана в нижних слоях атмосферы над южными штатами США вызвано утечкой из Пермского нефтегазоносного бассейна. Доступ к этому объекту для экологических исследований затруднен по юридическим причинам, но точные данные спутниковых наблюдений позволили обойтись без прямого отбора проб. Порядка 4,6 процентов природного газа, добываемого из Пермского бассейна, теряется, загрязняя воздух и подвергая риску здоровье местного населения и равновесие экосистем. В качестве причин авторы статьи, опубликованной в журнале Science Advances, называют недостаточно развитую инфраструктуру нефтедобычи и рекомендуют отказаться от факельного метода сжигания попутного газа ввиду его серьезной экологической опасности.

Потенциал воздействия метана на парниковый эффект в 28-34 раза выше, чем у CO2. Его экологическая опасность заключается также в том, что он является предшественником крайне токсичного тропосферного озона. Добыча природной нефти практически всегда сопровождается утечками попутного нефтяного газа, который представляет собой метан в смеси с другими углеводородами. Газ, поступающий под высоким давлением, люди собирают и используют, но при давлении менее пяти бар этот процесс затрудняется и становится нерентабельным. Зачастую такой газ просто сжигают на факельных установках, хотя природоохранные организации так делать не рекомендуют. 

В России, к примеру, нефтедобывающие компании обязаны сжигать не более 5 процентов попутного газа, но в 2016 году сожгли приблизительно 12,4×106 тонн, что составляет не менее 14 процентов (впрочем, крупные утечки обнаружены не были). К 2017 году ситуация улучшилась, и многие российские компании смогли достичь требуемых показателей.

Самым крупным месторождением нефти и газа в Северной Америке является Пермский бассейн, расположенный в штатах Техас, Нью-Мексико и Оклахома — там добывается более 30 процентов сырой нефти и 10 процентов природного газа в США. Экологический мониторинг этого бассейна затруднен: законодательство соседних штатов в области защиты окружающей среды и имущественных прав значительно отличается, и во многих местах отбирать пробы невозможно.

Ученые под руководством Юйчжуна Чжана (Yuzhong Zhang) из Гарварда в 2018 году анализировали данные, поступающие со спутника Sentinel-5 Precursor. Этот спутник оборудован TROPOMI — инструментом мониторинга тропосферы, который определяет концентрации озона, оксидов серы и азота, метана, угарного газа и формальдегида в воздухе. Специалисты заметили повышение концентрации метана над южной территорией США и предположили, что эта эмиссия может свидетельствовать об утечке из Пермского бассейне.

Скорость потока метана из Пермского бассейна (красная область слева - суббассейн Делавера, красная область справа - суббассейн Мидленда); по оси абсцисс — долгота, по оси ординат — широта, потемнение шкалы соответствует ускорению потока

Авторы исследования продолжили наблюдения, и в течение 11 месяцев с мая 2018 по март 2019 года зафиксировали суммарные выбросы метана из Пермского бассейна массой (2,7±0,5)×106 тонн. Это составляет 4,6 процента всего добываемого газа в этом бассейне и на 60 процентов превосходит средние утечки по другим месторождениям США. Таким количеством газа можно обеспечить семь миллионов домов в штате Техас.

A — сжигание метана факельным способом (измерено по исходящему теплу), В — эмиссия двуокиси азота, сопровождающая такое сжигание.

Ученые предполагают, что серьезная утечка метана и сопутствующее ей повышение концентрации диоксида азота происходят из-за недостаточно развитой инфраструктуры для сбора, обработки и транспортировки природного газа. Данные спутниковых наблюдений свидетельствуют о сжигании газа «грязным» факельным способом, который не может обеспечить полное разложение сопутствующих газов на нетоксичные соединения. При отсутствии необходимых мер по охране окружающей среды загрязнение будет продолжаться и повлечет за собой риски для здоровья населения и ущерб местным экосистемам.