воскресенье, 31 мая 2009 г.

Метан-топливо будущего или причина глобальной катастрофы?

Климат Земли грозит нам ещё большими неприятностями, нежели те, что он преподнёс в последние годы – катастрофические ураганы, бурные наводнения и жестокие засухи. Они, вероятно, будут повторяться всё чаще и станут разрушительнее. Продолжаться это будет до тех пор, пока человечество не найдёт способ значительно уменьшить содержание парниковых газов – углекислого газа и метана, разогревающих атмосферу. На протяжении ХХ столетия содержание метана в атмосфере практически удвоилось, поэтому «болотный газ» вызвал особый интерес ученых. Их интересует, растет ли его атмосферное содержание по вине человека, может ли метан со дна океанов подниматься на их поверхность, каким образом, и в каком количестве он попадает в атмосферу?
Начнем с цифр. Метан выделяется при разработке нефтяных месторождений (100 миллионов тонн ежегодно) и возделывании риса (50 миллионов), метановыми пузырьками бурлят сточные воды (20 миллионов), он улетучивается при сжигании отходов (30 миллионов) и хранении их на свалках (30 миллионов). Наконец, до 80 миллионов тонн метана ежегодно выделяют в атмосферу стада коров. Количество метана, выделяемого всем мировым поголовьем коров, сравнимо разве что с количеством выхлопных газов, выброшенных в атмосферу всеми автомобилями мира. Около 160 миллионов тонн метана образуется в результате естественных процессов, протекающих в природе, в основном в болотных топях. Особую тревогу вызывает положение в северных широтах, где выделение метана преобладает над его потреблением.



Чем сильнее будет прогреваться мерзлотный грунт, тем больше метана попадет в атмосферу. А ведь при глобальном потеплении именно в северных районах планеты изменения климата будут особенно велики. По оценкам его запасы значительно превышают запасы нефти, угля и природного газа, вместе взятые. Метан может стать основой энергетики будущего. А может стать причиной глобальной экологической катастрофы.


Альбом: Океанологи, робототехники


«Метановым папой» называют Анатолия Ивановича Обжирова его молодые сотрудники. В феврале заведующему лабораторией газогеохимии Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН им. В. И. Ильичева, доктору геолого-минералогических наук А.И. Обжирову исполнилось 65 лет. Ребята приготовили ему сюрприз: выпустили две газеты с поздравлениями и добрыми пожеланиями в стихах. Юбиляра изобразили почти в натуральную величину в венке из засушенных лавровых листьев из пакетика. В шутку, но с любовью. Доброе взаимное отношение чувствуется в атмосфере лаборатории. Из тринадцати сотрудников – семь – молодые специалисты-аспиранты. А еще – студенты, с третьего курса работающие в стенах ТОИ.

Основные направления деятельности. Факел бурлящий

Лаборатория газогеохимии занимается изучением газовых полей в различных средах: в воде, атмосфере, почве, осадках. Что дают эти исследования? Например, помогают в поиске нефтегазовых месторождений. Дело в том, что над месторождениями формируются аномальные поля «попутных» газов, основу которых составляет метан. Их изучение позволяет прогнозировать наличие или отсутствие месторождения. Первоначально методика поиска была опробована на суше, а затем получила подтверждение в поисках нефти и газа на шельфе Сахалина. Геофизики находили возможные нефтегазоносные структуры, а геохимики определяли: заполнены они веществом или нет. Свыше 80% прогнозных оценок подтвердились последующим бурением.
Другое направление деятельности лаборатории связано с изучением газов угольных месторождений. Кто не слышал о взрывах метана в шахтах? Сегодня ученые ищут пути возможного использования этих газов. То есть, как провести дегазацию, снизить опасность выработки углей, а газ использовать для нужд местного значения, к примеру, для теплиц. Кстати, при этом снижается экологическая нагрузка на окружающую среду.
Ну и, конечно, – изучение глобальных изменений климата. Быстрый рост ~ 1% в год концентрации метана в земной атмосфере может вести к потеплению атмосферы. Все парниковые газы сравнивают, как правило, с углекислым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы.
Наибольший интерес учёных вызывают арктические и дальневосточные моря в частности, Охотское море.



Последние лет семь несколько отделов ТОИ ДВО РАН участвуют в российско-германском проекте КОМЭКС, сотрудничая с коллегами из Научного центра ГЕОМАР (г. Киль). В этом проекте исследование метана – одно из приоритетных направлений. Можно сказать, что лаборатория газогеохимии «родоначальница» проекта, так как первая обнаружила выходы из донных отложений в воду пузырей (факела) метана на Сахалинском северо-восточном шельфе и склоне Охотского моря. Охотское море более девяти месяцев в году покрыто льдом, и поднимающийся со дна метан удерживается этим ледяным покровом, особенно в прибрежной полосе, где лед устойчив. Весной, когда лёд начинает таять, в атмосферу в считанные недели уходят огромные массы метана. Учитывая важность метана как парникового газа, следует очень внимательно изучить влияние этих сезонных выбросов на глобальный климат. Сейчас проект КОМЭКС завершен, но его результатами заинтересовались наши Дальневосточные соседи: японцы, корейцы. Совместно с ними лаборатория начала работать в совместном проекте ХАОС (CHAOS - Carbon Hydrate Acumulation in the Okhotsk Sea), предусматривающем проведение международных экспедиций в Охотском море.



Охотское море выбрано в качестве полигона прежде всего в связи с наличием в его донных осадках газогидратов. В экспедициях изучают процессы разрушения и образования газогидратов, геологические условия их залегания, объем потока метана из газогидратов в воду и из воды в атмосферу при их разрушении и влиянии их на окружающую среду, в том числе на морскую биоту.
Последние годы, а точнее пять-семь лет лаборатория активно занимается исследованием гидрата метана. Метангидрат выглядит как обычный серый хрупкий лёд. На ощупь – гладкий и холодный. Запаха не имеет, сгорает желтовато-синим пламенем. Метановый лед относится к так называемым «ящичным» соединениям. В них не возникает химических связей между молекулами метана и молекулами воды. Метан размещается в пустотах кристаллической решётки водяного льда. В ледовых пустотах одного кубометра метангидрата «запрятано» 164 кубометра газа. Для образования метангидрата необходимо наличие достаточного количества метана, воды, низкая температура и высокое давление. При давлении 30 атм. и температуре 00 С может из метана и воды образоваться газогидрат. При увеличении температуры устойчивость газогидрата сохраняется при увеличении давления. Источником метана могут быть биологические процессы разложения отмерших растительных и животных остатков в донных осадках, поставляемых реками и самой океанской водой (в том числе нефтегазовые залежи, газы угольных месторождений). По другому предположению Земля, сформировавшись из протопланетного облака, включила в свой состав изрядное количество метана. Он выделяется из магмы в процессе извержения вулканов, в зонах разломов между материковыми и океанскими плитами. Эти и другие источники метана образует скопления метангидрата на дне вблизи материковых берегов, начиная с глубин 300-500 метров. Метановые залежи на дне океана интересуют не только наших ученых. С ними активно сотрудничают коллеги из Германии, Японии, Кореи.



Интересно, что изучение газов позволяет сделать прогноз землетрясения. Собственно, сам прогноз на ближайшее время газогеохимики дать не могут. Но, проводя постоянные наблюдения газовых полей, смогут сказать: сейсмически стабильный сейчас период или же идет процесс сейсмотектонической активизации. Увеличение газовых потоков, изменение состава газов говорят об его активизации. Этот подход получил подтверждение после экспедиций в Охотском море, когда рост выделения метана завершился сильными землетрясениями на Сахалине (Нефтегорск, Углегорск) и Хоккайдо.

Средний возраст сотрудников лаборатории? Неестественный.

Анатолий Иванович родом с Урала, родился в Усть-Катаве, Челябинской области. Геолог по образованию, окончил в 1963 г. геологоразведочный факультет Томского политехнического института по специальности поиск нефти и газа и в этом же году молодым специалистом приехал во Владивосток. Работал в геологических экспедициях, на съемке. Был главным геологом экспедиции в Анадыре. Свою кандидатскую диссертацию на тему «Газы угольных месторождений Дальнего Востока» Анатолий Иванович защитил в Москве.
В 1977 году он стал сотрудником Тихоокеанского океанологического института, а в 1979 году в институте им была создана лаборатория газогеохимии. Одной из задач, стоящих перед ней был поиск нефти и газа в морях и на суше. Затем интерес лаборатории расширился: появилось экологическое газо-геохимическое и геолого-структурное направления. В 1996 году в Москве защитил докторскую диссертацию на тему: «Газогеохимические поля придонного слоя морей и океанов».
Анатолий Иванович понимал, что молодежь нужно как можно раньше привлекать к научной работе. Поэтому, когда его пригласили читать лекции в Дальневосточный государственный технический университет, охотно согласился. Он с удовольствием общался со студентами, увлекательно рассказывал о концентрации газов в атмосфере, их влиянии на изменение климата. Рассказывал об экологии: ведь газы – индикаторы загрязнения в разных средах. И обнаружил, что когда сам участвуешь в учебном процессе, молодые люди постепенно выбирают твое научное направление. Студенты приходили к нему на практику на третьем-четвертом курсах, писали под его руководством курсовые, дипломные проекты. И … оставались в ставшей родной лаборатории института. Сегодня их семь человек, трое ребят и четверо девушек, выпускники ДВГТУ. До сих пор никто не ушел. Хорошие ребята, говорит о них «метановый папа». Все они активно нарабатывают собственный опыт ученого, пополняя копилку знаний лаборатории.

Как там молодежь? Пищит от восторга или стонет от тяжелой работы?

Один из первых – Ренат Шакиров. Он уже защитил кандидатскую диссертацию 2 года назад. Портфель у него маленький, потому что в голове у него много держится, – шутит А.И. Обжиров. По рекомендации Анатолия Ивановича Ренат два года работал в Японии, в Центре по изучению газогидратов Технологического института, в городе Китами. Он делился наработанным в лаборатории опытом исследований газовых полей и газогидратов и, естественно, обогащался знаниями зарубежных коллег. Вернулся в лабораторию, остаться за границей не захотел. Сам Анатолий Иванович работал на Тайване в Национальном Тайваньском университете (г. Тайпей) полтора года, и хорошо знает плюсы и минусы жизни за границей. Не скрывает, что переживает, когда молодые ученые выезжают за рубеж, но правильным считает добиваться, чтобы они чувствовали себя профессионалами и уважаемыми людьми – как в своей стране, так и за рубежом. А «не пущать» – бесперспективное занятие.
Растущий специалист, очень активный и хороший парень Артем Агеев третий год работает в ТОИ. Окончил аспирантуру, завершает написание диссертации, которую планирует защитить этой осенью.
Владимир Дружинин. Сдал кандидатские экзамены, его диссертация проходит апробацию. Так что «на подходе» еще один кандидат наук.
Наталья Пестрикова пришла в лабораторию два года назад. Как нельзя лучше вошла в коллектив. На конкурсе «Лучший аспирант» второго года обучения Наташа стала первой – лучшей аспиранткой России в этом году. Подала она документы и на престижную стипендию Неправительственного экологического фонда имени В.И. Вернадского и выиграла ее.
Трое девушек – Олеся Яновская, Елена Коровицкая и Анна Веникова учатся в аспирантуре первый год. А еще Пестрикова и Коровицкая участвуют в учебном процессе: в ДВГТУ ведут практические занятия.
Студент-пятикурсник Андрей Яцук сейчас проходит дипломную практику и желает после защиты остаться в лаборатории. Трудности Андрея не пугают, считает, что упорством и терпением он все преодолеет.
А.И. Обжиров не просто руководит, он любит молодых, заботится о них, а они любят своего «метанового папу». По мнению Олеси Яновской то, что молодежь работает в лаборатории, прежде всего заслуга Анатолия Ивановича. Это удивительный человек, обаятельный мужчина, прекрасный научный руководитель. Он сумел увлечь всех своей работой, для него в этом смысл и цель жизни.
Молодые специалисты пока еще не обладают большим опытом исследовательской работы, но они уже «вписались» в общую работу научного коллектива. Они считают, что в ТОИ замечательный директор, поддерживающий молодежь. Аспирантам других институтов ДВО РАН есть чему завидовать. При институте строится дом для молодых семей. Академик Виктор Анатольевич Акуличев проводит дальновидную политику: к небольшой зарплате молодых специалистов доплачивают дополнительно только за то, что они молодые. Вероятно, не всем пожилым ученым это нравится, но у Института не будет будущего, если не удастся сохранить преемственность научного поиска и «связь времен» разрушится.
В последние часы прошлого года председатель правительства России Михаил Фрадков подписал судьбоносное для всего Дальневосточного федерального округа и Приморья постановление о строительстве нового трубопровода «Восточная Сибирь – Тихий океан». Суммарные инвестиционные затраты составят 11 миллиардов долларов, десятая часть из них пойдет на обеспечение экологических мероприятий по проекту. Трасса планируемого нефтепровода станет одной из самых длинных и сложных в мире. Нет сомнения, что специалисты лаборатории А.И. Обжирова будут востребованы как при проектировании, так и при эксплуатации нефтепровода. В скором времени появится новый институт нефти и газа при Дальневосточном государственном техническом университете. А недавно в ДВГТУ вышел приказ, в котором Анатолий Иванович Обжиров назначен заведующим кафедрой геологии нефти и газа. Счастлив тот, кто нужен людям.
18 июля 2005 года

Комментариев нет:

Отправить комментарий