Неконтролируемые выбросы — это утечки и другие нерегулярные выбросы газов или паров из герметичных емкостей, таких как приборы, резервуары для хранения, трубопроводы, скважины или другие части оборудования, в основном в результате промышленной деятельности. Помимо экономической стоимости потерянных товаров, неконтролируемые выбросы способствуют локальному загрязнению воздуха и могут нанести дополнительный вред окружающей среде. Обычные промышленные газы включают хладагенты и природный газ , в то время как менее распространенными примерами являются перфторуглероды , гексафторид серы и трифторид азота .
Большинство случаев неконтролируемых выбросов незначительны, не оказывают немедленного воздействия и их трудно обнаружить. Тем не менее, из-за быстро расширяющейся деятельности даже самые строго регулируемые газы накапливаются за пределами промышленных выработок и достигают измеримых уровней во всем мире. [1] Неконтролируемые выбросы включают в себя множество плохо изученных путей, по которым наиболее мощные и долгоживущие вещества, разрушающие озоновый слой , и парниковые газы попадают в атмосферу Земли. [2]
В частности, накопление различных искусственных галогенированных газов за последние несколько десятилетий вносит более 10% радиационного воздействия , которое является движущей силой глобального изменения климата по состоянию на 2020 год. [3] Более того, продолжающееся накопление малых и больших количеств этих газов в бытовых приборах, промышленных системах и заброшенном оборудовании по всему миру практически гарантировало их будущие выбросы на многие годы вперед. [4] Неконтролируемые выбросы ХФУ и ГХФУ от устаревшего оборудования и технологических процессов продолжали препятствовать восстановлению стратосферного озонового слоя в годы, прошедшие с тех пор, как большая часть производства была запрещена в соответствии с международным Монреальским протоколом . [5]
Похожие проблемы наследия продолжают создаваться во все возрастающих масштабах при добыче ископаемых углеводородов , включая выбросы газа и неконтролируемые выбросы газа из угольных шахт, нефтяных скважин и газовых скважин. [6] Экономически истощенные шахты и скважины могут быть заброшены или плохо запечатаны, в то время как должным образом выведенные из эксплуатации объекты могут испытывать увеличение выбросов после отказов оборудования или нарушений земной поверхности. Системы спутникового мониторинга начинают разрабатываться и развертываться для помощи в идентификации крупнейших источников выбросов, иногда называемых супер-излучателями. [7] [8]
Подробный перечень выбросов парниковых газов в результате деятельности по добыче нефти и газа в Канаде за 2000 год показал, что утечки из неконтролируемого оборудования имеют потенциал глобального потепления, эквивалентный выбросу 17 миллионов метрических тонн углекислого газа , или 12 процентов всех парниковых газов, выбрасываемых сектором, [9] в то время как другой отчет оценил неконтролируемые выбросы в 5,2% от мировых выбросов парниковых газов в 2013 году. [10] Выбросы природного газа, сжигание в факелах , случайные выбросы и потери при хранении составили еще 38 процентов. [ необходима ссылка ]
Неконтролируемые выбросы представляют другие риски и опасности. Выбросы летучих органических соединений, таких как бензол, с нефтеперерабатывающих и химических заводов представляют долгосрочный риск для здоровья рабочих и местных сообществ. В ситуациях, когда большие объемы легковоспламеняющихся жидкостей и газов содержатся под давлением, утечки также увеличивают риск пожара и взрыва.
Утечки из оборудования, работающего под давлением, обычно происходят через клапаны , трубные соединения , механические уплотнения или связанное с ними оборудование. Неконтролируемые выбросы также происходят в источниках испарения, таких как пруды для очистки сточных вод и резервуары для хранения . Из-за огромного количества потенциальных источников утечек на крупных промышленных предприятиях и трудностей в обнаружении и устранении некоторых утечек неконтролируемые выбросы могут составлять значительную долю от общего объема выбросов. Хотя количество утечек газов может быть небольшим, газы, которые оказывают серьезное воздействие на здоровье или окружающую среду, могут вызвать значительную проблему.
Методы мониторинга линии ограждения включают использование пробоотборников и детекторов, расположенных на линии ограждения объекта. Для предоставления данных о неконтролируемых выбросах объекта используются несколько типов устройств, включая пассивные пробоотборники с сорбционными трубками и датчики "SPod", которые предоставляют данные в режиме реального времени. [11]
Для минимизации и контроля утечек на технологических объектах операторы регулярно проводят мероприятия по обнаружению и ремонту утечек. Регулярные проверки технологического оборудования с помощью газоанализаторов могут использоваться для выявления утечек и оценки скорости утечки с целью принятия решения о соответствующих корректирующих мерах. Правильное плановое техническое обслуживание оборудования снижает вероятность утечек.
Из-за технических сложностей и затрат на обнаружение и количественную оценку фактических неконтролируемых выбросов на участке или предприятии, а также изменчивости и прерывистого характера интенсивности потока выбросов, для целей ежегодной отчетности обычно используются оценки «снизу вверх», основанные на стандартных коэффициентах выбросов .
Разрабатываются новые технологии, которые могут произвести революцию в обнаружении и мониторинге неконтролируемых выбросов. Одна из технологий, известная как лидар дифференциального поглощения (DIAL), может использоваться для дистанционного измерения профилей концентрации углеводородов в атмосфере на расстоянии до нескольких сотен метров от объекта. DIAL используется для обследований нефтеперерабатывающих заводов в Европе уже более 15 лет. Пилотное исследование, проведенное в 2005 году с использованием DIAL, показало, что фактические выбросы на нефтеперерабатывающем заводе были в пятнадцать раз выше, чем те, о которых сообщалось ранее с использованием подхода с коэффициентом выбросов. Неконтролируемые выбросы были эквивалентны 0,17% от пропускной способности нефтеперерабатывающего завода. [12]
Портативные камеры для обнаружения утечек газа также являются новой технологией, которая может быть использована для улучшения обнаружения и устранения утечек, что приводит к сокращению неконтролируемых выбросов. Камеры используют технологию инфракрасной визуализации для создания видеоизображений, на которых можно четко идентифицировать невидимые газы, выходящие из источников утечек.
Неорганизованные выбросы газа — это выбросы газа (обычно природного газа , содержащего метан ) в атмосферу или грунтовые воды [13] , которые возникают в результате добычи нефти, газа или угля . [14] В 2016 году эти выбросы, при пересчете на эквивалентное воздействие углекислого газа , составили 5,8% всех мировых выбросов парниковых газов . [14]
Большинство неконтролируемых выбросов являются результатом потери целостности скважины из-за плохо запечатанных обсадных труб из-за геохимически нестабильного цемента . [15] Это позволяет газу выходить через саму скважину (известно как вентиляционный поток через поверхностную обсадную трубу) или через боковую миграцию вдоль соседних геологических формаций (известно как миграция газа). [15] Примерно 1-3% случаев утечки метана в нетрадиционных нефтяных и газовых скважинах вызваны несовершенными уплотнениями и ухудшением качества цемента в стволах скважин. [15] Некоторые утечки также являются результатом утечек в оборудовании, преднамеренных методов сброса давления или случайных выбросов во время обычных операций по транспортировке, хранению и распределению. [16] [17] [18]
Выбросы можно измерить с помощью наземных или воздушных методов. [15] [16] [19] В Канаде нефтегазовая промышленность считается крупнейшим источником выбросов парниковых газов и метана , [20] и примерно 40% выбросов Канады происходят из Альберты . [17] Выбросы в основном сообщаются компаниями самостоятельно. Alberta Energy Regulator ведет базу данных по скважинам, выпускающим неконтролируемые выбросы газа в Альберте, [21] а British Columbia Oil and Gas Commission ведет базу данных по утечкам скважин в Британской Колумбии . Тестирование скважин во время бурения не требовалось в Британской Колумбии до 2010 года, и с тех пор 19% новых скважин сообщили о проблемах с утечками. Это число может быть заниженной оценкой, как предполагают полевые работы, проведенные David Suzuki Foundation . [13] Некоторые исследования показали, что диапазон от 6 до 30% скважин страдает от утечки газа. [19] [21] [22] [23]
Канада и Альберта планируют политику по сокращению выбросов, которая может помочь в борьбе с изменением климата . [24] [25] Расходы, связанные с сокращением выбросов, сильно зависят от местоположения и могут значительно различаться. [26] Метан оказывает большее влияние на глобальное потепление, чем углекислый газ , поскольку его радиационная сила в 120, 86 и 34 раза больше, чем у углекислого газа, если рассматривать временные рамки в 1, 20 и 100 лет (включая Climate Carbon Feedback [27] [28] [21] Кроме того, он приводит к увеличению концентрации углекислого газа за счет его окисления водяным паром . [29]{{citation}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ). Веб-сайт рабочей группы 1 по изменению климата 2013 г.