Неорганизованные выбросы - это утечки и другие нерегулярные выбросы газов или паров из герметичной оболочки, такой как приборы, резервуары для хранения, трубопроводы, колодцы или другое оборудование, в основном в результате промышленной деятельности. Помимо экономической стоимости потерянных товаров, неорганизованные выбросы способствуют локальному загрязнению воздуха и могут нанести дополнительный вред окружающей среде. Обычные промышленные газы включают хладагенты и природный газ , а менее распространенные примеры - перфторуглероды , гексафторид серы и трифторид азота .
Большинство случаев неорганизованных выбросов незначительны, не оказывают немедленного воздействия и их трудно обнаружить. Тем не менее, из-за быстрого расширения деятельности даже самые строго регулируемые газы накапливаются за пределами промышленных предприятий и достигают измеримых уровней во всем мире. [1] Неорганизованные выбросы включают множество плохо изученных путей, по которым наиболее сильные и долгоживущие озоноразрушающие вещества и парниковые газы попадают в атмосферу Земли. [2]
В частности, наращивание различных техногенных галогенированных газов за последние несколько десятилетий приходится более 10% от радиационное воздействие которых приводит в глобальное изменение климата , как в 2020 году [3] Кроме того, продолжающаяся банковской малого большого количества этих газов в бытовых приборах, промышленных системах и заброшенном оборудовании по всему миру почти гарантировали их выбросы в будущем на многие годы вперед. [4] Неорганизованные выбросы ХФУ и ГХФУ от устаревшего оборудования и технологических процессов продолжали препятствовать восстановлению стратосферного озонового слоя с тех пор, как большая часть производства была запрещена в соответствии с международным Монреальским протоколом . [5]
Подобные унаследованные проблемы продолжают создаваться во все возрастающих масштабах с добычей ископаемых углеводородов , включая сброс газа и летучие выбросы газа из угольных шахт, нефтяных скважин и газовых скважин. [6] Экономически истощенные шахты и скважины могут быть заброшены или плохо загерметизированы, в то время как должным образом выведенные из эксплуатации предприятия могут испытывать увеличение выбросов в результате отказов оборудования или земных нарушений. Системы спутникового мониторинга начинают разрабатываться и разворачиваться для помощи в выявлении крупнейших источников излучения, иногда называемых сверхизлучателями. [7] [8]
Инвентаризация выбросов
Подробная инвентаризация выбросов парниковых газов в результате добычи нефти и газа в Канаде за 2000 год показала, что утечки неконтролируемого оборудования имели потенциал глобального потепления, эквивалентный выбросу 17 миллионов метрических тонн диоксида углерода , или 12 процентов всех выбросов парниковых газов. по сектору, [9] в то время как другой отчет оценивает неорганизованные выбросы в 5,2% мировых выбросов парниковых газов в 2013 году. [10] Сброс природного газа, сжигание в факелах , аварийные выбросы и потери при хранении составили еще 38%.
Неорганизованные выбросы представляют собой другие риски и опасности. Выбросы летучих органических соединений , такие как бензол из нефтеперерабатывающих и химических заводов создают долгосрочный риск для здоровья работников и местных общин. В ситуациях, когда большое количество легковоспламеняющихся жидкостей и газов содержится под давлением, утечки также увеличивают риск возгорания и взрыва.
Оборудование под давлением
Утечки из технологического оборудования, находящегося под давлением, обычно происходят через клапаны , трубные соединения , механические уплотнения или сопутствующее оборудование. Неорганизованные выбросы также происходят из источников 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 с обнаружением и устранением некоторых утечек неконтролируемые выбросы могут составлять значительную долю от общего объема выбросов. Хотя количество просочившихся газов может быть небольшим, газы, оказывающие серьезное воздействие на здоровье или окружающую среду, могут вызвать серьезную проблему.
Обнаружение и ремонт
Чтобы минимизировать и контролировать утечки на технологических объектах, операторы проводят регулярные работы по обнаружению утечек и ремонту. Регулярные проверки технологического оборудования с помощью газоанализаторов могут использоваться для выявления утечек и оценки скорости утечки, чтобы принять решение о соответствующих корректирующих действиях. Правильное текущее обслуживание оборудования снижает вероятность утечек.
Из-за технических трудностей и затрат, связанных с обнаружением и количественной оценкой фактических летучих выбросов на объекте или объекте, а также из-за изменчивости и прерывистого характера потоков выбросов, восходящие оценки, основанные на стандартных коэффициентах выбросов , обычно используются для целей годовой отчетности.
Новые технологии
В стадии разработки находятся новые технологии, которые могут произвести революцию в обнаружении и мониторинге летучих выбросов. Одна технология, известная как лидар дифференциальной абсорбции (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 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, которые ранее сообщались с использованием подхода с использованием коэффициента выбросов. Неорганизованные выбросы были эквивалентны 0,17% от объема нефтепереработки. [11]
Портативные камеры для визуализации утечек газа - это также новая технология, которую можно использовать для улучшения обнаружения и устранения утечек, что приводит к сокращению неконтролируемых выбросов. В камерах используется технология инфракрасного изображения для создания видеоизображений, на которых можно четко идентифицировать невидимые газы, выходящие из источников утечки.
Типы
Натуральный газ
Неорганизованные выбросы газа - это выбросы газа (обычно природного газа , который содержит метан ) в атмосферу или подземные воды [12], которые возникают в результате деятельности нефтегазовой отрасли . Большинство выбросов является результатом потери целостности скважины из-за плохо герметичной обсадной колонны из-за геохимически нестабильного цемента . [13] Это позволяет газу выходить через саму скважину (известный как дренажный поток на поверхности обсадной колонны) или через боковую миграцию вдоль соседних геологических формаций (известную как миграция газа). [13] Приблизительно 1-3% случаев утечки метана в нетрадиционных нефтяных и газовых скважинах вызваны несовершенными уплотнениями и ухудшением качества цемента в стволах скважин. [13] Некоторые утечки также являются результатом утечек в оборудовании, практики преднамеренного сброса давления или случайных утечек во время обычных операций по транспортировке, хранению и распределению. [14] [15] [16]
Выбросы можно измерить с помощью наземных или бортовых методов. [13] [14] [17] В Канаде , нефтяной и газовой промышленности , как полагают, является самым большим источником парниковых газов и выбросов метана , [18] и около 40% выбросов Канады происходят из Альберты . [15] Компании в основном сообщают о выбросах. Alberta Energy Регулятор ведет базу данных по скважинам , выпускающих неорганизованные выбросы газов в Альберте, [19] и Британская Колумбия Нефть и Газ Комиссия ведет базу данных негерметичных скважин в Британской Колумбии . До 2010 года в Британской Колумбии не требовались испытания скважин во время бурения, и с тех пор 19% новых скважин сообщали о проблемах с утечками. Это число может быть заниженным, как показали полевые исследования, проведенные Фондом Дэвида Судзуки . [12] Некоторые исследования показали, что от 6 до 30% скважин страдают от утечки газа. [17] [19] [20] [21]
Канада и Альберта имеют планы по сокращению выбросов, что может помочь в борьбе с изменением климата . [22] [23] Затраты, связанные с сокращением выбросов, очень зависят от местоположения и могут широко варьироваться. [24] 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 климатическую углеродную обратную связь [25] [ 26] [19] Кроме того, это приводит к увеличению концентрации диоксида углерода за счет его окисления с помощью водяного пара . [27]Смотрите также
- Газовый факел
- Парниковый газ
- Утечки
- Летучие органические соединения
- Неорганизованные выбросы газа
Рекомендации
- ^ «Индикаторы изменения климата: атмосферные концентрации парниковых газов» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 24 февраля 2021 .
- ^ Тибо Лаконде (2018). «Неорганизованные выбросы: слепое пятно в борьбе с изменением климата» . www.climate-chance.org . Проверено 24 февраля 2021 .
- ^ Батлер Дж. И Монцка С. (2020). «Годовой индекс парниковых газов NOAA (AGGI)» . Лаборатория глобального мониторинга NOAA / Исследовательские лаборатории системы Земля.
- ^ Симмондс, П.Г., Ригби, М., Мэннинг, А.Дж., Парк, С., Стэнли, К.М., МакКаллох, А., Хенн, С., Грациози, Ф., Майоне, М., и 19 других (2020) " Возрастающая нагрузка на атмосферу парникового газа гексафторида серы (SF 6 ) ». Атмос. Chem. Phys. , 20 : 7271–7290. DOI : 10,5194 / ACP-20-7271-2020
- ^ МакГрат, Мэтт (09.07.2018). «Китайская газовая пена - ключ к загадке озона» . BBC News . Проверено 24 февраля 2021 .
- ^ «Метановый трекер - Анализ» . Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-11-01 . Проверено 24 февраля 2021 .
- ^ Мишель Льюис (18 декабря 2019 г.). «Новая спутниковая технология обнаруживает утечку газа из Огайо, выбросившую 60 тыс. Тонн метана» . Электрек . Проверено 24 февраля 2021 .
- ^ Джон Фиалка (2018-03-09). «Познакомьтесь со спутником, который может точно определить утечки метана и углекислого газа» . Scientific American . Проверено 24 февраля 2020 .
- ^ Clearstone Engineering (1994). «Национальная инвентаризация парниковых газов (ПГ), критериев выбросов загрязняющих веществ в воздух (CAC) и сероводорода (H2S) в нефтегазовой отрасли, том 1, Обзор инвентаризации выбросов парниковых газов») . Канадская ассоциация производителей нефти: т . Проверено 10 декабря 2008 . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь )[ постоянная мертвая ссылка ] - ^ https://www.c2es.org/content/international-emissions/
- ^ Чемберс, Аллан; Тони Вуттон; Ян Монкрифф; Филип Маккриди (август 2008 г.). «Прямое измерение летучих выбросов углеводородов нефтеперерабатывающим заводом». Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами . 58 (8): 1047–1056. DOI : 10.3155 / 1047-3289.58.8.1047 . PMID 18720654 . S2CID 1035294 .
- ^ а б Визен, Джошуа; Шесно, Ромен; Верринг, Джон; Вендлинг, Жиль; Бодрон, Поль; Барбекот, Флоран (01.10.2017). «Портрет утечки нефти и газа в стволе скважины на северо-востоке Британской Колумбии, Канада» . GeoOttawa2017 .
- ^ а б в г Кэхилл, Аарон Дж .; Steelman, Colby M .; Форд, Оленька; Кулойо, Олукайоде; Руфф, С. Эмиль; Майер, Бернхард; Майер, К. Ульрих; Строус, Марк; Райан, М. Кэтрин (27 марта 2017 г.). «Подвижность и стойкость метана в подземных водах в полевом эксперименте с контролируемым высвобождением». Природа Геонауки . 10 (4): 289–294. Bibcode : 2017NatGe..10..289C . DOI : 10.1038 / ngeo2919 . ISSN 1752-0908 .
- ^ а б Caulton, Dana R .; Шепсон, Пол Б .; Санторо, Рене Л .; Спаркс, Джед П .; Ховарт, Роберт В .; Ingraffea, Anthony R .; Камбализа, Мария О.Л .; Суини, Колм; Карион, Анна (29.04.2014). «На пути к лучшему пониманию и количественной оценке выбросов метана при разработке сланцевого газа» . Труды Национальной академии наук . 111 (17): 6237–6242. Bibcode : 2014PNAS..111.6237C . DOI : 10.1073 / pnas.1316546111 . ISSN 0027-8424 . PMC 4035982 . PMID 24733927 .
- ^ а б Lopez, M .; Шервуд, О.А.; Dlugokencky, EJ; Kessler, R .; Giroux, L .; Уорти, DEJ (июнь 2017 г.). «Изотопные сигнатуры антропогенных источников CH 4 в Альберте, Канада» . Атмосферная среда . 164 : 280–288. Bibcode : 2017AtmEn.164..280L . DOI : 10.1016 / j.atmosenv.2017.06.021 .
- ^ «Отчет ICF по кривой затрат на метан» . Фонд защиты окружающей среды . Март 2014 года . Проверено 17 марта 2018 .
- ^ а б Атертон, Эммалин; Риск, Дэвид; Фужер, Челси; Лавуа, Мартин; Маршалл, Алекс; Верринг, Джон; Уильямс, Джеймс П .; Миньоны, Кристина (2017). «Мобильное измерение выбросов метана от газовых разработок на северо-востоке Британской Колумбии, Канада» . Дискуссии по химии и физике атмосферы . 17 (20): 12405–12420. DOI : 10,5194 / ACP-2017-109 .
- ^ Джонсон, Мэтью Р .; Тайнер, Дэвид Р .; Конли, Стивен; Швицке, Стефан; Завала-Араиза, Даниэль (07.11.2017). «Сравнения аэрозольных измерений и инвентаризационные оценки выбросов метана в нефтегазовом секторе провинции Альберта» . Наука об окружающей среде и технологии . 51 (21): 13008–13017. Bibcode : 2017EnST ... 5113008J . DOI : 10.1021 / acs.est.7b03525 . ISSN 0013-936X . PMID 29039181 .
- ^ а б в Бачу, Стефан (2017). «Анализ утечек газа вдоль скважин в Альберте, Канада, с точки зрения парниковых газов - миграция газа за пределы обсадных труб». Международный журнал по контролю за парниковыми газами . 61 : 146–154. DOI : 10.1016 / j.ijggc.2017.04.003 .
- ^ Бутройд, И.М.; Миндаль, S .; Qassim, SM; Worrall, F .; Дэвис, Р.Дж. (март 2016 г.). «Неорганизованные выбросы метана из заброшенных, выведенных из эксплуатации нефтяных и газовых скважин» . Наука об окружающей среде в целом . 547 : 461–469. Bibcode : 2016ScTEn.547..461B . DOI : 10.1016 / j.scitotenv.2015.12.096 . PMID 26822472 .
- ^ А. Инграффеа, Р. Санторо, С.Б. Шонкофф, Целостность ствола скважины: механизмы отказа, исторические записи и анализ скорости. Исследование Hydraul Агентства по охране окружающей среды. Фракт. Напиток с потенциальным воздействием. Водный ресурс . 2013 Тех. Работа. Настоящее время. Well Constr. Субсерфинг. Модель. (2013) (доступно по адресу http://www2.epa.gov/hfstudy/2013-technical-workshop-presentations-0)
- ^ Правительство Альберты (2015). «План климатического лидерства» . Проверено 17 марта 2018 .
- ^ Панканадская рамочная программа по экологически чистому росту и изменению климата: план Канады по борьбе с изменением климата и развитию экономики . Канада. Окружающая среда и изменение климата Канада. Гатино, Квебек. 2016. ISBN. 9780660070230. OCLC 969538168 .CS1 maint: другие ( ссылка )
- ^ Маннингс, Клейтон; Крупник, Алан Дж. (10.07.2017). «Сравнение политик по сокращению выбросов метана в секторе природного газа» . Ресурсы для будущего . Проверено 17 марта 2018 .
- ^ Myhre, G .; Shindell, D .; Bréon, F.-M .; Collins, W .; и другие. (2013). «Глава 8: Антропогенное и естественное радиационное воздействие» (PDF) . ОД5 МГЭИК РГ1 2013 г. . С. 659–740.
- ^ Etminan, M .; Myhre, G .; Highwood, EJ; Сияй, КП (2016-12-28). «Радиационное воздействие двуокиси углерода, метана и закиси азота: значительный пересмотр радиационного воздействия метана» . Письма о геофизических исследованиях . 43 (24): 2016GL071930. Bibcode : 2016GeoRL..4312614E . DOI : 10.1002 / 2016GL071930 . ISSN 1944-8007 .
- ^ Myhre; Шинделл; Бреон; Коллинз; Fuglestvedt; Хуанг; Кох; Ламарк; Ли; Мендоса; Накадзима; Робок; Стивенс; Такемура; Чжан (2013). «Антропогенное и естественное радиационное воздействие» . В Стокере; Цинь; Платтнер; Тиньор; Аллен; Boschung; Науэльс; Ся; Бекс; Мидгли (ред.). Изменение климата 2013: основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Издательство Кембриджского университета.
Внешние ссылки
- Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК 2006 г. (см. Раздел 4.2).