ГАЗОГИДРАТ МЕТАНА: ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ УГРОЗА СТАБИЛЬНОСТИ КЛИМАТА

 

 

Газогидраты – это нестехиометрические соединения клеточного типа природных газов с водой (клатраты, лат. clathratus – помещенный в клетку), образующие твердую фазу в определенных термобарических условиях. Внешне они схожи с рыхлым льдом или снегом. В стабильном состоянии они не способны перемещаться в недрах (рис.1).

Как образовался газогидрат метана?

 

Гидрат метана был получен с помощью анаэробного распада органического вещества в плейстоценовом периоде. Когда температура окружающей среды близка к тому, что вода замерзнет, и давление чрезвычайно высоко (26 атмосфер или больше), метан соединяется с водой и конденсируется в виде гидрата метана, который выглядит как сухой лед (рис.2).  Анализ предыдущих исследований газогидратов указывает на то, что формирование и возникновение гидрата газа зависит от температуры формирования, порового давления, химического состава газов, минерализацией поровой воды, наличием газа и воды. В свою очередь газ и вода мигрируют по каналам и осаждаются в породах коллекторах и закупориваются там.

 2

 

 

Где залегает газогидрат метана?

 

Огромные количества гидрата залегает на континенте и на морском дне (рис.3). Месторождения метана обнаружены вдоль внешних континентальных окраин, где имеется достаточный запас органического вещества и очень низкая температура воды. Перспективные запасы гидратов метана были обнаружены на Аляске, в Антарктиде, в канадской Арктике, Индии, на континентальном шельфе у берегов Японии, Нигерии, Южно-Китайского моря, Норвегии, Перу и Австралии. Наиболее перспективными для США являются Северный склон Аляски, хребет Блейка, и в Мексиканском заливе.

gazogidrat-3

 

 

Каковы запасы гидрата метана?

 

По общему мнению, ученых в настоящее время подсчитывается, что объем гидрата метана составляет 21 х 1015 м3. Эта оценка была сделана независимо друг от друга Квенволденом в 1988 и Макдональдом в 1990 годах.

По оценкам, в Сибири насчитывается около 1,400 миллиарда тонн метана газовых гидратов. Несмотря на то, что открыты месторождения в Антарктиде, объем газовых гидратов там не подсчитан. Там, как полагают, значительно больше гидрата метана чем в Арктике.

gazogidrat-4

На рисунке 4 показан запас газовых гидратов.

 

 

Чем газогидраты угрожают климату?

 

Замерзшая вода, содержащая в себе метан либо, уже начала таять, либо начнет таять из-за глобального потепления. Как только мерзлота растает, газ метан, который был в ловушке во льду выходит в атмосферу. Потепление океанов также вызывает процесс, который ведет к таянию мерзлоты на дне океанов.

Таяние вечной мерзлоты с последующим увеличением концентрации метана наблюдается учеными на Аляске, в Сибири и Арктике. Ученые также наблюдали утечки метана со дна океана у побережья Норвегии, которые, как полагают, происходят из-за недавнего потепления океана. Раньше считалось, что утечки метана со дна океана, при прохождении через воду, растворялись в воде и превращались в СО2 в результате химической реакции. Однако исследование по заказу Всемирного фонда дикой природы показало, что некоторая часть метана, выходящего с мелкой глубины арктического шельфа достигает атмосферы без растворения. В то время как большая часть метана растворяется в морской воде, прежде чем он достигнет атмосферы, проявление метана является эпизодическим и непредсказуемым, но иногда также возможен и более энергичный отток метана в атмосферу (рис.5) .

Отложенный более 100 лет, метан является в 25 раз более мощным, чем CO2, также он находится в атмосфере около 12 лет. Межправительственная группа экспертов по изменению климата ставит отметку 72 метану как потенциалу глобального потепления эта величина в 100 раз больше СО2. Согласно группе экспертов метан классифицируется как длительное атмосферное загрязнение. Однако выбросы метана продолжают нагревание и спустя 12 лет, потому что это время жизни связано с атмосферным окислением других парниковых газов, в частности, водяного пара и СО2. Если метан высвобождается из-за таяния вечной мерзлоты, то он будет накапливаться в атмосфере быстрее, чем он превращается в CO2 и, следовательно, атмосферная концентрация метана возрастет. Считается, что если 10% метана, хранящегося в вечной мерзлоте будет выпущен, то он будет иметь эффект, похожий на десятикратное увеличение СО2.

Внезапное потепление будет происходить, если концентрация метана, или CO2, увеличится внезапно, это в свою очередь вызовет дальнейшее таяние вечной мерзлоты и выпуска еще более древних отложений метана, что приведет к еще большему усилению глобального потепления. Это явление известно, как «положительная обратная связь». Даже если метан накапливается с более медленными темпами, он все равно будет усиливать глобальное потепление путем окисления до CO2, который является менее мощным парниковым газом, но с гораздо более длительным сроком службы, около 230 лет.

5

 

 

Был ли метан связан с историческими изменениями климата?

Увеличение концентрации метана в атмосфере было связано с экологическими изменениями во время термического максимума палеоцена-эоцена около 55,5 млн. лет назад. В течении данного периода температура атмосферы увеличилась на 5оС, что способствовало обширному таянию арктических льдов. Увеличение температуры и подкисление океана, которое произошло во время термического максимума, привело ученых к предположению, что наиболее вероятными кандидатами для высвобождения углерода были газы CO2 и CH4. Для объяснения начала термического максимума палеоцена-эоцена требуется сведения более чем по одному источнику углерода.

Исследования Михаила Рюля объясняют то, что метан повлиял на массовое вымирание в течение конца триасового периода 199 миллионов лет назад. Результатом воздействия метана стало исчезновение половины форм жизни, как известно, существовавшее в то время. Первоначально предполагалось, что широко распространенные извержения вулканов, которые происходили в тот период, способствовали разогреву почвы Земли, что в последствии привело к массовой гибели. Исследования позволяют предположить, что первоначальное потепление воздуха в атмосфере, в связи с извержением, вызвало положительную обратную связь с вечной мерзлотой и растопило ее, таким образом метан вышел в атмосферу и усилил потепление еще больше. В результате освобождения метана от газогидратного состояния на Земле возникли неблагоприятные условия жизни, которые привели к массовому вымиранию организмов.

Оставить комментарий

Your email address will not be published.


*


Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.

Яндекс.Метрика