一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)天然氣從地下管道泄漏時(shí)，地面被水/雪飽和、瀝青路面或這些因素的組合會(huì)導(dǎo)致氣體從泄漏地點(diǎn)遷移的距離比通過干燥土壤遠(yuǎn)三到四倍。

新加坡管理大學(xué) (SMU) 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組還發(fā)現(xiàn)，這些表面條件也會(huì)影響泄漏氣體的速度，其傳播速度比干燥土壤條件下的等效泄漏速度快 3.5 倍。

“這項(xiàng)研究意義重大，因?yàn)樗状螌⒌乇項(xiàng)l件變化的影響與地下天然氣運(yùn)輸時(shí)間和距離聯(lián)系起來，”SMU 的Kathleen M. Smits說道，她是這項(xiàng)研究的共同作者之一，該研究發(fā)表在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)快報(bào)》上。SMU 萊爾工程學(xué)院土木與環(huán)境工程系主任兼所羅門全球發(fā)展教授 Smits 表示，對于急救人員和天然氣及石油公司來說，在評估管道泄漏對附近住宅和企業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，土壤表面結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。

這些管道泄漏存在兩大危險(xiǎn)：未燃燒的天然氣主要由甲烷 (CH4) 組成，可能會(huì)引起爆炸;此外，甲烷也是繼二氧化碳 (CO2) 之后導(dǎo)致全球變暖的第二大因素。斯米茨說，找到泄漏管道中甲烷氣體滲出的所有位置，并安全清除這些氣體，可以減少全球變暖。

斯米茨說：“這項(xiàng)研究的結(jié)果為從安全和環(huán)境的角度識別和優(yōu)先處理泄漏提供了重要見解。”

由 SMU 領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在科羅拉多州立大學(xué)甲烷排放技術(shù)評估中心(METEC) 進(jìn)行了受控泄漏實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)位于以下土壤表面結(jié)構(gòu)之下：草地上的雪或雨、草地覆蓋的干土壤或干燥、被雨水打濕或被雪覆蓋的瀝青。在這里，研究人員能夠安全地從破裂的管道中泄漏氣體，然后觀察泄漏后特定時(shí)間點(diǎn)氣體垂直和水平泄漏的距離。在每次實(shí)驗(yàn)中，天然氣以預(yù)定的泄漏率連續(xù)釋放長達(dá) 24 小時(shí)，以模擬真實(shí)場景中氣體滲出的方式。

南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)萊爾學(xué)院土木工程系博士后研究員 Navodi Jayarathne 是這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人。協(xié)助這項(xiàng)研究的還有科羅拉多州立大學(xué)甲烷排放技術(shù)評估中心主任兼首席主任 Daniel J. Zimmerle、正在攻讀南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)碩士學(xué)位并屬于 Smits研究團(tuán)隊(duì)的 Richard S. Kolodziej IV以及科羅拉多州立大學(xué)能源研究所的研究科學(xué)家 Stuart Riddick。

新加坡管理大學(xué) (SMU) 主導(dǎo)的研究的主要發(fā)現(xiàn)

研究人員發(fā)現(xiàn)，雨水、雪和瀝青可以阻止氣體從地表土壤中逸出，導(dǎo)致氣體向下和向外遷移，遠(yuǎn)離泄漏地點(diǎn)。

Jayarathne 解釋道，想象一下氣體穿過一塊類似瑞士奶酪的東西。土壤中的縫隙或“洞”可以被水、氣體或其他顆粒填充。

“正因?yàn)槿绱耍瑲怏w會(huì)不斷通過土壤遷移到很遠(yuǎn)的地方，增加潛在的風(fēng)險(xiǎn)，”Jayarathne 解釋道。

此外，“我們發(fā)現(xiàn)，在瀝青、潮濕或降雪的情況下，當(dāng)氣體最終找到從土壤中逸出的地方時(shí)，它會(huì)移動(dòng)得非常快，而且濃度很高，增加了安全風(fēng)險(xiǎn)，”斯米茨說。

另一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)令研究人員感到驚訝：即使在天然氣供應(yīng)中斷或泄漏修復(fù)后，在長達(dá) 12 天內(nèi)，仍可以檢測到積聚在雪、濕土或?yàn)r青表面條件下的高濃度甲烷。在此期間，天然氣從泄漏源橫向擴(kuò)散的距離高達(dá) 2% 至 4%。

“先前的數(shù)據(jù)顯示，氣體在停止排放后會(huì)迅速從土壤中排出，”斯米茨說。“但這項(xiàng)研究表明，氣體排放是獨(dú)一無二的，這取決于周圍環(huán)境，尤其是地表。”

斯米茨說，急救人員應(yīng)該意識到，泄漏停止后，天然氣泄漏點(diǎn)仍會(huì)繼續(xù)變化。

研究人員指出，他們記錄的遷移距離是基于 METEC 的土壤類型和條件。

“當(dāng)應(yīng)用于其他位置和環(huán)境時(shí)，數(shù)值可能會(huì)有所不同。但是，這些模式也將反映出其他泄漏位置的預(yù)期行為，”Smits 說道。