Найден ранее неизвестный источник парниковых выбросов: мы не учитывали его сотни лет

Александр Гайдамашко

Основные тезисы

Закрытые угольные шахты могут выделять значительные объемы CO₂ из-за утечек воды, содержащих серную кислоту, которая реагирует с карбонатами.
Исследователи планируют продолжить измерения выбросов и разработать методы, чтобы уменьшить выбросы CO₂ из таких шахт, используя инженерные решения.

Выбросы углекислого газа из заброшенных шахт – новая угроза для климата

Новый источник парниковых газов: заброшенные шахты продолжают отравлять атмосферу / Коллаж 24 Канала

В течение последних 250 лет добыча угля была неотъемлемой частью промышленности. Однако влияние этой деятельности на окружающую среду не ограничивается только сжиганием самих ископаемых. Новое исследование показывает, что даже давно закрытые шахты могут представлять значительную и ранее не учтенную угрозу для нашей планеты.

Как старые шахты влияют на глобальное потепление?

Ученые обнаружили, что заброшенные угольные шахты могут быть мощным источником выбросов углекислого газа, выделяемого непрерывно из-за утечки воды. Ученая-геохимик из Университета Западной Вирджинии, доктор Дороти Веспер, представила результаты исследования, свидетельствующие о долговременном негативном влиянии заброшенных шахт, даже через много лет после прекращения их работы, пишет 24 Канал со ссылкой на SciTechDaily.

Все началось в 2016 году, когда команда Веспер установила, что сточные воды только из 140 заброшенных шахт в Пенсильвании ежегодно выбрасывают в атмосферу столько же углекислого газа, сколько небольшая угольная электростанция.

Поскольку точное количество таких объектов во всем мире неизвестно, эти выбросы являются значительным и недооцененным фактором антропогенного изменения климата. По словам ученых, проблема не ограничивается только Аппалачами, а имеет глобальный масштаб.

Как именно работает этот процесс?

Механизм этого явления заключается в химических реакциях:

Воды из шахт часто насыщены серной кислотой, образующейся естественным путем из угольных залежей.
Эта кислота вступает в реакцию с карбонатными породами, такими как известняк, которые обычно находятся вблизи угольных пластов. В этих породах содержится углекислый газ, который был в ловушке миллионы лет.
Когда кислотная вода растворяет карбонатные минералы, она высвобождает ионы карбоната, которые превращаются в CO₂.
Как только эта вода выходит на поверхность и контактирует с воздухом, углекислый газ испаряется, пополняя концентрацию парниковых газов в атмосфере.

Понимание всей ситуации осложняется тем, что огромное количество заброшенных шахт не каталогизировано. Кроме того, стандартные полевые приборы не способны измерить чрезвычайно высокие концентрации CO₂, которые обнаруживают в сточных водах – они могут быть до 1300 раз выше, чем в обычной воде, говорится в кратком итоге исследования на The Geological Society of America.

Для измерений команде пришлось использовать неожиданный инструмент, позаимствованный из индустрии напитков. Это портативное устройство, предназначено для проверки уровня CO₂ в больших чанах на пивоварнях и заводах по розливу газировки, которое оказалось идеальным для работы в полевых условиях.

Результаты измерений показали, что концентрация углекислого газа в некоторых шахтах достигает 11 миллимолей, что сопоставимо с выбросами гидротермальных источников. Это значительно превышает показатели в воде из типичных природных известняковых пещер, где концентрация обычно составляет менее 1 миллимоля.

Что дальше?

Исследователи надеются продолжить измерения на большем количестве шахт в течение длительного времени и в различных условиях. Будут ли такие исследования проводиться за пределами США, не говорят.

Также в планах – анализ выбросов метана и разработка методов, которые могли бы предотвратить попадание CO₂ в атмосферу. Например, простые инженерные решения, например содержание стоков в подземных трубах и их очистка через подземные водно-болотные угодья, могли бы значительно уменьшить влияние на климат.

Как углекислый газ и метан влияют на климат Земли?

Углекислый газ и метан являются ключевыми парниковыми газами, влияющими на климат Земли, но делают это по-разному. Метан значительно опаснее в краткосрочной перспективе из-за своей более высокой способности удерживать тепло, тогда как углекислый газ представляет большую угрозу в долгосрочном периоде из-за своей долговечности в атмосфере.

И углекислый газ, и метан усиливают парниковый эффект. Они создают в атмосфере слой, который задерживает тепловое излучение Солнца, не давая ему вернуться в космос. Это приводит к повышению средней температуры на планете, явления, известного как глобальное потепление.

Углекислый газ является основным долгосрочным фактором изменения климата. Хотя он менее мощный в задержке тепла, чем метан, его концентрация в атмосфере намного выше. Кроме того, он остается там в течение сотен лет. Основными источниками выбросов CO₂ сегодня является сжигание ископаемого топлива (уголь, нефть, газ), промышленные процессы и вырубка лесов.
Метан является вторым по значимости парниковым газом. Он гораздо эффективнее улавливает тепло, но имеет значительно более короткое время жизни в атмосфере – рассеивание происходит примерно за 12 лет. Источниками метана является сельское хозяйство, в частности животноводство (процессы пищеварения скота) и выращивание риса, а также утечка из систем добычи природного газа и разложения отходов на свалках. Недавние исследования показывают, что рост выбросов метана также связан с микроорганизмами в водно-болотных угодьях.