РАЭ про риски бурения: пресс-релиз

Бурение озера Восток не осталось незамеченным для мировой антарктической общественности и даже рассматривалась на совещании участников Антарктического договора. Возобновив работы, РАЭ теперь напоминает, какие были даны ответы на вопросы по поводу бурения и рисков прониконвения.



Ответы даны обстоятельно, хотя язык официального документа не такой, как мы привыкли в науч-поп постах в нашем сообщесте. Но рады опубликовать этот текст. Возможно, пытливый читатель найдёт там пару посказок для конкурса.


РОССИЙСКИЕ ОТВЕТЫ НА ЗАМЕЧАНИЯ МЕЖДУНАРОДНОГО АНТАРКТИЧЕСКОГО СООБЩЕСТВА ПО ПРОЕКТУ ПРОНИКНОВЕНИЯ В ПОДЛЕДНИКОВОЕ ОЗЕРО ВОСТОК

В июне 2003 года на XXVI Консультативном совещании по Договору об Антарктике (КСДА) в г. Мадриде (Испания) делегация Российской Федерации представила пересмотренную Всестороннюю ОВОС на проект отбора проб поверхностных вод из подледникового озера Восток через глубокую ледяную скважину 5Г. В тексте Заключительного отчета этого совещания были сформулированы замечания, которые были даны международным сообществом российской стороне по данному документу. В соответствии с правилами Процедуры Комитета по охране окружающей среды Договора об Антарктике Заключительная Всесторонняя ОВОС могла быть выполнена только при условии ответов на такие замечания. Для подготовки российских ответов пришлось предпринять значительные усилия, связанные с дополнительными натурными и лабораторными исследованиями. Все ответы были обобщены в Рабочем документе №59 «Ответы на замечания по ВООС «Отбор проб воды подледникового озера Восток», который был представлен делегацией России на XXXIII КСДА в Уругвае в мае 2010 года.

Вышеназванные замечания сводились к следующему:

[1] Комитет признает важность долгосрочных целей изучения подледникового озера, однако, в проекте ВООС недостаточное внимание уделяется уменьшению потенциальной опасности для окружающей среды в результате этой деятельности.

[2] Представленная информация о специальной заливочной жидкости является недостаточной для вывода о том, что она является «экологически безопасной».

[3] Рассмотрение альтернатив предлагаемой деятельности является недостаточным и должно включать альтернативные решения.

[4] В проекте ВООС неадекватно определяются и обсуждаются пробелы в знаниях в том, что касается вопроса об условиях на границе «лед-вода» и химическом составе озера.

[5] В проекте ВООС недостаточно полно рассмотрена опасность случайного разлива заливочной жидкости и потенциальные последствия такого разлива.

[6] В соответствии со Статьей 3 (пункт 2(g)) Приложения I к Протоколу, должны быть подготовлены планы действий в чрезвычайных ситуациях для незамедлительного и эффективного реагирования на непредвиденное воздействие в случае, если деятельность развивается не так, как предполагалось.

Ответы на эти замечания приводятся ниже:

[1] Проведенные в период с 2004 по 2010гг. исследования ледяного керна из скважины 5Г-1 и 5Г-2 на станции Восток, а также результаты аналогичных буровых работ на севере о. Гренландия (Дания) и на Земле Королевы Мод в Восточной Антарктиде (Германия) показали, что структура нижних слоев льда озерного происхождения в ледниковой толще сложена крупными кристаллами, которые обладают большой твердостью и не создают никаких условий для распространения заливочной жидкости из скважины по направлению вниз или в сторону боковых стенок. Подобная кристаллическая структура, скорее всего, вызвана физическими особенностями замерзания воды при давлении около 375 атм. Буровые операции, выполняемые специалистами из Дании и Германии в различных ледяных скважинах с использованием аналогичной по составу заливочной жидкости для проекта на станции Восток (смесь керосина и фреона) продемонстрировали возможность неожиданного контакта этой жидкости с подледниковыми водными массами. В результате этих контактов верхний уровень заливочной жидкости в скважине поднимался на высоту существовавшей недокомпенсации давления этой жидкости полному давлению толщи льда над водой. Анализы ледяного керна из скважины на о. Гренландия, образованного из замершей воды, поднявшейся по стволу скважины вверх из подледниковых водных систем показали, что загрязненным керосино-фреоновой смесью является только самый верхний 10-ти сантиметровый участок «свежезамороженного» ледяного керна. Нижние слои этого керна не имеют никаких следов загрязнения. Таким образом, в Гренландии в натурных условиях было проведено независимое испытание российской технологии. Проведенное изучение микробного разнообразия керосино-фреоновой смеси из ледяной скважины 5Г-1 на станции Восток показало, что видовой состав бактерий, обитающих в ней абсолютно отличается от видового состава обнаруженного в ледяных кернах и не может внести дополнительные проблемы в определения видового разнообразия микроорганизмов озера. Кроме того, керосино-фреоновый слой в скважине служит реальной биологической защитой от транспортировки биологического материала с поверхности скважины буровыми инструментами и тросом кабеля. В связи с этим риски потенциальной опасности загрязнения реликтовых вод озера предлагаемой российской методикой сведены к минимуму.

[2] Технология проникновения в подледниковое озеро Восток предусматривала внедрение в нижнюю часть ледяной скважины перед непосредственным контактом керосино-фреоновой смеси с поверхностными водами озера кремнеорганической жидкости (силиконовое масло). Различные свойства этой жидкости были подробно изучены и представлены в подготовленном в Санкт-Петербургском горном институте доктором П. Талалаем докладе «Характеристики поведения в окружающей среде и токсикологические свойства диметилсилоксановых нефтепродуктов», который неоднократно представлялся на различных международных конференциях, посвященных бурению льда. Силиконовые масла представляют собой гидрофобные и инертные субстанции, устойчивые к воде, воздуху, кислороду, металлам, дереву, бумаге, пластикам. Данный вид продукции выпускается в США, Японии, Великобритании, Франции, Германии, Чехии, России и везде имеет собственную торговую марку. Не существует временных ограничений для работы персонала с силиконовыми маслами в связи с отсутствием доказательств их вредного влияния на человеческий организм. Исследование микробного разнообразия, присущего среде силиконовых масел, показало, что бактерии, обитающие в них, не обнаружены в ледяных кернах Антарктики.

[3] В качестве альтернативных решений можно рассматривать технологию быстрого бурения льда «FASTDRILL» (США). Однако, эта технология не может быть применима в условиях станции Восток, так как необходимые энергетические затраты для организации постоянной циркуляции горячей воды в ледяной скважине с температурой около +90°С позволяют осуществлять это бурение при температуре выше -35°С. На станции Восток круглогодичная температура поверхности ледника составляет -55°С. Бурение льда при такой его температуре с помощью горячей воды потребует электростанцию мощностью в несколько мегаватт. Кроме того, вертикальная температурная конвекция при контакте реликтовых вод подледниковых озер с горячей водой из скважины с температурой около +90°С будет достигать многих десятков и даже сотен метров. Микроорганизмы, обитающие в этих водных системах, будут просто сварены в горячей воде. Серьезную озабоченность вызывает и точность измерений гидрофизическими датчиками в опускаемых через горячую воду скважины зондирующих комплексов, так как время релаксации этих датчиков к неизвестной температуре воды in situ в подледниковых системах практически не определено. Других разработанных и опробованных в высокоширотных условиях методик бурения ледников и, соответственно проникновения в подледниковые водные системы не существует.

[4] Отмеченные в 2003г., пробелы знаний об условиях на границе лед-вода и химическом и микробиологическом составе поверхностных вод озера Восток за прошедшие 7 лет заметно устранены. Окончательный ответ на этот вопрос можно дать только после осуществления проникновения. Однако, уже сейчас очевидно, что лед, образованный из замершей воды озера непосредственно контактирует с ее поверхностным слоем. Информация о структуре льда в нижней части толщи ледника приведена в ответе 1. Данные о гидрохимическом анализе ледяных кернов из нижних горизонтов скважины 5Г-1 были получены в результате специализированных анализов в лаборатории Университета г. Венеция (Италия). Они докладывались на различных международных форумах и опубликованы в научных журналах. Анализ газового содержания образцов из нижних слоев ледяного керна показал чрезвычайно большую концентрацию кислорода, что, скорее всего, свидетельствует о перенасыщении растворенным кислородом поверхностных слоев вод озера. Это создает условия «холодного реактора», в котором кислород сжигает живые клетки. Микробиологические анализы льда из нижней части скважины 5Г-1 показали, что концентрация живых клеток во льду предельно мала (до 10 клеток в 1 мл). Эти данные свидетельствуют о чрезвычайно низкой биологической активности в поверхностных слоях вод озера Восток. Результаты этих исследований также неоднократно докладывались на различных международных форумах и публиковались в научных изданиях.

[5] Данные о структуре льда в слое 3623-3668 м свидетельствуют о полном отсутствии каких-либо капиллярных каналов в нижних слоях ледника, через которые заливочная жидкость могла бы распространяться в нижнем направлении. Это обстоятельство делает несостоятельным предположение о случайном попадании керосино-фреоновой смеси на поверхность воды озера. Площадь контакта смеси с водой будет ограничена диаметром ледяной скважины (132-137 мм). Смесь является гидрофобной жидкостью, и не смешивается с водой. Будучи более легкой, чем вода жидкостью (плотность 0.91 г/см³), заливочная смесь всегда будет находиться над водой. Использование гипотезы существования паводковых систем в подледниковых водных средах для озера Восток несостоятельно, так как водное тело озера полностью находится в берегах, образованных горными породами, а не ледником. Кроме того, озеро Восток не имеет никаких систем каналов, соединяющих его с другими подледниковыми водными системами. Последние данные были получены по результатам наземных радиолокационных исследований, полностью оконтуривших береговую черту этого озера.

[6] К непредвиденным обстоятельствам при осуществлении проекта проникновения в водный слой озера через ледяную скважину 5Г-2 можно отнести случайное проникновение в озеро, если толщина ледника окажется менее 3750м (данная толщина была измерена с помощью радиолокационного и сейсмического метода). В этом случае возможно отсутствие кремнеорганической разделительной жидкости на границе раздела «заливочная жидкость - вода озера». Однако, как показали работы в Гренландии, потенциальное загрязнение возможно лишь в тонком 10-см слое внутри скважины. В любом случае вода из озера поднимется по скважине вверх на высоту недокомпенсации давления столба заливочной жидкости. Бурение ледника выполняется при величине недокомпенсации давления в 5-8 атм. (глубина уровня заливочной жидкости на 50-80 м ниже верхнего уровня скважины). Других чрезвычайных обстоятельств при осуществлении этого проекта типа разлива керосино-фреоновой смеси и т.п. не предвидится. Очередных технических ошибок при осуществлении бурения ледника также не предполагается в связи со специальными дополнительными мерами, принятыми для этой операции на станции Восток. Они предусматривают организацию постоянного контроля над состоянием технических средств и мониторинга плотности заливочной жидкости и положения верхнего его уровня в стволе скважины.

Таким образом, Россия представила подробные ответы на все замечания международного антарктического сообщества по проекту проникновения в водный слой подледникового озера Восток.

За прошедшую неделю с 5 по 12 января 2011г. в буровом комплексе станции Восток было выполнено 29 рейсов бурового снаряда на забой скважины с последующим бурением и отбором ледяного керна. На поверхность поднято 24,5 метров нового ледяного керна. Таким образом, на утро 12 января глубина забоя скважины 5Г-2 составляет 3685 метров. Среднесуточная скорость бурения составляет 3,5 м/сутки. Технологически временные затраты на один буровой рейс равняются семи часам (2 часа – спуск снаряда, 2 часа – его подъем, 30-40 минут – техническое обслуживание снаряда, остальное время – непосредственно бурение). Основной технической проблемой является отрыв ледяного керна от тела ледника. Это связано с очень крупными размерами монокристаллов льда, которые не имеют характерных осей направления, их размеры составляют 1,0 м и более. В некоторых случаях подъем снаряда происходит без ледяного керна, когда отрыв керна от тела ледника невозможен. Так, 9 января на поверхность был поднят керн длиной 3,5 м. При сохранении подобных среднесуточных скоростей бурения, при отсутствии каких-либо технических проблем со снарядом и буровым оборудованием к концу января можно ожидать величину ледяного керна около 100 метров. Однако, подобный подход не должен использоваться в официальных прогнозах, которые не могут даваться на абсолютно новый в мировой практике вид работ при полном отсутствии какого-либо опыта бурения ледников с такой мощностью.



Зам. директора ГУ «ААНИИ»

Начальник РАЭ В.В. Лукин

Предыдущий пресс-релиз по теме выложен тут