Озеро Моноун: Катастрофа и предотвращение газовой эрупции в Камеруне.

Введение

Озеро Монун — кратерное озеро (маар) в Западной провинции Камеруна, расположенное в вулканическом поле Оку. 15 августа 1984 года в озере произошло лимное извержение, в результате которого выделось большое количество углекислого газа, что привело к гибели 37 человек. Первоначально причины смерти оставались невыясненными, и подозревали даже террористический акт. Последующее расследование и аналогичное событие, произошедшее два года спустя на озере Ниос, привели к современному общепринятому объяснению.

Катастрофа

Несколько человек сообщили о громком шуме, услышанном 15 августа 1984 года около 22:30. Сообщалось, что из кратера в восточной части озера вырвалось газовое облако. Считается, что гибель жителей, проживавших в низине, произошла между 03:00 и рассветом. По словам очевидцев, у погибших были ожоги кожи, которые позже были уточнены как "повреждения кожи", например, изменение цвета. Выжившие сообщили, что беловатое облако, похожее на дым, имело горький и кислый запах. Растительность вокруг восточной части озера была повалена, вероятно, большой волной высотой до [укажите высоту]. Наряду с озерами Ниос и Киву, озеро Монун – одно из трех озер в мире, известных высокой концентрацией растворенного газа в глубинах и подходящими условиями для лимнического извержения.

Выпуск газов

В марте и апреле 1992 года на озере Монун были проведены предварительные испытания с использованием метода газового подъема, известного в нефтегазовой промышленности. Первоначально для подъема воды со дна требуется насос (или предпочтительнее – нагнетание сжатого газа), но по мере выделения углекислого газа из раствора в воде в трубах возникает выталкивающая сила, позволяющая процессу поддерживаться самостоятельно без внешнего энергоснабжения. Из-за крайне ограниченного финансирования проекта и строительства, в основном ручным способом, было решено использовать трубы из полиэтилена высокой плотности (HDPE). Удельный вес материала составляет 0,96 кг/л, что обеспечивает почти нейтральную плавучесть в воде. Пластик HDPE гибкий, не хрупкий и устойчив к химическому и атмосферному воздействию, что подтверждается его применением в сетях распределения природного газа. Трубы можно было легко сваривать электрическим способом непосредственно на месте из стандартных секций и развертывать с помощью всего нескольких резиновых лодок и поплавков. С использованием балласта труба свободно свисает с закрепленного плота, подобно маятнику. К сожалению, насыщенная кислородом вода с глубины представляет собой проблему для стальных соединений: происходила коррозия и образовывался сидерит, вымывающий железо из стали. В феврале 2003 года в озеро была установлена дегазационная труба с целью предотвращения повторения катастрофы. На начальной стадии дегазации из воды, поднятой с глубины, образовался фонтан. С другой стороны, глубоководные воды озера богаты ионами железа(II), которые со временем превращаются в лимонит. Поскольку озеро является рыболовным угодьем для местных жителей, необходимо было учитывать влияние повышенного содержания железа в верхних слоях воды на рыбную популяцию перед увеличением скорости дегазации. В декабре 2013 года дегазационная труба была модернизирована небольшим роторным насосом, работающим от солнечной энергии, поскольку она утратила способность к самоподъему из-за пузырькового эффекта в подъемной трубе, вызванного удалением значительного количества насыщенного газа из нижних слоев. Новая система способна поднимать на поверхность около 100 м³ воды со дна в сутки. Однако эта дегазационная мощность недостаточна по сравнению с естественным притоком насыщенной воды, поэтому для предотвращения долгосрочного накопления высоких и опасных концентраций газа в слоистых водах требуется еще два таких солнечных насоса.

In March and April 1992 preliminary test were conducted at Lake Monoun using the gas lift method as known in the petroleum industry. Initially a pump (or preferably a compressed gas injection) is needed to pull water from the bottom, but as carbon dioxide begins to come out of solution it creates buoyancy in the water in the pipes, allowing a self sustaining process without the need for external energy supply. Due to the very limited funds for the project and construction basically by hand, the solution was the use of high density polyethylene (HDPE) pipes. The material has a specific gravity of 0.96 kg/L which means an almost neutral buoyancy in water. The HDPE plastic is flexible, not brittle, and resistive to chemical and weathering alteration as proven material for natural gas distribution networks. The pipe could be easily soldered electrically in the field from standard segments, and deployed with just the help of a few rubber boats plus floats. With some ballast, the pipe hangs freely from an anchored raft like a pendulum. Unfortunately, the rich, oxygen depleted water from the depth is a challenge for steel fittings: Corrosion occurred and formed siderite which removed iron from the steel. In February 2003, a venting pipe was inserted into the lake, in an effort to prevent the disaster from recurring. In the initial degassing phase, an fountain developed from the water tapped at depth. On the other hand, the deep lake water is rich in iron(II) ions, which after a while transforms into limonite. As the lake is a fishing ground for local villagers, the effect of a higher iron intake rate in the upper water layer on fishlife needed consideration before scaling up the degassing rate. In December 2013, the degassing pipe was upgraded with a small solar power driven rotary pump, since it had lost its self lift capability due to the bubbling effect in the riser as a significant amount of had been removed from the bottom layers. The new system is able to lift c. 100 m³ of bottom water to the surface per day. That degassing capability is unfortunately less than the natural inflow of rich water, therefore two more of these solar pumps are needed to avoid a long term build up of higher and dangerous levels of in the stratified water levels.