3 556
Сегодня часто на слуху такие стихийные бедствия, как землетрясения, наводнения, оползни, цунами, ураганы, извержения вулканов. Однако, есть один тип, о котором говорят очень мало и очень редко, но оттого он ничуть не менее опасен.
Речь идёт о разновидности гидрологических катастроф, так называемых лимнологических катастрофах. Это физическое явление, обязательной составляющей частью которого является губительный для людей и животных мощный выброс токсичного газа из открытого водоёма. Лимнологическая катастрофа характеризуется химическим составом, массой и происхождением газов, продолжительностью выброса газа, «спусковым механизмом» катастрофы.
Лимнологическая катастрофа происходит после включения «спускового механизма» катастрофы. Она может сопутствовать, происходить одновременно или в результате возникновения иных катастроф в водоёме или его окрестностях. Например, при подводном извержении вулкана, при масштабных подводных или околоводных обвалах, при проникновении лавовых потоков в водоём и при других катастрофических событиях. В таких случаях более мощная по последствиям катастрофа маскирует наличие не столь мощных, в числе которых может быть лимнологическая катастрофа. Характерный пример лимнологической катастрофы представляют катастрофы в Камеруне:
15 августа 1984 г. на озере Манун, при которой погибло 37 человек;
21 августа 1986 г. на озере Ниос, при которой погибло 1700 человек.
В обоих случаях в течение нескольких часов из озёр было выброшено огромное количество газообразного диоксида углерода (CO2).
Газ, выброшенный из озера Ньос 21 августа 1986 года, устремился двумя мощными потоками по горному склону, уничтожая всё живое на расстоянии до 27 км от озера!
Условия, необходимые для возникновения лимнологических катастроф, существуют далеко не только в озёрах Камеруна, но и во многих других открытых водоёмах нашей планеты, например:
на озере Киву (Kivu) в восточной Африке;
в озёрах вблизи Мамонтовой горы (англ. Mammoth Mountain) в США;
в озере Масю в Японии;
в мааре Айфель (Eifel) в Германии;
в озере Павэн (Pavin) во Франции;
в Черном море - Украина, Турция, Болгария, Румыния, Грузия, Россия.
Условия, необходимые для возникновения лимнологических катастроф, могут быть созданы утечкой диоксида углерода (CO2), например, закачанного в глубинные геологические пласты на длительное хранение. Газ, поступающий в открытые водоёмы, может иметь магматическое (Ниос и Манун), биогенное (Киву) или техногенное (закачанный на длительное хранение) происхождение.
«Спусковой механизм»
Отличительной характеристикой лимнологической катастрофы являются «Спусковой механизм» и условия его включения.
Возможны несколько вариантов состава «Спускового механизма», способного вызвать лимнологическую катастрофу на озере Ньос:
- Состав, частями которого являются водные растворы диоксида углерода (CO2) в озере, обвалы, оползни, землетрясения, ветры, дожди. Включение такого «Спускового механизма» осуществляется перемещением больших объёмов водных растворов диоксида углерода из донных слоёв озера в верхние слои. Перемещение водных растворов в верхние слои сопровождается декомпрессией, при которой из раствора выделяется газообразный диоксид углерода. Перемещение больших объёмов водных растворов диоксида углерода из донных слоёв озера в верхние слои может происходить из-за обвалов, оползней, землетрясений и ветра, создающего нагонную волну, а также из-за выпадения только на одной половине озера холодных дождей.
- Состав, частями которого являются водные растворы диоксида углерода (CO2) в озере и небольшие вулканы на дне маара. Включение такого «Спускового механизма» осуществляется подводным извержением вулкана.
На дне маара в озере Ньос (и Манун) не обнаружены признаки обвалов, оползней или подводных извержений вулкана, которые могли бы вызвать лимнологическую катастрофу 21 августа 1986 года (и 15 августа 1984 года). Нет достоверных данных о землетрясении, о ветре, создавшем нагонную волну, а также о выпадении только на одной половине озера Ньос (и Манун) холодных дождей, способных вызвать эти катастрофы. В связи с этим, нет оснований считать два указанных варианта состава «Спускового механизма» ответственными за эти лимнологические катастрофы.
Состав
В состав «Спускового механизма» лимнологической катастрофы, которая произошла на озере Ньос (и Манун), входят:
- воды озера, характеризуемые большими градиентами концентрации растворённого в них диоксида углерода (CO2);
- твёрдый водопроницаемый осадок, расположенный под дном озера;
- напорный водоносный горизонт, расположенный под твёрдым водопроницаемым осадком;
- магма, расположенная под напорным водоносным горизонтом;
- атмосферные осадки в окрестностях озера.
Атмосферные осадки
Отличительная особенность количества атмосферных осадков ежегодно выпадающих с октября по май (сухой период) в окрестностях озёр Ньос и Манун в том, что в 1983 году это количество оказалось наименьшим (критическим) за период наблюдений с 1929 года по 1988 год.
Массообмен
Массообмен в спусковом механизме лимнологической катастрофы на озере Ньос (и Манун), слагается из атмосферных осадков, потоков газообразного диоксида углерода (CO2), воды и водных растворов диоксида углерода в нижеописанной последовательности.
В напорном водоносном горизонте водный поток направлен из области питания напорного водоносного горизонта в область разгрузки.
Атмосферные осадки в области питания напорного водоносного горизонта поступают в упомянутый водный поток.
Снизу из магмы в водный поток напорного водоносного горизонта поступает диоксид углерода.
Диоксид углерода растворяется в воде водного потока, образуя водный раствор.
Часть водного раствора диоксида углерода из напорного водоносного горизонта течёт в твёрдый водопроницаемый осадок.
Водный раствор диоксида углерода из твёрдого водопроницаемого осадка течёт в воды озера.
Концентрация диоксида углерода в водном растворе в напорном водоносном горизонте регулируется скоростью водного потока и массой диоксида углерода, который поступает в водный поток из магмы.
Скорость водного потока в напорном водоносном горизонте регулируется количеством атмосферных осадков, выпадающих в области питания напорного водоносного горизонта.
Включение
Лимнологическая катастрофа в 1986 году на озере Ньос (и в 1984 на озере Манун) последовала после включения в 1983 году атмосферными осадками «спускового» механизма катастрофы в следующей последовательности:
Уменьшение в сухой период 1983 года количества атмосферных осадков вызвало уменьшение скорости водного потока в напорном водоносном горизонте и одновременно увеличило в водном потоке до аномально высоких (критических) значений концентрацию растворённого диоксида углерода.
Водный раствор с аномально высокими (критическими) значениями концентрации диоксида углерода переместился в твёрдый водопроницаемый осадок под дном озера Ньос в августе 1986 года (и под дном озера Манун в августе 1984 года).
Выделение газообразного диоксида углерода из перенасыщенного (критического) водного раствора в твёрдом осадке под дном озера вызвало разрушение твёрдого осадка, последующие всплытие и выброс в атмосферу огромного количества газообразного диоксида углерода.
Предотвращение
Предотвращение возможности повторения лимнологической катастрофы, подобной происшедшей в 1986 г. на озере Ньос (и в 1984 г. на озере Манун), может быть осуществлено способом:
повышения уровня вод в водоёме;
закачивания (или откачивания) воды и водных растворов в напорный водоносный горизонт;
пропиткой твёрдого осадка под дном озера водонепроницаемыми веществами;
внедрением в геологические структуры микроорганизмов, продукты жизнедеятельности которых уменьшают пористость геологических структур.
Для предотвращения на озере Ньос лимнологической катастрофы, характеризуемой спусковым механизмом с первым вариантом состава (водные растворы диоксида углерода (CO2) в озере, обвалы, оползни, землетрясения, ветры, дожди), отличающейся от катастрофы 1986 г., могут оказаться достаточными способы:
укрепления берегов водоёма;
дегазации вод водоёма;
понижения уровня вод в водоёме.
Дегазация
С 2001 года осуществляется дегазация вод озёр Ньос и Манун.
Мониторинг
Данные о естественной утечке диоксида углерода (CO2) из земных глубин в озеро Ньос, о последствиях (катастрофы) утечки и способах предотвращения нежелательных явлений полезны не только для предотвращения катастроф на озере, но и для оценки возможных последствий захоронения в земных глубинах и в океане больших объёмов техногенного диоксида углерода (CO2).
10 639
267
43 650