一项新研究发现，当天然气从地下管道泄漏时，地面被水/雪饱和、沥青路面或这些因素的组合会导致气体从泄漏地点迁移的距离比通过干燥土壤远三到四倍。
新加坡管理大学 (SMU) 领导的研究小组还发现，这些表面条件也会影响泄漏气体的速度，其传播速度比干燥土壤条件下的等效泄漏速度快 3.5 倍。
“这项研究意义重大，因为它首次将地表条件变化的影响与地下天然气运输时间和距离联系起来，”SMU 的Kathleen M. Smits说道，她是这项研究的共同作者之一，该研究发表在《环境科学与技术快报》上。SMU 莱尔工程学院土木与环境工程系主任兼所罗门全球发展教授 Smits 表示，对于急救人员和天然气及石油公司来说，在评估管道泄漏对附近住宅和企业的安全风险时，土壤表面结构至关重要。
这些管道泄漏存在两大危险：未燃烧的天然气主要由甲烷 (CH4) 组成，可能会引起爆炸;此外，甲烷也是继二氧化碳 (CO2) 之后导致全球变暖的第二大因素。斯米茨说，找到泄漏管道中甲烷气体渗出的所有位置，并安全清除这些气体，可以减少全球变暖。
斯米茨说：“这项研究的结果为从安全和环境的角度识别和优先处理泄漏提供了重要见解。”
由 SMU 领导的研究团队在科罗拉多州立大学甲烷排放技术评估中心(METEC) 进行了受控泄漏实验，实验地点位于以下土壤表面结构之下：草地上的雪或雨、草地覆盖的干土壤或干燥、被雨水打湿或被雪覆盖的沥青。在这里，研究人员能够安全地从破裂的管道中泄漏气体，然后观察泄漏后特定时间点气体垂直和水平泄漏的距离。在每次实验中，天然气以预定的泄漏率连续释放长达 24 小时，以模拟真实场景中气体渗出的方式。
南卫理公会大学莱尔学院土木工程系博士后研究员 Navodi Jayarathne 是这项研究的负责人。协助这项研究的还有科罗拉多州立大学甲烷排放技术评估中心主任兼首席主任 Daniel J. Zimmerle、正在攻读南卫理公会大学硕士学位并属于 Smits研究团队的 Richard S. Kolodziej IV以及科罗拉多州立大学能源研究所的研究科学家 Stuart Riddick。
新加坡管理大学 (SMU) 主导的研究的主要发现
研究人员发现，雨水、雪和沥青可以阻止气体从地表土壤中逸出，导致气体向下和向外迁移，远离泄漏地点。
Jayarathne 解释道，想象一下气体穿过一块类似瑞士奶酪的东西。土壤中的缝隙或“洞”可以被水、气体或其他颗粒填充。
“正因为如此，气体会不断通过土壤迁移到很远的地方，增加潜在的风险，”Jayarathne 解释道。
此外，“我们发现，在沥青、潮湿或降雪的情况下，当气体最终找到从土壤中逸出的地方时，它会移动得非常快，而且浓度很高，增加了安全风险，”斯米茨说。
另一项发现令研究人员感到惊讶：即使在天然气供应中断或泄漏修复后，在长达 12 天内，仍可以检测到积聚在雪、湿土或沥青表面条件下的高浓度甲烷。在此期间，天然气从泄漏源横向扩散的距离高达 2% 至 4%。
“先前的数据显示，气体在停止排放后会迅速从土壤中排出，”斯米茨说。“但这项研究表明，气体排放是独一无二的，这取决于周围环境，尤其是地表。”
斯米茨说，急救人员应该意识到，泄漏停止后，天然气泄漏点仍会继续变化。
研究人员指出，他们记录的迁移距离是基于 METEC 的土壤类型和条件。
“当应用于其他位置和环境时，数值可能会有所不同。但是，这些模式也将反映出其他泄漏位置的预期行为，”Smits 说道。
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