一項新研究發現，當天然氣從地下管道泄漏時，地面被水/雪飽和、瀝青路面或這些因素的組合會導致氣體從泄漏地點遷移的距離比通過干燥土壤遠三到四倍。

新加坡管理大學 (SMU) 領導的研究小組還發現，這些表面條件也會影響泄漏氣體的速度，其傳播速度比干燥土壤條件下的等效泄漏速度快 3.5 倍。

“這項研究意義重大，因為它首次將地表條件變化的影響與地下天然氣運輸時間和距離聯系起來，”SMU 的Kathleen M. Smits說道，她是這項研究的共同作者之一，該研究發表在《環境科學與技術快報》上。SMU 萊爾工程學院土木與環境工程系主任兼所羅門全球發展教授 Smits 表示，對于急救人員和天然氣及石油公司來說，在評估管道泄漏對附近住宅和企業的安全風險時，土壤表面結構至關重要。

這些管道泄漏存在兩大危險：未燃燒的天然氣主要由甲烷 (CH4) 組成，可能會引起爆炸;此外，甲烷也是繼二氧化碳 (CO2) 之后導致全球變暖的第二大因素。斯米茨說，找到泄漏管道中甲烷氣體滲出的所有位置，并安全清除這些氣體，可以減少全球變暖。

斯米茨說：“這項研究的結果為從安全和環境的角度識別和優先處理泄漏提供了重要見解。”

由 SMU 領導的研究團隊在科羅拉多州立大學甲烷排放技術評估中心(METEC) 進行了受控泄漏實驗，實驗地點位于以下土壤表面結構之下：草地上的雪或雨、草地覆蓋的干土壤或干燥、被雨水打濕或被雪覆蓋的瀝青。在這里，研究人員能夠安全地從破裂的管道中泄漏氣體，然后觀察泄漏后特定時間點氣體垂直和水平泄漏的距離。在每次實驗中，天然氣以預定的泄漏率連續釋放長達 24 小時，以模擬真實場景中氣體滲出的方式。

南衛理公會大學萊爾學院土木工程系博士后研究員 Navodi Jayarathne 是這項研究的負責人。協助這項研究的還有科羅拉多州立大學甲烷排放技術評估中心主任兼首席主任 Daniel J. Zimmerle、正在攻讀南衛理公會大學碩士學位并屬于 Smits研究團隊的 Richard S. Kolodziej IV以及科羅拉多州立大學能源研究所的研究科學家 Stuart Riddick。

新加坡管理大學 (SMU) 主導的研究的主要發現

研究人員發現，雨水、雪和瀝青可以阻止氣體從地表土壤中逸出，導致氣體向下和向外遷移，遠離泄漏地點。

Jayarathne 解釋道，想象一下氣體穿過一塊類似瑞士奶酪的東西。土壤中的縫隙或“洞”可以被水、氣體或其他顆粒填充。

“正因為如此，氣體會不斷通過土壤遷移到很遠的地方，增加潛在的風險，”Jayarathne 解釋道。

此外，“我們發現，在瀝青、潮濕或降雪的情況下，當氣體最終找到從土壤中逸出的地方時，它會移動得非常快，而且濃度很高，增加了安全風險，”斯米茨說。

另一項發現令研究人員感到驚訝：即使在天然氣供應中斷或泄漏修復后，在長達 12 天內，仍可以檢測到積聚在雪、濕土或瀝青表面條件下的高濃度甲烷。在此期間，天然氣從泄漏源橫向擴散的距離高達 2% 至 4%。

“先前的數據顯示，氣體在停止排放后會迅速從土壤中排出，”斯米茨說。“但這項研究表明，氣體排放是獨一無二的，這取決于周圍環境，尤其是地表。”

斯米茨說，急救人員應該意識到，泄漏停止后，天然氣泄漏點仍會繼續變化。

研究人員指出，他們記錄的遷移距離是基于 METEC 的土壤類型和條件。

“當應用于其他位置和環境時，數值可能會有所不同。但是，這些模式也將反映出其他泄漏位置的預期行為，”Smits 說道。