לקחים מדליפת קניון אליסו

פרופ' דניאל פרידמן כנס פורום קהלת על סמכויות היועמ"ש (יוני 2019).

Anonim

דליפת קניון Aliso, שהחלה ב -23 באוקטובר 2015 במתקן אחסון גז טבעי של SoCalGas ונמשכה כמעט ארבעה חודשים, היתה אחת האסונות הסביבתיים הגדולים ביותר בהיסטוריה של ארה"ב, שגרמה לפינוי של יותר מ -6, 800 משקי בית סמוכים.

המבול הפתאומי של גז טבעי - תערובת של מתאן בעיקר ואתאן - מציע למדענים הזדמנות ייחודית ללמוד כיצד מגיבה הסביבה. המתאן הוא גז החממה השכיח ביותר לאחר דו תחמוצת הפחמן (CO2), וכמו CO2 גדל במהירות בריכוז באטמוספרה ברחבי העולם. ככזה, מדענים מעוניינים ללמוד יותר על המנגנונים שהטבע כבר קיים כדי להתמודד עם תנודות ברמות המתאן - כמו גם המגבלות של מנגנונים אלה.

"דליפת הקניון של אליסו היא אסון, אבל זו גם הזדמנות ללמוד את הניסוי הבלתי שגרתי הזה של הפרעות סביבתיות", אומר ויקטוריה יתום, פרופסור ג'יימס אירווין למדעי הסביבה וגיאוביולוגיה בקלטק. מאז דצמבר 2015, יתום כבר משתף פעולה עם Caltech עמית מחקר המדען Patricia Tavormina ללמוד את הצמיחה וההרכב של קהילות חיידקים בקרקע סביב האזור הפגוע.

Aliso קניון שימש כמחסן גז טבעי במשך עשרות שנים. בשנת 1938, ג 'יי פול גטי של Tiedewater Associated Oil החברה גילתה שדה נפט מצפון לשכונת פורטר ראנץ' של לוס אנג'לס בצפון מערב סן פרננדו עמק. הפקת הנפט הגיעה לשיאה בשנות החמישים עם כ -118 בארות אקטיביות, ולאחר מכן הצטמצמה. כ -32 בארות עדיין נותרו, אך החל משנות השבעים הוסב חלק הארי של שדה הנפט למיתקן אחסון גז טבעי.

מבחינה גיאולוגית, כשדה נפט מדולדל, קניון אליסו הוא מתקן אחסון גז טבעי אידיאלי. עם שמן נשאב, מה שנותר הוא אזור של סלע נקבובי על 9, 000 רגל מתחת לפני השטח שדרכו גז יכול לזרום בחופשיות, מעליו אבן החזה בלתי חדיר. זהו אחד המתקנים הגדולים ביותר בארה"ב, להגיע לעומק ממוצע של 9, 000 רגל ומסוגל לאחסן 86 מיליארד רגל מעוקב של גז טבעי. SoCalGas רוכשת גז טבעי מכל רחבי הארץ ומשלחת אותו לאתר, שם הוא מוזרק מתחת לאבן הפינה ולסלע נקבובי דרך 115 בארות הזרקת גז; בעת הצורך, הגז נשאב החוצה דרך הצינורות האלה. במהלך אירוע הדליפה, אחת הבורות הללו, הממוקמת כקילומטר וחצי צפונית לבתים בחוות פורטר, נקרעה בעומק של כ -300 מטרים מעל האבן.

SoCalGas ניסה כמה "הורג בראש" כדי לחבר את הדליפה - כלומר, הזרקת slurry של בוץ ו מלח למטה היטב בניסיון לחבר אותו. ההרג העליון נכשל, כאשר לחצים גבוהים בתוך סלע נקבובי מתאן ארוז שוב ושוב נשף את תקע שוב החוצה. הדליפה הושלמה לבסוף בפברואר 2016, הודות לבאר שנבנתה לאחרונה, שאיפשרה ל - SoCalGas להפיג את הלחץ על הבאר הפגועה ולחבר את הדליפה לצמיתות.

בעבר, יתום ו Tavormina, בשיתוף עם פרופ 'סמנתה Joye באוניברסיטת ג'ורג'יה, למד את ההשפעות של 2010 שמן Deepwater אופק לשפוך - אשר פרסמה כמעט 5 מיליון חביות של נפט לתוך מפרץ מקסיקו ליד מיסיסיפי נהר דלתא על קהילות מיקרוביאליות.

עכשיו הם רוצים לדעת אם וכיצד חיידקים בקרקעות של אליסו קניון מסוגלים לשרוד ולהתאים את ספייק פתאומי ברמות מתאן המקומי. כדי לעשות זאת, הם הראשונים לאסוף דגימות הקרקע הן סביב הבאר והן בתוך הקהילה הסמוכה.

תהליך של לקיחת דגימות ב Aliso קניון מתחיל טק נמוך. החוקרים משתמשים באורך מטר אחד של צינור פוליוויניל כלור (PVC) אשר נפרק לאורכו ולאחר מכן כרוך בחזרה יחד. הם תוקפים את הגליל החלול הזה באדמה עד כדי כך (בדרך כלל כמטר וחצי) ואז מושכים אותו, מפרידים בין החצאים ומסירים את האדמה פנימה. עד כה, הם לקחו 63 ליבות אדמה, כ 16 מהם על ידי הבאר. הם צופים כי הם יהיו איסוף דגימות לפחות עד פברואר 2017.

הדגימות מובאות בחזרה למעבדה של Caltech ליתום, שם הן מעובדות ומנותחות.

"הדבר הראשון שאנחנו עושים הוא לחפש שינויים באוכלוסיית מיקרואורגניזמים בקרקע, אם אני רואה שינויים בכל האוכלוסייה הכללית בחלל או בזמן, זה סימן לכך שהאוכלוסייה מגיבה לגז - האוכלוסייה מעוצבת או מובנית, על ידי הגז, "Tavormina אומר.

בנוסף לניטור הדמוגרפיה המשתנה של האוכלוסייה החיידקית, החוקרים סופרים פיזית את המינים הבקטריאליים המבטיחים ביותר - אלה שנראים כמגיבים ביותר לגז הטבעי. הם מונים כמה חיידקים מסוימים נמצאים בדגימות אלה וגדלים חיידקים ספציפיים מהקרקע ואז שואלים מה קורה כאשר האורגניזמים מוזנים מרכיבים שונים של גז טבעי, כמו מתאן.

זה לא פשוט כמו לומר כי כל שינוי של חיידקים מונע על ידי מתאן, עם זאת. בהתאם למקור שלה, גז טבעי מכיל אחוז משתנה של אתאן, אשר יכול גם להיות נהיגה שינויים בקהילות מיקרוביאלית.

יתר על כן, התהליך כי microbes להשתמש כדי לשבור מתאן מכיל מספר שלבים, שכל אחד מהם משפיע על הסביבה של כל חיידק אחר באזור המיידי. ישנם מסלולים מרובים לפריצת מתאן ולהפיכתו לאנרגיה שהמיקרובים יכולים לצרוך. באופן כללי, הצעד הראשון ממיר אותו מתנול, לשבור מתנול התשואות פורמלדהיד, וכן הלאה. חיידקים קיימים בקהילות הטרוגניות מורכבות, שפעמים רבות עובדים יחד כדי להשלים שלבים שונים של התהליך.

"דמיינו שני מיקרואורגניזמים מדברים זה עם זה: 'אני יכול להשתמש בפורמלדהיד שלכם, אתם ממשיכים לעבד את המתאן, ואני אטפל בצעד הזה'. אז זה הופך להיות כמו קו הרכבה ", אומר Tavormina.

חיידקים הצורכים מתאן, הידועים בשם methanotrophs, עושים זאת באמצעות אנזים הנקרא חלקיקים מתאן-חמצן (pMMO). מדידת רמות pMMO נותנת לחוקרים פרוקסי שבאמצעותו הם יכולים להעריך את מספר המתנוטרופים במדגם. ככזה, כאשר יתמן ו Tavormina ניתחו את דגימות הקרקע של קניון אליסו, הם ציפו למצוא רמות גבוהות של pMMO ליד ההתפוצצות.

"רוב קרקעות יש כמה חיידקים מתנוטרופי, אבל קיבלנו רק אות מולקולרי חלש עבור pMMO, " יתום אומר. "הייתם חושבים שככל שתתקרב יותר לפליטת הגז, תראו הוכחות נוספות להעשרה של מתנוטרופ, אבל לא כן, וזה היה בלתי צפוי".

במקום זאת, הם גילו מספר גדל והולך של מינים חיידקים נדיר שלא היה מתורבת בעבר במעבדה. החיידק הזה, שעדיין אינו ידוע, משתמש בגרסה אחרת של אנזים pMMO - אחד שמוחזר סביב החיידק בתוך פיסת DNA עגולה הנקראת פלסמיד. פלסמידים יכולים להתרבות באופן בלתי תלוי בשאר הגנום החיידקי, מה שהופך אותם לקלים יותר לחלוק עם אורגניזמים אחרים - מה שמאפשר כי חיידק זה משתף את הגנים לעיבוד מתאן עם מינים אחרים של חיידקים.

"אנו רואים מינים חדשים וקבוצות של מיקרואורגניזמים שלא חשבנו שהם צורכים פחמימנים, ומגלים שהם מעורבים במטבוליזציה", אומרת טבורמינה.

לאורך הקו, להבין איך microbes להגיב על תהליך מתאן יכול לעזור להקל על אסונות עתידיים. Tavormina אומר שזה לא מופרך מדי לדמיין צוותי ניקוי חמושים מחצלות אדמה מלא חיידקים methanotrophic להגיב דליפות.

לעת עתה, יתום וטוורמינה ימשיכו לחקור את תגובת הטבע לדליפה - ולהאיר אור על יכולתם האינסופית של החיידקים לשרוד ולשגשג בכל מצב שבו הם עומדים.

menu
menu