Под землёй идёт реакция, о которой не знают люди, — она длится десятилетиями и не остановится

После закрытия шахт под землёй жизнь не останавливается. Химические процессы продолжаются, и углерод, когда-то заключённый в породах, всё ещё находит путь наружу. Новые исследования показывают: даже спустя десятилетия после остановки добычи угля старые шахты остаются источником выбросов углекислого газа, влияя на климат незаметно, но постоянно.

Фото: Generated by AI (DALL·E 3 by OpenAI) is licensed under Free for commercial use (OpenAI License)

Подземный тоннель с освещением

Невидимое наследие угля

В Пенсильвании, одном из старейших угольных регионов США, добыча велась почти 250 лет. После того как огонь в котлах погас, под землёй остались тысячи тонн отходов и сотни тонн углерода, растворённого в шахтных водах. По данным учёных, эти воды продолжают выделять CO₂ - медленно, но непрерывно.

"Мы хотели бы лучше понимать масштабы этих выбросов", — сказала геохимик, профессор Университета Западной Вирджинии Дороти Веспер.

Исследовательница отмечает, что заброшенные шахты встречаются не только в Аппалачах, но и по всему миру. Многие из них до сих пор не учтены, поэтому их влияние на климат недооценено.

Как кислота превращает камень в газ

Большинство угольных пластов содержит сульфидные минералы. Когда они соприкасаются с воздухом и водой, образуется серная кислота. Эта кислота просачивается сквозь известняк и карбонатные породы, реагируя с ними и высвобождая углерод, накопленный миллионы лет назад.

Когда такая вода выходит на поверхность, она уже насыщена углекислым газом. При контакте с воздухом CO₂ "выскакивает" наружу, превращая старую шахту в своеобразный невидимый источник парниковых газов.

"Это не разовые выбросы, а непрерывный процесс", — подчеркнула Веспер.

Как измерить углерод под землёй

Оценить объём выбросов оказалось сложнее, чем предполагали учёные. Многие шахты разрушены, порталы завалены, а доступ к ним ограничен. Кроме того, стандартные экологические датчики не выдерживают концентрации CO₂, которая в шахтных водах может быть в тысячу раз выше, чем в обычных источниках.

Необычное решение пришло из пищевой промышленности. Для замеров команда Веспер использовала оборудование, применяемое на пивоварнях и заводах газированных напитков. Оно переносное, устойчивое к высоким уровням газа и позволяет брать пробы даже в труднодоступных местах.

"По сути, это устройство для газирования напитков — простое, но надёжное", — отметил Веспер.

С его помощью удалось зафиксировать выбросы, сравнимые с гидротермальными источниками по содержанию CO₂, что значительно превышает уровень в обычных подземных потоках.

Сравнение: где углерод активнее всего

Уровень выделений не стабилен: он колеблется в зависимости от количества осадков, уровня грунтовых вод и сезона. Каждая шахта становится своеобразным индикатором изменений гидрологии и геохимии региона.

Что с этим делать

1. Мониторинг. Разработать карту всех шахт, где фиксируются утечки CO₂.

2. Закладка порталов. Переносить точки выхода воды под землю, чтобы уменьшить контакт с воздухом.

3. Очистка сточных вод. Пропускать их через щёлочные фильтры, связывающие углерод в минералы.

4. Рекультивация. При консервации шахт хранить отходы в трубах или под землёй.

5. Наблюдение. Вести долгосрочные измерения для точных моделей выбросов.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: оставлять порталы шахт открытыми.
  Последствие: постоянное выделение CO₂.
  Альтернатива: закрывать выходы и направлять стоки на очистку.

• Ошибка: игнорировать старые шахты, не учтённые в реестрах.
  Последствие: "невидимые" источники парниковых газов.
  Альтернатива: создать актуальную базу данных и проводить мониторинг.

• Ошибка: считать, что чистая вода безопасна.
  Последствие: подземные реакции продолжаются, выбросы остаются.
  Альтернатива: анализировать химический состав сточных вод, а не их прозрачность.

А что если…

А если эти подземные источники CO₂ превратить в инструмент борьбы с климатом? Учёные рассматривают идеи по улавливанию углерода на месте — минерализации газа прямо в шахтах или пропускания стоков через системы, где углерод связывается с кальцием. Это позволит не только снизить выбросы, но и очистить воду.

Плюсы и минусы рекультивации шахт

Частые вопросы

Почему шахты выделяют CO₂, если там больше нет угля?
Потому что химические реакции между кислотой и известняком продолжаются даже после прекращения добычи.

Опасно ли это для людей?
Нет — концентрация газа рассеивается, но для климата это имеет значение, поскольку CO₂ выходит непрерывно.

Можно ли полностью остановить эти выбросы?
Полностью — вряд ли, но их можно значительно сократить, изменив направление стоков и обработав воду.

Как узнать, где находятся такие шахты?
Данные частично есть у геологических служб, но многие объекты всё ещё не зарегистрированы.

Мифы и правда

• Миф: выбросы из старых шахт прекращаются после их закрытия.
  Правда: реакции между кислотой и породами продолжаются десятилетиями.

• Миф: если вода прозрачная, значит безопасная.
  Правда: даже прозрачные стоки могут содержать высокий уровень растворённого углерода.

• Миф: такие выбросы несущественны для климата.
  Правда: совокупно они могут быть сравнимы с выбросами небольших электростанций.

Три интересных факта

1. Некоторые шахты выделяют CO₂ в объёмах, сопоставимых с промышленными источниками.

2. Оборудование для измерений учёные заимствовали у производителей газированных напитков.

3. В планах исследователей — изучить, выделяется ли вместе с CO₂ метан, ещё один парниковый газ.

Исторический контекст

Первые угольные шахты Пенсильвании появились ещё в XVIII веке, и к XIX столетию в регионе сжигалось сотни тонн угля ежедневно. После закрытия шахт тысячи тонн кислых сточных вод начали взаимодействовать с породами, постепенно высвобождая углерод.
В 1977 году в США ужесточили законы о рекультивации, но многие старые выработки остались без внимания. Сегодня именно они наносят наибольший ущерб окружающей среде — не взрывами и дымом, а тихими подземными реакциями.