Helicopter NMR prepares to detect Arctic oil spills — ABC Chemicals

Helicopter NMR prepares to detect Arctic oil spills - ABC Chemicals

Используя магнитное поле Земли, исследователи в США и Канаде разработали инновационный способ выявления мрачной предполагаемой проблемы: загрязнения окружающей среды в результате увеличения судоходства в Арктике.

Команда, в которую вошли Альбукерке, американские новаторы ЯМР ABQMR и их соотечественник-нефтяной гигант ExxonMobil со штаб-квартирой в Далласе, построили гигантскую катушку диаметром 6 м, которая складывается в транспортный контейнер. Развернувшись, искатели разливов могут подвесить катушку с вертолета, аккуратно положить ее на арктический лед, а затем использовать ее для отправки радиочастотных импульсов и обнаружения результирующих сигналов ЯМР. Ученые показали, что эта катушка может обнаружить эквивалент слоя масла толщиной 8 мм за несколько минут, объясняет ученый ABQMR Эйити Фукусима.

Исследования необходимы, потому что наша текущая климатическая чрезвычайная ситуация включает в себя сокращение летнего арктического льда, что все больше позволяет проходить нефтяным танкерам, риску разливов и ущерба окружающей среде. Искатели разлива рассматривали детекторы масла, в том числе дронные подводные лодки или обученных собак. Однако они были «слишком агрессивными или слишком медленными или, в случае размещения персонала на льду, представляли слишком большую опасность для персонала», объясняет Фукусима.

ЯМР или МРТ машины обычно требуют мощных магнитов, чтобы помочь выровнять ориентацию магнитного поля протонов, более известную как спин, в обнаруживаемых веществах. Эти магниты, как правило, по крайней мере в 40000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли, объясняет Фукусима. Без таких магнитов сигналы ЯМР примерно в 10 миллионов раз слабее для каждого спина протона. Тем не менее, огромный размер катушки, которую использует команда, компенсирует эти слабые сигналы, обеспечивая ЯМР без изготовленных магнитов.

Другая проблема возникает благодаря множеству протонов в молекулах воды, составляющих лед, которые могут блокировать любые сигналы от веществ, находящихся за ее пределами. Однако эти замороженные протоны ведут себя иначе, чем протоны в жидкости под ними, что делает возможным различение нефти.

Helicopter NMR prepares to detect Arctic oil spills - ABC Chemicals

Ученые продемонстрировали полноразмерную летающую катушку на пруду в Ньюфаундленде-Лабрадоре, Канада. Вертолет поместил катушку на плавающую пенную платформу толщиной 81 см, которая служила суррогатом арктического морского льда. Вместо сырой нефти они обнаружили растительное масло, которое хранили в канистрах. Команда либо поставила банки на поверхность воды, чтобы имитировать нефть, попавшую под лед, либо в ведра над поверхностью, чтобы смоделировать нефть, попавшую в лед.

Представитель ExxonMobil отмечает, что он провел свои первые успешные испытания ЯМР для обнаружения нефти, попавшей в лед в 2016 году, и что компания запатентовала этот подход еще до этого.

Фукусима добавляет, что утечки арктической нефти должны создавать меньше проблем, чем где бы то ни было, «потому что неровная нижняя поверхность льда будет препятствовать распространению просочившейся нефти». «Таким образом, нефть ограничена, будет перемещаться вверх по льду с сезонным изменением температуры льда и может быть утилизирована, когда она достигнет поверхности», — объясняет он.

Майк Мюллер-Петке из Института прикладной геофизики им. Лейбница в Ганновере, Германия, называет исследование «интересным и новым», ранее видевшим ранние этапы исследования на конференциях. ЯМР обычно очень чувствителен к электромагнитному шуму, производимому вертолетом, но ABQMR, ExxonMobil и их сотрудники преодолели это, разработав свой датчик специально для арктического льда. «Трудно было представить, что они могут быть успешными, но они были», — говорит Мюллер-Петке. Он отмечает, что датчик может оказывать более широкое воздействие, например, при сканировании свойств почвы или при поиске воды в туннелях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *