Экологические проблемы Антарктиды

n-Бутилацетат является  высокотоксичным соединением, поэтому  его применение в качестве  промывочной жидкости с точки  зрения экологии крайне нежелательно. Предельно допустимая концентрация, установленная администрацией США (OSHA), 710 мг/м3, значительно выше аналогичного показателя, регламентированного на территории России (ПДК=10 мг/м3).

По данным специалистов Университета Аляски (лаборатория PICO) максимальная концентрация паров n-бутилацетата в буровом здании составляет 0,13 %, что более чем в 10 раз превышает пороговую концентрацию (0,015 %). Личные сообщения буровиков, работавших при проходке глубоких скважин в Гренландии и Антарктиде с использованием n-бутилацетата, показывают, что после восьмичасового рабочего дня происходит поражение центральной нервной системы средней тяжести (головные боли, тошнота, головокружения).

n-Бутилацетат является  агрессивным растворителем, все  без исключения типы резины  в той или иной степени подвергаются  разрушению при контакте с этой жидкостью. Аналогичное воздействие отмечается и на полимеры. Так, при бурении глубокой скважины в Гренландии после трехлетней работы в скважине, залитой n-бутилацетатом, изоляция грузонесущего кабеля, изготовленная из полимера Кевлар, была разрушена.

Приведенный выше обзор промывочных жидкостей показал, что ни одна из используемых жидкостей не удовлетворяет требованиям экологически безопасного бурения скважин во льду. В Санкт-Петербургском государственном горном институте совместно с Университетом Копенгагена был проведен поиск промывочной жидкости, не вызывающей ухудшение экологической обстановки в районе проведения буровых работ.

В результате совместных работ предложено использовать низкотемпературные полиметилсилоксановые соединения (ПМС-р), относящиеся к классу кремнийорганических жидкостей. В промышленности эти соединения используются в качестве охлаждающих и гидравлических жидкостей, способных длительно работать при температурах от -60 до -100 градусов.

Жидкости типа ПМС-р относятся к полимерам невысокой молекулярной массы; они бесцветны, характеризуются низкой температурой застывания, обладают гидрофобностью и физико-химической инертностью, сохраняют текучесть в широком интервале температур. Эти жидкости имеют высокие диэлектрические показатели, коррозионностойки, абсолютно нетоксичны и безопасны по отношению к различным формам жизни. Основным отличием жидкостей типа ПМС-р от других кремнийорганических жидкостей является малая зависимость вязкости от температуры.

Особая актуальность проблемы выбора экологически чистой промывочной жидкости связана с открытием озер под ледниковым покровом Антарктиды. В настоящее время в Центральной Антарктиде при помощи радарных и сейсмических исследований открыто 67 подледниковых озер. В частности, под российской антарктической станцией Восток обнаружен крупнейший подледниковый водоем, имеющий максимальную протяженность 230 км, а площадь - около 14 тыс. км2. Мощность ледника в этом месте составляет 3750 м, а слой воды подо льдом - 670 м.

На дне озера наблюдается слой, отождествляемый с донными отложениями, которые имеют сложное строение и суммарную мощность от 90 до 330 м.

В настоящее время интерес как российских, так и зарубежных ученых проявляется не столько к дистанционным методам изучения озера Восток, сколько к разработке специальных способов непосредственного проникновения в озеро. Бурение скважины на станции Восток остановлено в 1998 г. на отметке 3623 м приблизительно в 130 м над поверхностью подледникового озера, так как смесь авиационного топлива ТС-1 с фторуглеродом HCFC 141b, заполняющая скважину, может в случае проникновения в озеро вызвать необратимое загрязнение подледниковой воды.

Выход в озеро может быть произведен бурением скважины, заполненной низкотемпературной кремнийорганической жидкостью. При непосредственном контакте жидкости с подледниковой водой исключается попадание в водоем современной микрофлоры и обеспечивается сохранение жизнеспособности микроорганизмов, возможно существующих в озере Восток.