Проводимые авторами многолетние исследования по выявлению, оконтуриванию зон образования биогаза в грунтах, по предупреждению экологической опасности, связанной с зонами природного газообразования показали, что в грунтах Санкт-Петербурга под воздействием определенных биохимических и бактериальных процессов, преобразующих органическое вещество почв и рыхлых отложений, образуется так называемый «биогаз», состоящий на 98 % из метана СН₄и углекислого газа СО₂. Установлено, что для территории города Санкт-Петербурга процессы природного газообразования в грунтах являются типичными, широко распространенными.

Нами установлено, что наиболее благоприятными зонами для образования и накопления биогаза в грунтах на территории города являются:

· отдельные участки засыпанной гидросети (болота, речки и т.д.), а также районы рекультивированных свалок;

· районы, где имело место использование для засыпки водоемов малопроницаемых для газов строительных отходов;

· зоны с существующей разветвленной сетью подземных коммуникаций;

· участки с высоким уровнем стояния грунтовых вод в периоды обильных дождей и при таянии снегов.

Исследованиями прошлых лет доказано, что процессы природной газогенерации в грунтах создают на территории города, следующие экологически опасные ситуации:

· Спонтанные газо-грязевые выбросы, зафиксированные в разных районах Санкт-Петербурга. Они повторяются периодически и сопровождаются, в отдельных случаях, огненными вспышками (рис.1). Газо-грязевые выбросы являются результатом саморазряжения областей избыточного давления биогаза в зонах активного газообразования при затрудненном обмене с атмосферой. Часто именно такие условия создаются при малой проницаемости для газов перекрывающей толщи (глины, асфальт);

Изменение первоначальных свойств грунтов, приводящих к разуплотнению, изменению реологических свойств и ослаблению несущей нагрузки газоводонасыщенных грунтов в верхней части геологического разреза;
Накопление взрывоопасных концентраций природного СН₄ в подземных сооружениях (коммуникации, коллекторы, подвалы зданий, шахты и т.п.), пространственно расположенных в зонах интенсивного природного биогазообразования;
Усиление биокоррозии строительных материалов (металлических, бетонных и пр.) в результате повышения агрессивности подземных вод вследствие высоких концентраций углекислого газа СО_2;
Разрывы трубопроводов на участках интенсивной газогенерации в грунтах, особенно на теплотрассах, создающих оптимальные температурные условия для протекания природных микробиологичесих процессов в зимнее время.

Учитывая реальную и разностороннюю экологическую опасность природных процессов газообразования, часто возникает необходимость не только провести ликвидационные работы на участках уже произошедших газо-грязевых выбросов, но и заблаговременно выявить и локализовать экологически опасные зоны природного газообразования в грунтах той или иной территории.

Специально для решения таких инженерных задач нами разработан и внедрен аппаратурно-методический комплекс, прошедший достаточную апробацию в условиях города Санкт-Петербурга и доказавший в настоящее время свою эффективность. В основу разработанного ООО «ЭГГИ» аппаратурно-методического комплекса положено приоритетное использование полевых газогеохимических методов в сочетании с локальным их применением на заключительном этапе буровых работ в ходе инженерно-геологических изысканий.

Как показали результаты проведенных нами исследований, области интенсивного биогазообразования в грунтах создают аномальные диффузионные поля концентраций газовых компонентов и в залегающих сверху на этих грунтах почвах. Это обстоятельство, собственно, и позволяет выявлять области активной газогенерации в грунтах с поверхности посредством применения газогеохимической съемки по подпочвенному воздуху. Результаты работ ООО «ЭГГИ» показали, что экологически опасными по фактору газогенерации является не вся засыпанная гидросеть, а лишь отдельные ее участки, для выявления которых наиболее эффективной является предлагаемая нами комплексная разномасштабная газогеохимическая съемка, позволяющая выделять зоны скопления биогаза (СН₄и СО₂) и оценивать проницаемость грунтов. Все выявленные нами ранее аномалии концентраций биогаза (метан и диоксид углерода) получили подтверждение при заверочном бурении грунтовой толщи. Выявление и оценка грунтов по наличию природного биогаза (СН₄и СО₂) проводится в соответствии с СП- 11-102-97 лабораторией предприятия, аккредитованной в установленном порядке на проведение работ в указанной области.

При работах по выявлению зон развития биогаза (СН₄и СО₂) в грунтах в ходе инженерно-экологических и инженерно-геологических изысканий, нами решаются следующие основные задачи задачи:

· Выявление и локализация зон биогазообразования в грунтах комплексной разномасштабной газогеохимической съемкой (1:50000-1:5000) с применением высокочувствительных серийных газоанализаторов отечественного производства;

· Оценка степени экологической опасности грунтов по фактору присутствия биогаза в грунтах, в частности, риска газо-грязевых выбросов (рис.2);

· Проведение газокерновой съемки для оценки распределения биогаза в грунтах на глубину всей исследуемой толщи грунта;

· Измерение эмиссии биогаза, диссипирующего из грунтов обследуемого земельного участка в атмосферу;

· Проектирование, бурение и обустройство вентиляционных газо-разгрузочных скважин на выявленных участках биогазообразования в грунтах (рис.3). Заметим, что на основании имеющегося ООО «ЭГГИ» опыта, установление систем разгрузки (газоотводных скважин, шурфов) является наиболее щадящим и экологически оправданным способом нейтрализации очагов скопления биогаза в грунтах в условиях крупного мегаполиса.

· Проведение данных работ необходимо в ходе инженерно-экологических и инженерно-геологических изысканий при строительстве в соответствии с СП 11-102-07; СП 11-105-97; СНиП 11-02-96 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения" (утв. постановлением Минстроя РФ от 29 октября 1996 г. N 18-77), а также при выяснении причин имевшего место разрушения дорожных покрытий и частых аварийных разрывов городских трубопроводов, обрушения зданий и т.п.