Lorsque les réservoirs de stockage hors sol tombent en panne pendant une tempête et que leur contenu toxique se propage, la menace pour la santé humaine peut et se fera probablement sous le vent de la zone immédiate.

Les ingénieurs de l'Université Rice ont développé un modèle pour quantifier ce qui pourrait arriver lorsqu'un ouragan ou une autre catastrophe naturelle cause de tels dommages sur la base des données recueillies auprès du Houston Ship Channel, le plus grand complexe pétrochimique des États-Unis, pendant et après deux ouragans, Ike en 2008 et Harvey en 2017.

Les polluants comme les produits chimiques organiques toxiques s'évaporent des déversements et peuvent être transportés loin du site par le vent, selon les caractéristiques de la tempête.

Le modèle de calcul, selon le scientifique atmosphérique Rob Griffin de la Brown School of Engineering de Rice, utilise des données réelles des deux tempêtes comme preuve de concept. Le modèle est disponible sur demande pour aider les chercheurs à prédire les conséquences « et si » des futures tempêtes qui menacent les réservoirs de stockage ou les déversements de produits chimiques en général.

"Il fallait d'abord comprendre les modèles de surtension, et cela prend du temps après une tempête, " a déclaré Griffin. " Cet article combine l'hydrologie de ces scénarios de tempête avec des modèles de fragilité structurelle, conduisant à prédire les conséquences atmosphériques.

L'étude paraît dans la revue Environnement atmosphérique .

Le modèle suit le devenir hypothétique des toxines comme les solvants organiques, y compris le benzène et le toluène et leurs produits de réaction lorsqu'ils dérivent avec le vent jusqu'à 12 heures après un déversement, jusqu'à environ 5, 000 pieds. Les polluants causent des dommages supplémentaires à mesure qu'ils évoluent en toxines secondaires dans les panaches sous le vent, selon les chercheurs.

Le modèle a prédit que les panaches de pétrole sous le vent couvriraient une région plus large que les panaches de solvants organiques qui resteraient concentrés le long de la trajectoire du vent dominant, selon l'étude. Il a montré une formation substantielle d'ozone et d'aérosols organiques secondaires se formant dans les panaches de solvant, en fonction d'autres facteurs comme la lumière du soleil et les polluants de fond.

Les chercheurs ont noté que les modèles pourraient fournir le seul moyen d'estimer la propagation des polluants qui menacent la population sous le vent d'un déversement si une tempête détruit les systèmes de surveillance de la qualité de l'air sur son passage.

Une étude réalisée en 2015 par l'ingénieur civil et environnemental de Rice Jamie Padgett et l'ancien élève Sabarethinam Kameshwar, maintenant professeur adjoint de génie civil et environnemental à la Louisiana State University, prédit qu'un pourcentage des réservoirs de stockage tomberait en panne si un ouragan de catégorie 4 ou plus frappait le Houston Ship Channel, soit en les soulevant de leurs fondations, en les écrasant ou en les pénétrant avec des débris.

Ils ont estimé qu'une onde de tempête de 24 pieds pourrait libérer 90 millions de gallons ou plus de pétrole et de substances dangereuses.

Cette étude a été un point de départ pour Griffin, Padgett et Phil Bedient, réalisateur de Rice's Severe Storm Prediction, Centre d'éducation et d'évacuation des catastrophes (SPPEED), avec Hanadi Rifai, une ancienne élève de Rice et ingénieure en environnement à l'Université de Houston, pour modéliser comment un tel déversement répandrait des polluants dans l'atmosphère.

"L'étude précédente avait prédit le panache (lié à la surface) dans le chenal du navire si ce déversement devait se produire, " a déclaré Griffin. " Il a parlé d'une exposition potentielle à l'environnement et des dommages causés au canal lui-même, mais en tant que chimiste de l'atmosphère, Je pensais, ce truc ne va pas rester là. Ça va s'évaporer."

Un modèle lié aux conditions pendant et après l'ouragan Ike a montré qu'un panache de diesel provenant d'un seul déversement de réservoir se dilaterait lentement pendant les six premières heures pour couvrir environ 42 kilomètres carrés, mais ensuite s'étendre rapidement pour couvrir 500 kilomètres carrés après neuf heures. Les vents tourbillonnants auraient gardé le panache au Texas, le modèle montre.

Mais voyager sous le vent aurait été sensiblement différent pendant Harvey, pour lequel le modèle a montré un panache plus étroit et plus concentré dirigé par le vent directement dans le golfe du Mexique.

Les modèles du sort du toluène et du benzène évaporés pendant Ike ont montré que les panaches étaient suivis de la trajectoire de la tempête vers l'est, avec des niveaux dangereux pour la santé humaine très probablement au centre du panache dans les premières minutes d'une défaillance du réservoir. Ceux-ci présenteraient un risque pour les travailleurs et les communautés à proximité du déversement, mais les concentrations des produits chimiques diminueraient rapidement plus loin sous le vent.

"Je ne pense pas que les informations sur ce qu'il y a dans les réservoirs soient de notoriété publique, nous avons donc dû faire des hypothèses sur ce qui se répandrait s'il y avait un déversement, " a déclaré Griffin. "Mais il est utile de penser à ce qui arriverait à ces produits chimiques une fois qu'ils seront dans l'atmosphère. Les mêmes résultats pourraient être tout aussi applicables à quelque chose comme le Deepwater Horizon. Une fois que ce matériau a atteint la surface de l'océan, que devient-il lorsqu'il s'évapore ?

"J'adorerais voir certains des propriétaires de ces chars utiliser cela pour examiner leurs structures, ", a-t-il déclaré. "Je peux imaginer des gens comme l'Environmental Defence Fund ou d'autres défenseurs reprenant également l'étude."

Griffin a noté que le modèle n'est pas configuré pour permettre à une entreprise de prédire les effets d'une défaillance d'un seul réservoir. "C'est un modèle plus général d'une région avec des chars susceptibles de tomber en panne, basé sur des situations réelles qui se sont produites, " dit-il. "Mais nous pouvons rendre la chimie et le code atmosphérique disponibles. Si d'autres veulent étudier une situation de tempête donnée et un réservoir qui fuit donné, il faudrait des démarches importantes pour y arriver. »