L'explosion s'est produire à 14h40 dans le troisième wagon de la rame de métro qui circulait sur la ligne bleue du métro de Saint-Pétersbourg, quelques minutes après le départ de la rame de la station Sennaïa Plochtchad en direction de l'arrêt Tekhnologuitcheski Institout. L'onde de choc a arraché l'une des portes du wagon et a déformé les parois. Les billes métalliques se trouvant à l'intérieur de la bombe ont fauché pratiquement tous les passagers qui se trouvaient autour. Le conducteur de la rame a décidé de ne pas s'arrêter entre les stations et d'arriver jusqu'à la suivante. Selon la porte-parole du Comité d'enquête russe Svetlana Petrenko, le conducteur a ainsi permis de sauver la vie des plusieurs blessés: "Son acte a permis de procéder immédiatement à l'évacuation et à l'assistance médicale aux victimes".
D'après le Comité national antiterroriste, l'explosion a fait 14 morts et 45 personnes ont été hospitalisées, dont au moins dix dans un état grave. Les blessés ont été évacués par des ambulances, mais aussi à bord de l'hélicoptère Ka-32 du ministère russe des Situations d'urgence.
Selon des sources officieuses, l'enquête dispose déjà de la photo d'un des suspects — un homme barbu filmé par les caméras à l'entrée du métro. Plusieurs témoins l'ont identifié comme l'homme étant entré dans le train à la station Sennaïa Plochtchad. Il aurait posé devant la porte un sac à dos avec la bombe et quitté le wagon juste avant le départ du train.
Ayant pu identifier par ce biais les numéros de portable des terroristes présumés, les enquêteurs ont découvert que toutes les cartes SIM avaient été achetées sur un marché et n'étaient pas attachées à des personnes concrètes, c'est pourquoi ils ont dû se limiter à l'écoute des communications des terroristes en espérant les retrouver, ou au moins découvrir des éléments de leurs plans.
Le fonctionnement du métro de Saint-Pétersbourg a été entièrement suspendu après l'attentat et seule la sortie des stations était ouverte. Les policiers et les sauveteurs ont passé au peigne fin tous les sites du métro, y compris les passages souterrains, et la circulation ne devait être relancée que mardi.
Immédiatement après l'explosion, la police des transports a renforcé les mesures de sécurité sur tous les sites contrôlés, y compris les gares et l'aéroport de Poulkovo. Le comité de l'éducation a décidé de renforcer les mesures de sécurité dans les établissements scolaires et d'instaurer un régime de travail spécial le 3 avril. Il a été prescrit aux établissements scolaires de renforcer le contrôle à l'entrée de tous les établissements, d'organiser des tests supplémentaires de sécurité et d'inspecter les territoires environnants. L'accès des visiteurs aux bâtiments devra obligatoirement être fixé dans le journal des visites. De plus, sur ordre spécial, compte tenu de la situation des transports toutes les écoles et les maternelles ont travaillé plus longtemps pour que les enfants puissent attendre l'arrivée de leurs parents sous la surveillance des éducateurs.
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