Метан что это такое: Метан — Что такое Метан?

Метан — это… Что такое Метан?

Мета́н (лат. Methanum) — простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха^[2], химическая формула — CH₄. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно меркаптаны) со специфическим «запахом газа». Метан нетоксичен и неопасен для здоровья человека^[3]. Однако имеются данные, что метан относится к токсическим веществам, действующим на центральную нервную систему^[4]. Накапливаясь в закрытом помещении, метан взрывоопасен. Обогащение одорантами делается для того, чтобы человек вовремя заметил утечку газа. На промышленных производствах эту роль выполняют датчики и во многих случаях метан для лабораторий и промышленных производств остается без запаха.

Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью. Специфична для метана реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al₂O₃ при 800—900 °C или без катализатора при 1400—1600 °C; образующийся синтез-газ может быть использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.

Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %^[5]. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %. Является наркотиком; действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Класс опасности — четвёртый^[6].

Источники

Основной компонент природных (77—99 %), попутных нефтяных (31—90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ). В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, рубце жвачных животных) образуется биогенно. Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля, гидрогенолизе углеводородов в реакциях каталитического риформинга.

Классификация по происхождению:

• абиогенный — образован как результат химических реакций неорганических соединений;
• биогенный — образован как результат химической трансформации органического вещества;
• бактериальный (микробный) — образован в результате жизнедеятельности бактерий;
• термогенный — образован в ходе термохимических процессов.

Предположительно, что на поверхности Титана (спутник Сатурна) в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано^{[источник не указан 27 дней]}-этановой смеси.

Получение

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и кальция) или безводного гидроксида натрия с ледяной уксусной кислотой.

Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Возможно получение метана сплавлением ацетата натрия с гидроксидом натрия^[7]:

Также для лабораторного получения метана используют гидролиз карбида алюминия или некоторых металлорганических соединений (например, метилмагнийбромида).

Химические свойства

Горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1 м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси при объёмных концентрациях от 5 до 15 процентов. Точка замерзания −184^oС (при нормальном давлении)

Вступает с галогенами в реакции замещения, которые проходят по свободно радикальному механизму:

Выше 1400 °C разлагается по реакции:

Окисляется до муравьиной кислоты при 150—200 °C и давлении 30—90 атм. по цепному радикальному механизму:

Соединения включения

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

• Топливо.
• Сырьё в органическом синтезе.

Физиологическое действие

Метан является самым физиологически безвредным газом в гомологическом ряду парафиновых углеводородов. Физиологическое действие метан не оказывает и не ядовит (из-за малой растворимости метана в воде и плазме крови и присущей парафинам химической инертности). Погибнуть человеку в воздухе, с высокой концентрацией метана можно только от недостатка кислорода в воздухе для дыхания при очень высоких концентрациях метана. Так, при содержании в воздухе 25—30 % метана появляются первые признаки асфиксии (учащение пульса, увеличение объёма дыхания, нарушение координации тонких мышечных движений и т. д.). Более высокие концентрации метана в воздухе вызывают у человека кислородное голодание — головную боль, одышку, — симптомы, сходные с горной болезнью.

Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому весьма редки случаи гибели людей от вдыхания смеси метана с воздухом, от асфиксии.

Первая помощь при тяжелой асфиксии: удаление пострадавшего из вредной атмосферы. При отсутствии дыхания немедленно (до прихода врача) искусственное дыхание изо рта в рот. При отсутствии пульса — непрямой массаж сердца.

Хроническое действие метана

У людей, работающих в шахтах или на производствах, где в воздухе присутствуют в незначительных количествах метан и другие газообразные парафиновые углеводороды, описаны заметные сдвиги со стороны вегетативной нервной системы (положительный глазо-сердечный рефлекс, резко выраженная атропиновая проба, гипотония) из-за весьма слабого наркотического действия этих веществ, сходного с наркотическим действием диэтилового эфира.

Метан и экология

Является парниковым газом, в этом отношении, более сильным, чем углекислый газ, из-за наличия глубоких вращательных полос поглощения его молекул в инфракрасном спектре. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 21 единицу^[8].

ПДК метана в воздухе рабочей зоны составляет 7000 мг/м^3[9].

Ссылки

Примечания

1. ↑ Обзор: Растворимость некоторых газов в воде
2. ↑ Статья «Метан» на сайте «Химик»
3. ↑ З. Гауптман, Ю. Грефе, Х. Ремане «Органическая химия», М. «Химия», 1979, стр. 203.
4. ↑ Куценко С. А. Основы токсикологии / С.А. Куценко. — СПб.: Фолиант, 2004.
5. ↑ ГОСТ Р 52136-2003
6. ↑ Газохроматографическое измерение массовых концентраций углеводородов: метана, этана, этилена, пропана, пропилена, н-бутана, альфа-бутилена, изопентана в воздухе рабочей зоны. Методические указания. МУК 4.1.1306-03 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 30.03.2003)
7. ↑ Б. А. Павлов, А. П. Терентьев. Курс органической химии. — Издание шестое, стереотипное. — M.: Химия, 1967. — С. 58.
8. ↑ EBRD Methodology for Assessment of Greenhouse Gas Emissions, Version 3 February 2009 (англ.)
9. ↑ Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»

Метан — это… Что такое Метан?

Мета́н (лат. Methanum) — простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха^[2], химическая формула — CH₄. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно меркаптаны) со специфическим «запахом газа». Метан нетоксичен и неопасен для здоровья человека^[3]. Однако имеются данные, что метан относится к токсическим веществам, действующим на центральную нервную систему^[4]. Накапливаясь в закрытом помещении, метан взрывоопасен. Обогащение одорантами делается для того, чтобы человек вовремя заметил утечку газа. На промышленных производствах эту роль выполняют датчики и во многих случаях метан для лабораторий и промышленных производств остается без запаха.

Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью. Специфична для метана реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al₂O₃ при 800—900 °C или без катализатора при 1400—1600 °C; образующийся синтез-газ может быть использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.

Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %^[5]. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %. Является наркотиком; действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Класс опасности — четвёртый^[6].

Источники

Основной компонент природных (77—99 %), попутных нефтяных (31—90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ). В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, рубце жвачных животных) образуется биогенно. Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля, гидрогенолизе углеводородов в реакциях каталитического риформинга.

Классификация по происхождению:

• абиогенный — образован как результат химических реакций неорганических соединений;
• биогенный — образован как результат химической трансформации органического вещества;
• бактериальный (микробный) — образован в результате жизнедеятельности бактерий;
• термогенный — образован в ходе термохимических процессов.

Предположительно, что на поверхности Титана (спутник Сатурна) в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано^{[источник не указан 27 дней]}-этановой смеси.

Получение

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и кальция) или безводного гидроксида натрия с ледяной уксусной кислотой.

Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Возможно получение метана сплавлением ацетата натрия с гидроксидом натрия^[7]:

Также для лабораторного получения метана используют гидролиз карбида алюминия или некоторых металлорганических соединений (например, метилмагнийбромида).

Химические свойства

Горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1 м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси при объёмных концентрациях от 5 до 15 процентов. Точка замерзания −184^oС (при нормальном давлении)

Вступает с галогенами в реакции замещения, которые проходят по свободно радикальному механизму:

Выше 1400 °C разлагается по реакции:

Окисляется до муравьиной кислоты при 150—200 °C и давлении 30—90 атм. по цепному радикальному механизму:

Соединения включения

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

• Топливо.
• Сырьё в органическом синтезе.

Физиологическое действие

Метан является самым физиологически безвредным газом в гомологическом ряду парафиновых углеводородов. Физиологическое действие метан не оказывает и не ядовит (из-за малой растворимости метана в воде и плазме крови и присущей парафинам химической инертности). Погибнуть человеку в воздухе, с высокой концентрацией метана можно только от недостатка кислорода в воздухе для дыхания при очень высоких концентрациях метана. Так, при содержании в воздухе 25—30 % метана появляются первые признаки асфиксии (учащение пульса, увеличение объёма дыхания, нарушение координации тонких мышечных движений и т. д.). Более высокие концентрации метана в воздухе вызывают у человека кислородное голодание — головную боль, одышку, — симптомы, сходные с горной болезнью.

Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому весьма редки случаи гибели людей от вдыхания смеси метана с воздухом, от асфиксии.

Первая помощь при тяжелой асфиксии: удаление пострадавшего из вредной атмосферы. При отсутствии дыхания немедленно (до прихода врача) искусственное дыхание изо рта в рот. При отсутствии пульса — непрямой массаж сердца.

Хроническое действие метана

У людей, работающих в шахтах или на производствах, где в воздухе присутствуют в незначительных количествах метан и другие газообразные парафиновые углеводороды, описаны заметные сдвиги со стороны вегетативной нервной системы (положительный глазо-сердечный рефлекс, резко выраженная атропиновая проба, гипотония) из-за весьма слабого наркотического действия этих веществ, сходного с наркотическим действием диэтилового эфира.

Метан и экология

Является парниковым газом, в этом отношении, более сильным, чем углекислый газ, из-за наличия глубоких вращательных полос поглощения его молекул в инфракрасном спектре. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 21 единицу^[8].

ПДК метана в воздухе рабочей зоны составляет 7000 мг/м^3[9].

Ссылки

Примечания

1. ↑ Обзор: Растворимость некоторых газов в воде
2. ↑ Статья «Метан» на сайте «Химик»
3. ↑ З. Гауптман, Ю. Грефе, Х. Ремане «Органическая химия», М. «Химия», 1979, стр. 203.
4. ↑ Куценко С. А. Основы токсикологии / С.А. Куценко. — СПб.: Фолиант, 2004.
5. ↑ ГОСТ Р 52136-2003
6. ↑ Газохроматографическое измерение массовых концентраций углеводородов: метана, этана, этилена, пропана, пропилена, н-бутана, альфа-бутилена, изопентана в воздухе рабочей зоны. Методические указания. МУК 4.1.1306-03 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 30.03.2003)
7. ↑ Б. А. Павлов, А. П. Терентьев. Курс органической химии. — Издание шестое, стереотипное. — M.: Химия, 1967. — С. 58.
8. ↑ EBRD Methodology for Assessment of Greenhouse Gas Emissions, Version 3 February 2009 (англ.)
9. ↑ Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»

Метан — это… Что такое Метан?

Мета́н (лат. Methanum) — простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха^[2], химическая формула — CH₄. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно меркаптаны) со специфическим «запахом газа». Метан нетоксичен и неопасен для здоровья человека^[3]. Однако имеются данные, что метан относится к токсическим веществам, действующим на центральную нервную систему^[4]. Накапливаясь в закрытом помещении, метан взрывоопасен. Обогащение одорантами делается для того, чтобы человек вовремя заметил утечку газа. На промышленных производствах эту роль выполняют датчики и во многих случаях метан для лабораторий и промышленных производств остается без запаха.

Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью. Специфична для метана реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al₂O₃ при 800—900 °C или без катализатора при 1400—1600 °C; образующийся синтез-газ может быть использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.

Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %^[5]. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %. Является наркотиком; действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Класс опасности — четвёртый^[6].

Источники

Основной компонент природных (77—99 %), попутных нефтяных (31—90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ). В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, рубце жвачных животных) образуется биогенно. Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля, гидрогенолизе углеводородов в реакциях каталитического риформинга.

Классификация по происхождению:

• абиогенный — образован как результат химических реакций неорганических соединений;
• биогенный — образован как результат химической трансформации органического вещества;
• бактериальный (микробный) — образован в результате жизнедеятельности бактерий;
• термогенный — образован в ходе термохимических процессов.

Предположительно, что на поверхности Титана (спутник Сатурна) в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано^{[источник не указан 27 дней]}-этановой смеси.

Получение

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и кальция) или безводного гидроксида натрия с ледяной уксусной кислотой.

Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Возможно получение метана сплавлением ацетата натрия с гидроксидом натрия^[7]:

Также для лабораторного получения метана используют гидролиз карбида алюминия или некоторых металлорганических соединений (например, метилмагнийбромида).

Химические свойства

Горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1 м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси при объёмных концентрациях от 5 до 15 процентов. Точка замерзания −184^oС (при нормальном давлении)

Вступает с галогенами в реакции замещения, которые проходят по свободно радикальному механизму:

Выше 1400 °C разлагается по реакции:

Окисляется до муравьиной кислоты при 150—200 °C и давлении 30—90 атм. по цепному радикальному механизму:

Соединения включения

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

• Топливо.
• Сырьё в органическом синтезе.

Физиологическое действие

Метан является самым физиологически безвредным газом в гомологическом ряду парафиновых углеводородов. Физиологическое действие метан не оказывает и не ядовит (из-за малой растворимости метана в воде и плазме крови и присущей парафинам химической инертности). Погибнуть человеку в воздухе, с высокой концентрацией метана можно только от недостатка кислорода в воздухе для дыхания при очень высоких концентрациях метана. Так, при содержании в воздухе 25—30 % метана появляются первые признаки асфиксии (учащение пульса, увеличение объёма дыхания, нарушение координации тонких мышечных движений и т. д.). Более высокие концентрации метана в воздухе вызывают у человека кислородное голодание — головную боль, одышку, — симптомы, сходные с горной болезнью.

Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому весьма редки случаи гибели людей от вдыхания смеси метана с воздухом, от асфиксии.

Первая помощь при тяжелой асфиксии: удаление пострадавшего из вредной атмосферы. При отсутствии дыхания немедленно (до прихода врача) искусственное дыхание изо рта в рот. При отсутствии пульса — непрямой массаж сердца.

Хроническое действие метана

У людей, работающих в шахтах или на производствах, где в воздухе присутствуют в незначительных количествах метан и другие газообразные парафиновые углеводороды, описаны заметные сдвиги со стороны вегетативной нервной системы (положительный глазо-сердечный рефлекс, резко выраженная атропиновая проба, гипотония) из-за весьма слабого наркотического действия этих веществ, сходного с наркотическим действием диэтилового эфира.

Метан и экология

Является парниковым газом, в этом отношении, более сильным, чем углекислый газ, из-за наличия глубоких вращательных полос поглощения его молекул в инфракрасном спектре. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 21 единицу^[8].

ПДК метана в воздухе рабочей зоны составляет 7000 мг/м^3[9].

Ссылки

Примечания

1. ↑ Обзор: Растворимость некоторых газов в воде
2. ↑ Статья «Метан» на сайте «Химик»
3. ↑ З. Гауптман, Ю. Грефе, Х. Ремане «Органическая химия», М. «Химия», 1979, стр. 203.
4. ↑ Куценко С. А. Основы токсикологии / С.А. Куценко. — СПб.: Фолиант, 2004.
5. ↑ ГОСТ Р 52136-2003
6. ↑ Газохроматографическое измерение массовых концентраций углеводородов: метана, этана, этилена, пропана, пропилена, н-бутана, альфа-бутилена, изопентана в воздухе рабочей зоны. Методические указания. МУК 4.1.1306-03 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 30.03.2003)
7. ↑ Б. А. Павлов, А. П. Терентьев. Курс органической химии. — Издание шестое, стереотипное. — M.: Химия, 1967. — С. 58.
8. ↑ EBRD Methodology for Assessment of Greenhouse Gas Emissions, Version 3 February 2009 (англ.)
9. ↑ Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»

Метан — это… Что такое Метан?

Мета́н (лат. Methanum) — простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха^[2], химическая формула — CH₄. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно меркаптаны) со специфическим «запахом газа». Метан нетоксичен и неопасен для здоровья человека^[3]. Однако имеются данные, что метан относится к токсическим веществам, действующим на центральную нервную систему^[4]. Накапливаясь в закрытом помещении, метан взрывоопасен. Обогащение одорантами делается для того, чтобы человек вовремя заметил утечку газа. На промышленных производствах эту роль выполняют датчики и во многих случаях метан для лабораторий и промышленных производств остается без запаха.

Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью. Специфична для метана реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al₂O₃ при 800—900 °C или без катализатора при 1400—1600 °C; образующийся синтез-газ может быть использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.

Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %^[5]. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %. Является наркотиком; действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Класс опасности — четвёртый^[6].

Источники

Основной компонент природных (77—99 %), попутных нефтяных (31—90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ). В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, рубце жвачных животных) образуется биогенно. Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля, гидрогенолизе углеводородов в реакциях каталитического риформинга.

Классификация по происхождению:

• абиогенный — образован как результат химических реакций неорганических соединений;
• биогенный — образован как результат химической трансформации органического вещества;
• бактериальный (микробный) — образован в результате жизнедеятельности бактерий;
• термогенный — образован в ходе термохимических процессов.

Предположительно, что на поверхности Титана (спутник Сатурна) в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано^{[источник не указан 27 дней]}-этановой смеси.

Получение

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и кальция) или безводного гидроксида натрия с ледяной уксусной кислотой.

Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Возможно получение метана сплавлением ацетата натрия с гидроксидом натрия^[7]:

Также для лабораторного получения метана используют гидролиз карбида алюминия или некоторых металлорганических соединений (например, метилмагнийбромида).

Химические свойства

Горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1 м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси при объёмных концентрациях от 5 до 15 процентов. Точка замерзания −184^oС (при нормальном давлении)

Вступает с галогенами в реакции замещения, которые проходят по свободно радикальному механизму:

Выше 1400 °C разлагается по реакции:

Окисляется до муравьиной кислоты при 150—200 °C и давлении 30—90 атм. по цепному радикальному механизму:

Соединения включения

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

• Топливо.
• Сырьё в органическом синтезе.

Физиологическое действие

Метан является самым физиологически безвредным газом в гомологическом ряду парафиновых углеводородов. Физиологическое действие метан не оказывает и не ядовит (из-за малой растворимости метана в воде и плазме крови и присущей парафинам химической инертности). Погибнуть человеку в воздухе, с высокой концентрацией метана можно только от недостатка кислорода в воздухе для дыхания при очень высоких концентрациях метана. Так, при содержании в воздухе 25—30 % метана появляются первые признаки асфиксии (учащение пульса, увеличение объёма дыхания, нарушение координации тонких мышечных движений и т. д.). Более высокие концентрации метана в воздухе вызывают у человека кислородное голодание — головную боль, одышку, — симптомы, сходные с горной болезнью.

Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому весьма редки случаи гибели людей от вдыхания смеси метана с воздухом, от асфиксии.

Первая помощь при тяжелой асфиксии: удаление пострадавшего из вредной атмосферы. При отсутствии дыхания немедленно (до прихода врача) искусственное дыхание изо рта в рот. При отсутствии пульса — непрямой массаж сердца.

Хроническое действие метана

У людей, работающих в шахтах или на производствах, где в воздухе присутствуют в незначительных количествах метан и другие газообразные парафиновые углеводороды, описаны заметные сдвиги со стороны вегетативной нервной системы (положительный глазо-сердечный рефлекс, резко выраженная атропиновая проба, гипотония) из-за весьма слабого наркотического действия этих веществ, сходного с наркотическим действием диэтилового эфира.

Метан и экология

Является парниковым газом, в этом отношении, более сильным, чем углекислый газ, из-за наличия глубоких вращательных полос поглощения его молекул в инфракрасном спектре. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 21 единицу^[8].

ПДК метана в воздухе рабочей зоны составляет 7000 мг/м^3[9].

Ссылки

Примечания

1. ↑ Обзор: Растворимость некоторых газов в воде
2. ↑ Статья «Метан» на сайте «Химик»
3. ↑ З. Гауптман, Ю. Грефе, Х. Ремане «Органическая химия», М. «Химия», 1979, стр. 203.
4. ↑ Куценко С. А. Основы токсикологии / С.А. Куценко. — СПб.: Фолиант, 2004.
5. ↑ ГОСТ Р 52136-2003
6. ↑ Газохроматографическое измерение массовых концентраций углеводородов: метана, этана, этилена, пропана, пропилена, н-бутана, альфа-бутилена, изопентана в воздухе рабочей зоны. Методические указания. МУК 4.1.1306-03 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 30.03.2003)
7. ↑ Б. А. Павлов, А. П. Терентьев. Курс органической химии. — Издание шестое, стереотипное. — M.: Химия, 1967. — С. 58.
8. ↑ EBRD Methodology for Assessment of Greenhouse Gas Emissions, Version 3 February 2009 (англ.)
9. ↑ Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»

Часто задаваемые вопросы | Моторное топливо

Китай сообщил о первой добыче газа из отложений «горючего льда»

20 мая 2017

Автор фото, Alamy

Подпись к фото,

Гидрат метана или «горючий газ»: важный источник энергии в будущем

Китай впервые извлек газ из отложений гидратов метана на дне Южно-Китайского моря — это событие может стать поворотным для будущего энергетики во всем мире.

Китайские власти сразу же провозгласили, что это серьезное достижение.

Гидраты метана, известные так же под названием «горючий лед», содержат огромные запасы природного газа.

Многие страны, в том числе США и Япония, работают над решением проблемы эксплуатации отложений газовых гидратов, но их добыча и извлечение из них газа — сложная задача.

Что такое «горючий лед»?

Броское словосочетание описывает то, что является в реальности кристаллическим соединением воды и газа.

«Он напоминает кристаллы льда, но если рассматривать его на молекулярном уровне, то оказывается, что молекулы метана включены в решетку их молекул воды», — говорит профессор Правин Линга с кафедры химической и биомолекулярной технологии Национального университета Сингапура.

Официальное название субстанции — клатраты метана или гидраты метана, они формируются под высоким давлением и при низких температурах в слоях вечной мерзлоты или на дне морей.

Несмотря на свою низкую температуру, эти гидраты легко воспламеняются. Если поднести зажигалку, то газ, заключенный в замерзшей воде, начинает гореть. Вследствие этого гидраты и получили название «горючий лед».

При уменьшении давления и повышении температуры гидраты распадаются на воду и метан — очень большое количество метана. Один кубометр соединения выделяет до 160 кубометров метана, что делает его высококонцентрированным топливным ресурсом.

Автор фото, USGS

Подпись к фото,

Кристаллы гидрата метана, извлеченные американскими геологами в Мексиканском заливе

Однако загвоздка в том, что процесс извлечения из газовых гидратов горючего газа чрезвычайно сложен и дорогостоящ.

Газовые гидраты были впервые обнаружены на севере России в 60-х годах прошлого столетия. Однако исследования в области добычи гидратов из донных отложений начались всего 10-15 лет назад.

Ведущие позиции в этих исследованиях занимает Япония как страна, которая не имеет запасов ископаемых источников энергии. Подобные исследования активно ведутся в Индии и Южной Корее, у которых тоже нет запасов нефти.

Исследования в США и Канаде имеют свою специфику: они в основном изучают возможность добычи гидратов в районах вечной мерзлоты — на севере Канады и на Аляске.

В России ведутся исследования возможности добычи газа из огромных залежей метангидратов в зонах вечной мерзлоты в Западной Сибири. Они финансируются государственной корпорацией «Газпром».

Почему китайское достижение так важно?

Газовые гидраты могут изменить весь глобальный энергетический сектор и стать основным источником энергии в грядущие годы.

Огромные отложения гидратов существуют на дне всех океанов, особенно на краях континентальных плит. Разные страны ищут способы сделать добычу «горючего газа» безопасной и прибыльной.

Китай утверждает, что совершил прорыв в этой области и профессор Линга согласен с ним.

«По сравнению с результатами японских исследований китайские ученые добились впечатляющего успеха, сумев получить гораздо больше метана при экстракции, — объясняет он. — Это действительно значительное достижение».

Считается, что отложения газовых гидратов содержат в 10 раз больше газа, чем сланцевые месторождения. «И это только по самым осторожным оценкам», — говорит ученый.

Китай обнаружил «горючий лед» на дне Южно-Китайского моря в 2007 году. На многие районы в акватории этого моря одновременно претендуют КНР, Вьетнам и Филиппины, и территориальные споры обостряются наличием там огромных энергоресурсов.

Что будет теперь?

Как считает профессор Линга, успех Китая является только первым шагом на долгом пути к освоению нового ресурса.

«Впервые перспективы добычи гидратов выглядят обещающими, — говорит он. — Но полагаю, что только к 2025 году (самое раннее) мы сможем увидеть реальное коммерческое использование гидратов».

Как сообщают китайские СМИ, в районе Шенху в Южно-Китайском море удалось достичь уровня добычи в 16 тысяч кубометров в сутки газа высокой чистоты.

Однако профессор Линга предупреждает, что эксплуатация запасов газовых гидратов должна сопровождаться строжайшими мерами экологической безопасности.

Самым крупным риском в этой области является неуправляемый выброс в атмосферу огромных количеств метана, что может резко ускорить глобальное потепление. Метан является гораздо более эффективным парниковым газом, чем углекислый газ.

Поэтому задача состоит в том, чтобы добыть газ и не дать ему при этом вырваться на свободу.

Утечки газа — Päästeamet

Инструкция по поведению в случае утечки газа.

Риски, связанные с бытовым газом

В очень многих домах Эстонии используется бытовой газ. Газ применяется для приготовления пищи, для нагрева воды, для отопления домов. Широкое использование газа связано с его относительной дешевизной по сравнению с электричеством. Однако пользоваться газовыми приборами гораздо более неудобно и даже более опасно. Газ очень огне- и взрывоопасен, в случае утечки он может вызывать удушье. Существуют строгие требования к установке газовых приборов, и их несоблюдение опасно в первую очередь для пользователя.

В качестве бытового газа у нас используется два разных вида газа — природный газ и сжиженный газ.

Что такое природный газ?

Природный газ поступает в Эстонию из России по длинным трубопроводам и здесь распределяется между разными пользователями. Сжиженный же газ собран в резервуары и распределяется при помощи баллонов, или же в крупных жилых районах устанавливаются подземные газовые емкости, из которых газ распределяется далее по трубопроводам. Таким образом, следует знать, что находящийся в баллонах бытовой газ является сжиженным газом, а газ, поступающий из труб, может быть, в зависимости от региона, как сжиженным, так и природным.

Основным компонентом природного газа является метан — бесцветный газ без запаха, крайне легко воспламеняющийся: может воспламеняться от пламени, искр, тепла. Возможен взрыв газа на открытом воздухе, в помещениях, в канализации и т. д. Взрыв может произойти, если помещение заполнится газом в объеме 5 -15% и он воспламенится.

Природный газ легче воздуха, а это означает, что при утечке он, смешиваясь с воздухом, начинает подниматься выше, но всегда необходимо учитывать, что воздушные потоки, сопутствующие вентиляции или воздухообмену, могут уносить газ также и в боковом направлении. Это означает, что как правило в случае утечки опасности подвергаются квартиры и прочее, что расположено выше, но газ может также перемещаться и в соседние помещения.

Природный газ оказывает на людей главным образом удушающее воздействие. В отношении токсичности он не очень опасен — обладает легким наркотическим действием. Когда около 10% пространства заполнено газом, это вызывает сонливость, возможны также головная боль и недомогание. Когда количество газа увеличивается до 20-30%, это приводит к опасному дефициту кислорода, что может вызвать удушье.

Что такое сжиженный газ?

Основным компонентом сжиженного газа является пропан. Как и метан, пропан является бесцветным газом без запаха, чрезвычайно огнеопасным и взрывоопасным. Пропан взрывоопасен, когда 2-11% пространства заполнено газом. К взрыву может привести искра, даже вызванная статическим электричеством. Непосредственной токсичностью пропан не обладает, но когда он в большом количестве попадает в воздух, то может вызвать удушье в связи с уменьшением содержания кислорода. При вдыхании он может вызывать сонливость, тошноту, плохое самочувствие, головную боль и слабость.

Пропан тяжелее воздуха, и поэтому при утечке газ стремится в низкие места — на пол комнаты, в углубления, подвалы, канализационные колодцы и т. д. Поэтому в случае утечки опасны, главным образом, расположенные ниже квартиры, подвалы.

Для того чтобы человек мог понять, что имеет место утечка газа, к используемым в быту газам добавляют небольшое количество пахучих веществ. Пахучие вещества придают газу характерный запах. Если газ утекает из подземного газопровода и поднимается на поверхность сквозь землю, то одоранты фильтруются и характерный запах теряется, поэтому обнаружить содержание газа в воздухе можно только при помощи газоанализатора.

Для взрыва газа характерно то, что в момент взрыва гаснет также и огонь, вызвавший взрыв. Это означает, что обычно после взрыва газа не возникает пожара. Это происходит по двум причинам: во-первых, взрыв происходит за очень короткое время. Другие предметы в помещении за это время не успевают загореться, а воспламенившийся газ сразу же гаснет сам. Во-вторых, взрыв в помещении создает настолько высокое давление, что оно гасит пламя. Возникающее давление достаточно велико, чтобы разрушить самые слабые конструкции, и газы вырываются наружу.

Чтобы уменьшить воздействие взрыва, двери, окна и люки в газовых сооружениях устанавливают таким образом, чтобы они открывались наружу и, таким образом, выпускали взрывные газы. Кроме того, перекрытия выполняют ​​из легких панелей и увеличивают размеры застекленных поверхностей. Если те же условия выполняются и в других помещениях или зданиях, где используется газ, то разрушения, вызванные взрывом, будут небольшими. Если в помещении происходит утечка газа, но нет контакта с источником воспламенения, то в какой-то момент образуется насыщенная смесь (слишком много газа и слишком мало кислорода), которая уже не огнеопасна.

Аварийные ситуации

Возможные аварийные ситуации и аварии на газопроводах:

• утечка газа в зданиях
• механическое повреждение газопровода
• прерывание подачи газа
• утечка газа за пределы строений
• внезапные изменения давления газа в сети
• неконтролируемое воспламенение газа
• взрыв в зданиях, подключенных к газовой сети
• пожар в защитной зоне газопровода или вокруг нее

ДЕЙСТВИЯ В СЛУЧАЕ ГАЗОВОЙ АВАРИИ

Важно соблюдать инструкции по использованию газовых приборов, предписания газовой компании и не проявлять беспечности при пользовании газовыми приборами.

Наиболее распространенной причиной газовой аварии является утечка. Она может быть вызвана:

• неправильной установкой оборудования
• ошибками в эксплуатации
• беспечностью и т. д.

Утечка газа сама по себе еще не является бедствием, это называется аварийной ситуацией, которая может привести к аварии, если дальнейшие действия будут неправильными.

При покупке баллона сжиженного газа (PROPAAN) убедитесь, что продающее газ предприятие предоставляет со своей стороны оперативную услугу в случае газовой аварии.

Найдите контактные данные поставщика/обработчика природного газа (метан) (например, информационный номер в случае аварии) и удостоверьтесь в том, что специалисты при необходимости доступны.

Проинструктируйте членов семьи (особенно детей) о том, как себя вести в случае газовой аварии.

ВО ВРЕМЯ ГАЗОВОЙ АВАРИИ

Обнаружение утечки газа

Основные правила при обнаружении утечки газа:

• если возможно, закрыть подачу газа
• проветрить помещения, открыв окна и двери
• не пользоваться в помещении открытым пламенем или электричеством
• выйти из опасной зоны
• проинформировать об опасности других людей и центр тревоги
• если возможно, отключить в опасной зоне электричество

Закрытие подачи газа

Закрытие подачи газа зависит от того, где происходит утечка. Если причиной утечки является незакрытый кран у плиты, то это самая легкая ситуация.

Погасив огонь на газовой плите, нужно немедленно закрыть все газовые экраны. Если, однако, поврежден трубопровод, то необходимо закрыть тот кран, через который газ поступает в этот трубопровод.

В случае газовых баллонов ясно, что если газ где-то утекает, то баллон нужно быстро закрыть. Если поврежден баллон, то нужно немедленно вызвать на место ту фирму, где был куплен баллон, или проинформировать об опасности центр тревоги.

Проветривание помещений

Помещения необходимо быстро проветрить, чтобы в них не образовалось взрывоопасной газовой смеси. Открытые окна и двери помогут уменьшить ущерб, если взрыв все же произойдет. Для того, чтобы опасность миновала наверняка, следует выполнять проветривание в течение как минимум 30 минут. Это должно обеспечить чистоту воздуха при условии, что газ больше не поступает.

Искры и электричество

Любой источник возгорания — открытое пламя, электрическая искра и т. д. — может воспламенить находящийся в помещении газ и, в зависимости от концентрации газа, вызвать взрыв. Чтобы предотвратить возникновение электрических искр, после обнаружения опасности нельзя включать или выключать никакое электрическое устройство или вытаскивать штепсель из розетки.

Известно, что каждое включение/выключение генерирует в этом месте небольшие искры. Даже если в заполненной газом комнате горит свет, безопаснее оставить его гореть, чем выключать, так как из-за выключения могут возникнуть искры. Наиболее часто такие ситуации встречаются на кухне, потому что газовые плиты расположены там. С электрической точки зрения очень опасным устройством является холодильник, поскольку в нем через определенные промежутки времени автоматически происходит включение и выключение компрессора. Этому также сопутствует опасная искра. Поэтому безопаснее всего отключить электричество во всей опасной зоне — во всей квартире, доме и т. д.

ВНИМАНИЕ! Отключение электропитания можно выполнять только в том месте, где нет запаха газа, например на лестничной клетке, в другой комнате.

Покиньте опасную зону

Следует сразу же проинформировать об опасности других находящихся поблизости людей и покинуть опасную зону. Как можно скорее нужно проинформировать центр тревоги по номеру службы экстренной помощи 112.

Лестница и подвал

Если запах газа появился на лестничной клетке дома, следует по возможности открыть для проветривания окна лестничной клетки и дверь подъезда. Если газ проникает в подъезд из подвала, то ни при каких обстоятельствах нельзя проветривать подвал через лестничную клетку (опасность для жильцов).

Запрещается ходить в подвал!

Нужно открыть наружную дверь подвала и выйти из опасной зоны.

Если путем перекрытия подачи газа и проветривания помещений не удается понизить концентрацию газа в помещениях, начинают эвакуацию людей из дома. Все должны быть проинформированы о том, что использование открытого огня, курение и включение и выключение электрооборудования запрещено.

Если утечка не обнаружена или требуется много времени для ее ликвидации, специалисты перекрывают газопровод для всего дома. В подвал запах газа может проникать также из поврежденного подземного газопровода.

Утечка газа вне здания

Если запах газа обнаружен вне зданий, он может исходить от подземной утечки газа. В этом случае опасности подвержены здания, расположенные в радиусе 50 м от места утечки. Газ проникает в них через подвалы.

Необходимо принять все меры (прекратить движение, эвакуировать людей, проветривать помещения), чтобы предотвратить взрывы, удушения и другие несчастные случаи. Из поврежденной газовой трубы газ впитывается в почву и поднимается до плотного покрытия улицы или дороги.

Зимой газ поднимается до слоя промерзшего грунта и иногда может распространяться по песчаному основанию дороги довольно далеко.

Если запах газа ощущается во многих квартирах домов части города, это указывает на реальную опасность того, что давление газа в данной части города превысило допустимый предел. Повышение давления газа могло привести к поломкам газовых счетчиков потребителей и протечкам в трубопроводах или оборудовании. Всем следует посоветовать закрыть краны перед оборудованием и счетчиками, проветрить комнаты и дождаться прибытия специалистов.

Проинформируйте центр тревоги

При информировании центра тревоги нужно, отвечая на вопросы, сообщить следующее:

• что произошло (общий характер и признаки аварии — запах, видимые повреждения, пожар и т. д.)
• место, где произошла авария или где обнаружен запах газа (находится ли это место в помещении, на лестнице, в подвале, за пределами зданий?)
• краны вблизи места аварии, где можно закрыть трубопровод, ведущий к месту утечки (перекрыто ли поступление газа?)
• электрическое оборудование, подключенное к сети в помещении (есть ли в помещении электричество?)
• открытое пламя поблизости (свечи, камин, печь и т. д.)
• время обнаружения аварии
• люди, соседние здания или другие объекты, находящиеся под угрозой
• свое имя и контактные данные

ПОСЛЕ ГАЗОВОЙ АВАРИИ

Не забудьте помочь своим соседям и другим людям, которым может потребоваться особая забота и помощь — инвалидам, пожилым и другим людям с ограниченной дееспособностью.

После вынесения людей из заполненной газом среды следует начать оказывать им первую помощь и вызвать скорую помощь.

Не включайте электропитание, пока не убедитесь, что запах газа полностью исчез и все комнаты и кладовки должным образом проветрены.

Сообщите газовой компании о протекающих газовых приборах или баллонах.

Перед использованием оборудования, связанного с утечкой газа, специалисты должны обязательно проверить газовое оборудование или газовые баллоны или при необходимости заменить их.

метана | Определение, свойства, использование и факты

Метан , бесцветный газ без запаха, который широко встречается в природе и является продуктом определенной деятельности человека. Метан — простейший член парафинового ряда углеводородов и один из самых сильных парниковых газов. Его химическая формула — CH ₄ .

Подробнее по этой теме

глобальное потепление: метан

Метан (Ch5) — второй по значимости парниковый газ.Ch5 более мощный, чем CO2 …

Химические свойства метана

Метан легче воздуха, его удельный вес составляет 0,554. Он слабо растворяется в воде. Легко горит на воздухе с образованием углекислого газа и водяного пара; пламя бледное, слегка яркое и очень горячее. Температура кипения метана составляет -162 ° C (-259,6 ° F), а температура плавления -182,5 ° C (-296,5 ° F). Метан в целом очень стабилен, но смеси метана и воздуха с содержанием метана от 5 до 14 процентов по объему взрывоопасны.Взрывы таких смесей часто случаются на угольных шахтах и ​​угольных шахтах и ​​являются причиной многих аварий на шахтах.

структура метана

Тетраэдрическая структура метана (CH ₄ ) объясняется в теории VSEPR (валентная оболочка-электронная пара отталкивания) молекулярной формы, предполагая, что четыре пары связывающих электронов (представленные серыми облаками) ) занимают позиции, сводящие к минимуму их взаимное отталкивание.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Источники метана

В природе метан образуется в результате анаэробного бактериального разложения растительных веществ под водой (где его иногда называют болотным газом или болотным газом).Водно-болотные угодья являются основным естественным источником производимого таким образом метана. К другим важным природным источникам метана относятся термиты (в результате процессов пищеварения), вулканы, жерла на дне океана и отложения гидрата метана, которые встречаются вдоль окраин континентов и под антарктическими льдами и арктической вечной мерзлотой. Метан также является основным компонентом природного газа, который содержит от 50 до 90 процентов метана (в зависимости от источника) и встречается как компонент горючего газа (горючего газа) вдоль угольных пластов.

химическая структура метана

Тетраэдрическая геометрия метана: (A) модель стержня и шарика и (B) диаграмма, показывающая валентные углы и расстояния. (Простые связи обозначают связи в плоскости изображения; клин и пунктир обозначают связи, направленные к зрителю и от него, соответственно.)

Encyclopædia Britannica, Inc.

Производство и сжигание природного газа и угля являются основными антропогенные (связанные с деятельностью человека) источники метана. Такие виды деятельности, как добыча и переработка природного газа и разрушающая перегонка битуминозного угля при производстве угольного газа и коксового газа, приводят к выбросу значительных количеств метана в атмосферу.Другая деятельность человека, связанная с производством метана, включает сжигание биомассы, животноводство и управление отходами (где бактерии производят метан, разлагая отстой на очистных сооружениях и разлагающиеся вещества на свалках).

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Использование метана

Метан — важный источник водорода и некоторых органических химикатов. Метан реагирует с паром при высоких температурах с образованием окиси углерода и водорода; последний используется при производстве аммиака для удобрений и взрывчатых веществ.Другие ценные химические вещества, полученные из метана, включают метанол, хлороформ, четыреххлористый углерод и нитрометан. Неполное сгорание метана дает технический углерод, который широко используется в качестве армирующего агента в резине, используемой для автомобильных шин.

Роль как парниковый газ

Метан, который производится и выбрасывается в атмосферу, поглощается стоками метана, которые включают почву и процесс окисления метана в тропосфере (нижний уровень атмосферы).Большая часть метана, производимого естественным путем, компенсируется его поглощением в естественных стоках. Однако антропогенное производство метана может вызвать более быстрое увеличение концентраций метана, чем они компенсируются поглотителями. С 2007 года концентрация метана в атмосфере Земли увеличивалась на 6,8–10 частей на миллиард (частей на миллиард) в год. К 2020 году содержание метана в атмосфере достигло 1873,5 частей на миллиард, что примерно в два-три раза выше, чем доиндустриальные уровни, которые колебались на уровне 600-700 частей на миллиард.

Повышенная концентрация метана в атмосфере способствует парниковому эффекту, в результате чего парниковые газы (особенно углекислый газ, метан и водяной пар) поглощают инфракрасное излучение (чистую тепловую энергию) и повторно излучают его на поверхность Земли, потенциально задерживая тепло и производя существенные изменения климата.Повышенное содержание метана в атмосфере также косвенно увеличивает парниковый эффект. Например, при окислении метана гидроксильные радикалы (OH ^—) удаляют метан, вступая с ним в реакцию с образованием диоксида углерода и водяного пара, а по мере увеличения концентрации атмосферного метана концентрация гидроксильных радикалов уменьшается, эффективно продлевая время жизни метана в атмосфере. .

The Editors of Encyclopaedia Britannica Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​редактором Джоном П. Рафферти.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

• глобальное потепление: метан

  Метан (CH ₄ ) — второй по значимости парниковый газ. CH ₄ более мощный, чем CO ₂ , потому что радиационное воздействие, производимое на одну молекулу, больше.Кроме того, инфракрасное окно менее насыщено в диапазоне длин волн излучения, поглощаемого CH ₄ , поэтому больше…

• парниковый газ: метан

  Метан (CH ₄ ) — второй по значимости парниковый газ.CH ₄ более мощный, чем CO ₂ , потому что радиационное воздействие, производимое на одну молекулу, больше. Кроме того, инфракрасное окно менее насыщено в диапазоне длин волн излучения, поглощаемого CH ₄ , поэтому больше…

• Климат: Климат и жизнь

  … пар, диоксид углерода, монооксид углерода, метан, озон, диоксид азота, азотная кислота, аммиак и ионы аммония, закись азота, диоксид серы, сероводород, карбонилсульфид, диметилсульфид и сложный набор неметановых углеводородов.Из них…

Важность метана | Агентство по охране окружающей среды США

Метан (CH ₄ ) — это углеводород, который является основным компонентом природного газа. Метан также является парниковым газом (ПГ), поэтому его присутствие в атмосфере влияет на температуру Земли и климатическую систему. Метан выделяется из различных антропогенных (антропогенных) и природных источников. Источники антропогенных выбросов включают свалки, системы добычи нефти и природного газа, сельскохозяйственную деятельность, добычу угля, стационарное и мобильное сжигание, очистку сточных вод и некоторые промышленные процессы.

Метан является вторым по распространенности антропогенным парниковым газом после двуокиси углерода (CO ₂ ), на который приходится около 20 процентов глобальных выбросов. Метан более чем в 25 раз сильнее углекислого газа улавливает тепло в атмосфере. За последние два столетия концентрация метана в атмосфере увеличилась более чем вдвое, в основном из-за деятельности человека. Поскольку метан является одновременно мощным парниковым газом и недолговечным по сравнению с углекислым газом, достижение значительных сокращений окажет быстрое и значительное влияние на потенциал атмосферного потепления.

Другая информация о выбросах метана

Кто больше всего выбрасывает метан?

По оценкам, на Китай, США, Россию, Индию, Бразилию, Индонезию, Нигерию и Мексику приходится почти половина всех антропогенных выбросов метана. Основные источники выбросов метана в этих странах сильно различаются. Например, основным источником выбросов метана в Китае является добыча угля, тогда как Россия выбрасывает большую часть метана из систем природного газа и нефти.Крупнейшими источниками выбросов метана в результате деятельности человека в США являются нефтегазовые системы, кишечная ферментация домашнего скота и свалки.

Почему меры по улавливанию и рентабельному использованию выбросов метана не получили широкого распространения?

Несмотря на многочисленные преимущества, добыча метана не получила широкого распространения по нескольким причинам.

1. Метан обычно является вторичным побочным продуктом промышленных процессов, из которых он выделяется. Например, угольные шахты стремятся выбрасывать метан из горных выработок, потому что он может вызвать взрывы.Исторически сложилось так, что горнодобывающие компании не рассматривали связанный метан как самостоятельный энергетический ресурс.
2. Лица, ответственные за выбросы, могут быть не знакомы с технологиями, доступными для извлечения метана, или потенциальными прибыльными проектами утилизации. Это особенно верно в отношении развивающихся стран, где улучшенный доступ к информации и техническому обучению будет полезным для обеспечения поддержки проектов по рекуперации метана.
3. Плохо функционирующие энергетические рынки и финансово неплатежеспособные коммунальные предприятия и муниципалитеты во многих странах не могут обеспечить частному сектору климат, который будет привлекать их инвестиции в проекты по улавливанию и использованию метана.

Факты и информация о метане

Каждый раз, когда корова отрыгивает или выделяет газ, в атмосферу доносится небольшая струйка метана.

Каждая из этих затяжек, исходящих из коровьего водопровода, вместе взятые, может иметь большое влияние на климат, потому что метан является мощным парниковым газом — примерно в 28 раз сильнее углекислого газа при нагревании Земли в 100-летнем масштабе. и более чем в 80 раз мощнее за 20 лет. Эффект не является чисто гипотетическим: после промышленной революции концентрация метана в атмосфере увеличилась более чем вдвое, и около 20 процентов потепления, которое испытала планета, можно отнести на счет газа.

В атмосфере не так много метана — около 1800 частей на миллиард, примерно столько же, сколько два стакана воды в бассейне. Он примерно в 200 раз менее концентрирован в атмосфере, чем углекислый газ, самый распространенный и опасный из парниковых газов. Но химическая форма метана замечательно эффективна в улавливании тепла, а это означает, что добавление немного большего количества метана в атмосферу может иметь большое влияние на то, насколько и как быстро нагреется планета.

Метан — это простой газ, состоящий из одного атома углерода с четырьмя плечами атомов водорода.Его время в атмосфере относительно скоротечно по сравнению с другими парниковыми газами, такими как CO ₂ — любая молекула метана после того, как она выброшена в атмосферу, длится около десяти лет, прежде чем она уйдет из цикла. Это отметка по сравнению с веками, в течение которых молекула CO ₂ могла парить над поверхностью планеты. Но есть много источников метана, поэтому атмосферная нагрузка постоянно восстанавливается — или увеличивается.

Источники метана

Сегодня около 60 процентов метана в атмосфере поступает из источников, которые, по мнению ученых, вызваны деятельностью человека, а остальная часть поступает из источников, которые существовали до того, как люди начали оказывать существенное влияние на углеродный цикл.

Большая часть естественных выбросов метана происходит из заболоченного источника: водно-болотных угодий, в том числе болот. Многие микробы похожи на млекопитающих в том смысле, что они поедают органические вещества и выделяют углекислый газ, но многие из них, живущие в неподвижных, лишенных кислорода местах, таких как заболоченные заболоченные почвы, вместо этого производят метан, который затем просачивается в атмосферу. В целом, около трети всего метана, плавающего в современной атмосфере, поступает из водно-болотных угодий.

Причины и последствия изменения климата

Что вызывает изменение климата (также известное как глобальное потепление)? И каковы последствия изменения климата? Узнайте о человеческом воздействии и последствиях изменения климата для окружающей среды и нашей жизни.

Есть множество других природных источников метана. Он естественным образом просачивается из-под земли возле некоторых месторождений нефти и газа и из устьев некоторых вулканов. Он просачивается из-за тающей вечной мерзлоты в Арктике и накапливается в отложениях на мелководных, спокойных морях; он уносится прочь от пылающих ландшафтов, попадая в атмосферу как CO ₂ ; и его производят термиты, поедающие груды древесного детрита. Но все эти другие природные источники, за исключением водно-болотных угодий, составляют лишь около десяти процентов от общего объема выбросов ежегодно.

Человеческие источники метана

Сегодня антропогенные источники составляют основную часть метана в атмосфере.

Коровы и другие пасущиеся животные привлекают много внимания из-за их отрыжки и выброса метана. В желудках таких травоядных обитают микробы, которые наполняют кишечник автостопщиками, которые помогают им расщеплять и поглощать питательные вещества из жестких трав. Эти микробы производят метан в качестве отходов, который выходит из обоих концов коров. Навоз, производимый крупным рогатым скотом и другими пастбищами, также является местом, где микробы могут заниматься своим делом, производя еще больше метана.В мире насчитывается 1,4 миллиарда голов крупного рогатого скота, и это число растет по мере увеличения спроса на говядину и молочные продукты; вместе с другими пастбищными животными они вносят около 40 процентов годового бюджета метана.

Другие сельскохозяйственные предприятия также перекачивают метан в атмосферу. Рисовые поля очень похожи на водно-болотные угодья: когда они затоплены, они наполняются спокойной водой с низким содержанием кислорода, которая является естественным домом для бактерий, производящих метан. И некоторые ученые думают, что они могут увидеть момент, когда производство риса в Азии началось около 5000 лет назад, потому что концентрация метана, зафиксированная в крошечных пузырьках древнего воздуха, заключенных в ледяные керны в Антарктиде, быстро выросла.

Маленькая колба вмещает столько же метана, сколько большая, скорее в виде порошка, чем газа.

Фотография Марка Тиссена, Nat Geo Image Collection

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Метан также попадает в атмосферу на месторождениях газового и нефтяного бурения. Во многих штатах и ​​странах действуют строгие правила в отношении допустимой утечки, но оказалось, что эти правила трудно обеспечить. Недавние исследования показывают, что скважины в U.Только S. производят метана примерно на 60 процентов больше, чем ранее оценивало Агентство по охране окружающей среды. Во всем мире энергетический сектор вносит около четверти годового бюджета метана.

Другой важный источник? Трата. Микробы на свалках и в центрах очистки сточных вод проглатывают детрит, который оставляют после себя люди, и в процессе выкачивают тонны метана каждый год — около 14 процентов годового следа США.

Воздействие метана на климат, прошлое и будущее

Метан также мог быть причиной быстрого потепления глубоко в истории Земли, миллионы лет назад.Под высоким давлением, как и на дне океана, метан затвердевает в похожий на слякоть материал, называемый гидратом метана. Огромные количества метана «заморожены» на дне моря в этом химическом состоянии, хотя его точное количество и местонахождение все еще изучаются. Гидраты стабильны, если что-то не мешает им, например, струя теплой воды.

Массовое потепление, которое произошло около 55 миллионов лет назад, могло быть вызвано дестабилизированными гидратами, считают некоторые ученые.Метан просочился с морского дна в атмосферу, заполнив ее газом, улавливающим тепло, и заставил планету резко и быстро нагреться.

В современной атмосфере концентрация метана увеличилась более чем на 150 процентов с 1750 года. Неясно, будет ли этот рост продолжаться или с какой скоростью, но МГЭИК предупреждает, что необходимо контролировать выбросы метана для сохранения планета от дальнейшего потепления.

Метан: решающая возможность в борьбе с изменением климата

Как мы можем решить проблему с метаном?

До недавнего времени было мало что известно о том, где происходили утечки, и о том, как лучше всего их исправить.В 2012 году мы начали серию исследований, чтобы лучше выявлять утечки и находить решения. Это крупнейшее рецензируемое исследование по данному вопросу.

Обобщение результатов исследования показало, что нефтегазовая промышленность США выбрасывает не менее 13 миллионов метрических тонн метана в год — примерно на 60% больше, чем оценивало Агентство по охране окружающей среды в то время. Объем представляет собой достаточно природного газа, чтобы заправить 10 миллионов домов.

Сегодня у нас есть гораздо более точные данные о том, откуда исходит метан и как его предотвратить.Инструменты наземных измерений вместе с растущим числом спутников, включая один, запускаемый нашей дочерней компанией MethaneSAT, делают поиск, измерение и сокращение выбросов быстрее и дешевле, чем когда-либо.

Фактически, по оценкам Международного энергетического агентства, во всем мире нефтегазовая промышленность может добиться сокращения выбросов на 75%, используя доступные сегодня технологии — две трети из них без себестоимости.

Видя лидерство из Белого дома

Являясь крупнейшим производителем нефти и газа в мире, Соединенные Штаты имеют как возможность, так и ответственность лидировать в сокращении выбросов метана.Хорошие новости: метан стал ключевым элементом обновленной стратегии США в области климата при президенте Байдене. Другие страны начинают следовать этому примеру.

Указом от 20 января президент пообещал восстановить и расширить федеральные правила по метану для нефтегазовых объектов, которые были отменены администрацией Трампа.

Пара резолюций, одна принятая в Сенате, а другая ожидающая рассмотрения в Палате представителей, ускорит процесс, восстановит широко поддерживаемые меры защиты от загрязнения метаном и позволит EPA продвигаться вперед с амбициозными стандартами следующего поколения для новых и существующих нефтегазовых объектов. .

Присмотритесь: исследуйте местные утечки

Повышение осведомленности о масштабах и влиянии утечек метана имеет важное значение для разработки эффективной политики.

Наш пилотный проект с помощью Google Earth Outreach помог визуализировать опасные для климата утечки, обнаруженные в местных сообществах.

Метан 101: Что такое метан и почему он важен?

Что такое метан?

Метан — это невидимый газ без запаха, который встречается в природе под землей и под дном океана.Он также выбрасывается в атмосферу в результате ряда естественных биологических процессов. Это органическое соединение с химической формулой Ch5, и это ключевой компонент природного газа, который выделяет энергию при сгорании.

Почему метан важен для изменения климата?

В качестве источника топлива природный газ является самым чистым горючим углеводородом, на его долю приходится половина выбросов парниковых газов (ПГ) по сравнению с углем, когда он используется для выработки электроэнергии.

При попадании в атмосферу метан способствует выбросам парниковых газов.По объему выбросов метана в мире намного меньше, чем выбросов углекислого газа. Однако метан обладает значительно большей способностью удерживать тепло в атмосфере, чем углекислый газ.

Сокращение выбросов метана — важный способ решения проблемы изменения климата. Хотя некоторые источники метана встречаются в природе, существует ряд возможностей для сокращения выбросов метана, вызванных или созданных в результате деятельности человека, такой как разработка нефти и газа, определенные методы ведения сельского хозяйства и использование свалок.

Источники выбросов метана

Метан выбрасывается из ряда антропогенных и природных источников. Источники включают:

• Сжигание топлива автотранспортными средствами;
• Разработка углеводородов (уголь, нефть и природный газ);
• Промышленные процессы, такие как производство алюминия;
• Производство электроэнергии;
• Лесные пожары и сжигание отходов растениеводства;
• Домашний скот и термиты при переваривании органических веществ;
• Разложение органических материалов на свалках и заболоченных территориях.

Выбросы метана от нефти и природного газа

При операциях с нефтью и природным газом метан выделяется из небольших утечек из клапанов и другого оборудования, используемого при бурении и добыче нефти и природного газа. Эти утечки являются непреднамеренными и могут происходить из-за уплотнений насоса, предохранительных клапанов и регулирующих клапанов.

Кроме того, метан иногда выделяется во время сброса газа и при неполном сгорании во время факельного сжигания (сжигание на факеле и сброс газа являются контролируемым сжиганием или выпуском газов в рамках обычных операций по добыче нефти и газа, соответственно)

Что делает Канада с выбросами метана?

В Британской Колумбии, Альберте и Саскачеване действуют правила сжигания на факелах и сброса газов в добывающих отраслях.Хотя факельное сжигание и сброс газа иногда необходимы как часть повседневных операций, нормативные акты и передовые отраслевые практики содержат рекомендации по обеспечению контроля и предотвращения этих действий, когда это возможно.

В целом в Канаде действуют нормы мирового класса по сокращению выбросов метана и других парниковых газов. Нормативные цели Канады в отношении управления выбросами были впервые введены в 1998 году через Стратегический альянс чистого воздуха (CASA). С тех пор они были дополнительно усовершенствованы; Например, в 2010 году Альберта ввела требование о программах LDAR (обнаружение и ремонт утечек) на газовых заводах и компрессорных станциях.Совсем недавно как Альберта, так и Британская Колумбия представили планы лидерства в области климата, которые включают цели по снижению выбросов метана. Кроме того, федеральное правительство работало с правительствами провинций и территорий над созданием Панканадского рамочного соглашения по экологически чистому росту и изменению климата, которое включает обязательство сократить выбросы метана из нефти и природного газа на 40–45 процентов к 2025 году.

Нефтяная и газовая промышленность взяла на себя обязательство поддерживать провинциальные и федеральные цели по сокращению выбросов метана.Это сокращение станет возможным за счет улучшения процессов, оборудования и технологий. Промышленность разрабатывает множество инноваций, таких как использование солнечных панелей для питания насосов и систем, предназначенных для улавливания сбрасываемого газа из компрессоров, с использованием этого газа в качестве топлива для двигателей компрессоров. Также проводятся обширные исследования технологий, предназначенных для улучшения обнаружения, количественной оценки и смягчения последствий метана.

Дополнительное чтение

Окружающая среда и изменение климата Канада: потенциал глобального потепления метана

Инфографика CAPP: Природный газ — это энергия завтрашнего дня

Простите! Проблема с метаном

Когда дело доходит до парниковых газов, заголовки, как правило, фокусируются на двуокиси углерода (CO ₂ ).Тем не менее, есть еще один газ, который, несмотря на относительно низкий уровень публичности, играет ключевую роль в изменении климата. Метан (CH ₄ ) является причиной примерно одной пятой усиленного парникового эффекта. Несмотря на то, что метан широко распространен в атмосфере, о метане еще много неизвестно, и ученые не всегда соглашаются с тем, что влияет на его уровни в атмосфере.

Что такое метан?

Метан легче воздуха, бесцветен и, несмотря на то, что вы думаете, учитывая, что животные его отрыгивают, не имеет запаха.Это поистине универсальный газ: он естественным образом встречается в окружающей среде, вырабатывается животными и может выделяться в результате человеческой деятельности, такой как сельское хозяйство, производство ископаемого топлива и гниющие свалки.

Химически метан представляет собой соединение, состоящее из одного атома углерода и четырех атомов водорода (CH ₄ ). Это основной компонент природного газа.

Молекулы метана (CH ₄ ) имеют четыре атома водорода и центральный атом углерода.

Метан в атмосфере

В атмосфере Земли CO ₂ намного больше, чем метана.Однако потенциал глобального потепления (ПГП) метана — его согревающая способность по сравнению с CO ₂ — составляет около 30. Это означает, что он в 30 раз эффективнее удерживает тепло в атмосфере, чем CO ₂ за 100-летний период. Таким образом, за 100 лет добавление одной молекулы метана в атмосферу будет иметь тот же эффект, что и добавление 30 молекул CO ₂ .

Увеличение или уменьшение концентрации метана в атмосфере зависит от баланса между человеческими и природными источниками, с одной стороны, и
натуральные раковины

с другой.

В то время как для CO ₂ этот баланс был положительным в течение многих десятилетий, вызывая неумолимый рост, история с метаном более сложна.

Атмосферные концентрации углекислого газа, метана и закиси азота в атмосфере резко возросли после начала промышленной деятельности человека. Источник: Межправительственная группа экспертов по изменению климата.

После промышленной революции (примерно с 1750 г.) количество метана в атмосфере увеличилось на 250%.Уровни метана в доиндустриальную эпоху составляли около 715 частей на миллиард (ppb). После неуклонного роста до 2000 года концентрации стабилизировались, почти не увеличиваясь в период с 2000 по 2006 год, вероятно, из-за сокращения выбросов ископаемого топлива. Теперь они снова начали расти. Тропические водно-болотные угодья, Арктика
вечная мерзлота

и расширение мировой газовой промышленности — все были предложены как источники увеличения метана, но не было окончательно идентифицировано ни одной причины.

В 2014 году атмосферный метан составлял около 1800 частей на миллиард. Образцы керна льда показывают, что нынешние уровни являются самыми высокими за последние 650 000 лет.

К счастью, метан задерживается в атмосфере всего около 10 лет по сравнению с 200 годами для CO ₂ . Хотя это звучит как хорошая новость, метан в конечном итоге превращается в CO ₂ , так что в конечном итоге просто добавляет в атмосферу больше CO ₂ . Сокращение выбросов метана является заманчивой целью для борьбы с изменением климата, но, как и CO ₂ , контроль атмосферного метана является сложной задачей.

Наши производственные процессы выбрасывают в атмосферу метан, но это не единственный источник этого парникового газа. Источник изображения: Thomas Hawk / Flickr.

Источники метана

Метан может поступать из многих источников. Он вырабатывается естественным образом в окружающей среде, животными и в результате деятельности человека.

Рассмотрим подробнее.

Природные источники

Самым известным природным источником метана являются водно-болотные угодья, отсюда и название «болотный газ». Он образуется, когда растения и другие органические вещества разлагаются в отсутствие кислорода (анаэробно), например, когда они находятся под водой. Это анаэробное разложение микроорганизмами (называемыми метаногенами) происходит на заболоченных территориях, болотах и ​​болотах и, по оценкам, производит до 70 процентов природного метана в атмосфере. Максимальное производство метана наблюдается при температурах от 37 до 45 ° C, а это означает, что повышение глобальной температуры может также увеличить производство метана на водно-болотных угодьях.

На наши океаны приходится примерно 2 процента мировых выбросов метана. Метан вырабатывается некоторыми типами микробов, которые живут в пищеварительном тракте (а затем в фекальных гранулах) зоопланктона, обитающего в океане.

Еще один источник метана, вызывающий беспокойство, — это огромное количество метана, запертое под океанами и в вечной мерзлоте Арктики. При очень низких температурах и / или высоких давлениях газообразный метан соединяется с водой с образованием твердой структуры, известной как клатрат метана (также известный как гидрат метана, лед метана или гидрат природного газа).Метан удерживается внутри кристаллической структуры замороженной воды.

Этот «замороженный» метан под землей не проблема — если он остается там в ловушке. В условиях низкой температуры и / или высокого давления клатраты метана остаются стабильными. Однако из-за деятельности человека глобальные температуры быстро меняются, вызывая таяние вечной мерзлоты и нагревание океанов. Это будет медленный процесс, но, как только он начнется, его будет трудно остановить, и он может привести к выбросу огромного количества метана в атмосферу.

Недавно были обнаружены высокие концентрации метана в атмосфере Аляски, и в 2014 году в Сибири и на вечной мерзлоте на севере России был обнаружен ряд загадочных кратеров. Хотя точная причина появления кратеров окончательно не доказана, одна из теорий состоит в том, что повышение температуры из-за изменения климата высвободило метан, застрявший в вечной мерзлоте, что привело к своего рода взрыву мини-вулкана, который оставляет после себя гигантские кратеры, высвобождая тонн метана в воздух.

Другая теория предполагает, что кратеры образовались в результате быстрого таяния ледяных кернов, называемых пинго. Пинго, также известный как гидролакколит, представляет собой «пробку» льда, которая развивается на поверхности с небольшой насыпью или холмом земли на вершине. Они могут достигать 70 м в высоту и 600 м в диаметре. Если ледяная пробка тает быстро, это может вызвать обрушение земли, что приведет к образованию кратера. Однако эта теория не объясняет выброшенные породы и свидетельства взрыва, окружающие кратеры.Вместо этого могло случиться так, что кратеры образовались из-за накопленного природного газа, который внезапно высвободился из вечной мерзлоты из-за таяния пинго. Кэролайн Руппел, руководитель проекта газовых гидратов Геологической службы США, поддерживает теорию пинго по поводу выбросов метана. Она отметила, что «типичные гидраты метана в вечной мерзлоте обычно нестабильны на глубине более 200 метров. Кратеры намного мельче, поэтому использование диссоциации гидрата метана маловероятно »(источник: EarthSky).

Наблюдения не ведутся достаточно далеко, чтобы сказать, являются ли эти кратеры новым явлением, но за ними внимательно наблюдают, и исследования продолжают определять их причину и частоту.

• Клатраты океана

  Хотя уровни метана в атмосфере вызывают беспокойство, некоторые исследователи полагают, что реальной угрозой является метан, застрявший в наших океанах.

  Помимо метана, который существует под слоем вечной мерзлоты на суше в полярных регионах, существуют огромные запасы в донных отложениях океана в виде гидратов метана.Здесь каждая молекула метана окружена «клеткой» из кристаллов воды, поэтому в основном они заключены в лед. Несмотря на высокое давление в глубинах океана, они могут существовать при температурах значительно выше нуля градусов по Цельсию. Эти гидраты, или клатраты, являются крупнейшими запасами метана в мире и, по некоторым оценкам, составляют более половины всего ископаемого топлива.

  Обширные запасы гидратов метана под океанами представляют собой молекулы метана, заключенные в клетки с кристаллами воды.

  Обеспокоенность заключается в том, что повышение температуры моря приведет к таянию гидратов и приведет к массовым выбросам метана. Это может уступить место циклу, в котором выделяющийся газ приводит к большему нагреванию, вызывая плавление большего количества гидратов и выделение еще большего количества метана. Это так называемая «гипотеза клатратной пушки», которая была выдвинута для объяснения массового исчезновения морской и наземной жизни в пермскую эпоху около 250 миллионов лет назад.

  Для некоторых людей такой сценарий является предметом научной фантастики, а гипотеза клатратного оружия уже упоминалась в нескольких романах.

  Но клатратная пушка может и не выстрелить — по крайней мере, пока. Недавние новаторские исследования с участием австралийских ученых помогли развеять подобные опасения. В исследовании участвовали ученые из CSIRO и Австралийской организации ядерной науки и технологий (ANSTO), а также исследователи из Дании, Новой Зеландии и США. Они использовали масс-спектрометрию на ускорителе и датирование углерода, чтобы проанализировать метан, заключенный в пузырьки в ледяных кернах из Гренландии. Ледяные керны датируются концом периода позднего дриаса, известного как Большое Морозо, примерно 12 000 лет назад, когда уровень метана в мире увеличился на 50 процентов.

  Хорошая новость заключается в том, что исследование показало, что значительное увеличение метана произошло из-за водно-болотных угодий, а не гидратов под океаном. Это обнадеживает, поскольку предполагает, что источник клатратов менее уязвим, чем предполагалось в последнее время.

От гигантских кратеров до крошечных насекомых, метан также вырабатывается в кишечнике термитов. На это приходится около 5 процентов мировых выбросов.

Метан от деятельности человека

Выбросы метана в результате деятельности человека в настоящее время составляют около 320 миллионов тонн в год, что намного превышает уровни из естественных источников (250 миллионов тонн).

Отрасли производства ископаемого топлива вносят основной вклад в глобальные выбросы метана. Метан выбрасывается в атмосферу при добыче ископаемых видов топлива, таких как нефть, уголь и газ, а также из трубопроводов природного газа.

Метан также производится на свалках или свалках, поскольку органический мусор разлагается под землей в отсутствие кислорода.

Метан образуется на свалках при разложении мусора под землей. Источник изображения: United Nations Photo / Flickr.

Аналогичным образом метан может образовываться в бескислородных системах, связанных с обработкой навоза или сточных вод. Но вместо того, чтобы выбрасывать его в атмосферу, этот метан можно найти с пользой. В Мельбурне, например, очистные сооружения в Вериби собирают метан из своих прудов. Некоторые пруды собирают до 20 000 кубометров метана в день, который затем используется для выработки электроэнергии для работы очистных сооружений.

В наших домах довольно часто встречается метан — природный газ, которым многие из нас готовят и обогревают дома, на 85% состоит из метана.

В сельской местности метан также образуется в результате сжигания биомассы, такой как сельскохозяйственные отходы, луга и леса (для расчистки земель). Рисовые поля, покрытые водой в течение нескольких месяцев в году, действуют как водно-болотные угодья и производят 10 процентов выбросов метана.

Животноводство

Отрыжка и метеоризм могут быть источником веселья для детей, но при массовом производстве скотом выделяемый ими метан может стать серьезной проблемой. Метан производится в процессе кишечной ферментации в пищеварительной системе домашних жвачных животных, таких как крупный рогатый скот, козы и овцы.Эти животные отрыгивают и, в меньшей степени, выбрасывают метан в атмосферу. Исследователи из крупнейшего исследовательского института короны Новой Зеландии, AGResearch, обнаружили, что независимо от того, на каком конце корова вырабатывается, каждая корова производит от 130 до 230 литров метана в день. Учитывая, что на планете более 1,3 миллиарда коров, это быстро складывается, поэтому неудивительно, что домашний скот является крупным источником метана, производящим около 28 процентов глобальных выбросов.

Животноводство создает около 28% мировых выбросов метана из-за процессов, происходящих в пищеварительной системе жвачных животных, таких как крупный рогатый скот, козы и овцы.Источник изображения: JenniKate Wallace / Flickr.

Удаление метана

Удаление метана из атмосферы может осуществляться с помощью естественных экологических процессов, а также с помощью инноваций, созданных руками человека.

Мойки из природного метана

До промышленной революции глобальные уровни метана в течение долгого времени были относительно стабильными, поскольку общее количество производимого метана компенсировалось естественными методами удаления метана, известными как «стоки» метана.Выбросы метана в настоящее время превысили объемы удаления примерно на 22 мегатонны (Мт) в год.

Самым важным поглотителем метана является тропосфера (самый низкий уровень атмосферы Земли). Здесь гидроксильный радикал (ОН) действует как «очищающий» агент посредством реакции с метаном и другими газами, эффективно удаляя их из атмосферы. Это тропосферное окисление удаляет более 500 Мт метана в год.

Меньшие количества метана (40 Мт) также удаляются из следующего слоя атмосферы — стратосферы — снова из-за реакций с ОН.

Наша атмосфера естественным образом удаляет метан посредством химических процессов, но этого недостаточно для поддержания стабильного уровня. Источник изображения: Shemsu.Hor / Flickr.

Некоторые микроорганизмы (метанотрофы), встречающиеся в почвах, используют метан в качестве источника углерода, удаляя около 30 Мт метана ежегодно.

Использование науки для снижения уровня метана

Хотя в природной среде есть свои механизмы удаления метана из атмосферы, достижения науки и техники также помогают нам сыграть свою роль.

Поиск различных способов выращивания риса — например, выращивание сухого риса — или создание более продуктивных сортов риса может быть более эффективным методом снижения уровня метана.

Рисовые поля и домашний скот являются одними из крупнейших источников выбросов метана. У нас есть возможность изменить нашу практику и сократить выбросы. Источник изображения: Pockafwye / Flickr.

С растущим населением, нуждающимся в мясе, молоке, шерсти и всех других ресурсах, которые дают нам сельскохозяйственные животные, мало шансов резко сократить количество жвачных животных на планете, если мы не найдем альтернативные источники животного белка или все вдруг решат стать веганом — маловероятный сценарий.

Однако австралийские ученые занимаются выбросами домашнего скота. В начале 2009 года правительство Австралии выделило почти 27 миллионов долларов на исследование способов сокращения выбросов метана и других парниковых газов в сельском хозяйстве. В исследовании участвуют 18 проектов, в том числе селективное разведение скота, производящего меньше метана; сокращение выбросов метана за счет устранения некоторых кишечных микробов домашнего скота; и сокращение выбросов метана за счет изменения рациона домашнего скота.

Technology также означает, что нам не нужно выбрасывать наши «отходы».Поскольку метан можно использовать в качестве топлива, существует несколько возможностей для рециркуляции газа и использования его в качестве источника энергии. Хотя при этом может образовываться углекислый газ, общий вклад в изменение климата будет меньше, чем если бы метан не использовался. В течение многих лет метан, образующийся при разложении веществ на некоторых свалках или свалках, использовался в качестве источника газа и использовался для производства электроэнергии, обогрева зданий и транспортных средств.

В Соединенных Штатах Америки уже реализовано более 500 проектов по производству энергии из свалок, в то время как Германия, всегда являвшаяся лидером в области возобновляемых источников энергии, производила достаточно электроэнергии из
биогаз

в 2009 г. к власти более 3.5 миллионов домов. С 2005 года Швеция использует эту технологию для приведения в действие поезда, курсирующего между двумя городами на расстоянии более 120 км друг от друга.

Если в некоторых местах невозможно использовать метан, образующийся на свалках, в Австралии изучают другое решение — в первую очередь остановить его образование. Один из способов предотвратить образование метана на свалках — это закрыть площадку, чтобы дождь не проникал в землю. Австралийские ученые сейчас пытаются снизить уровень метана на свалках, выращивая на их поверхности растения и деревья.Идея состоит в том, чтобы растения поглощали воду, которая в противном случае просачивалась бы вниз, и способствовали анаэробному разложению мусора, в результате чего образуется метан. Этот метод, известный как фитокэппинг, был успешно протестирован исследователями из Университета Центрального Квинсленда.

Улавливание и повторное использование метана — это коммерческая технология возобновляемых источников энергии, широко используемая в промышленности по очистке сточных вод. Упомянутые ранее очистные сооружения Верриби и такие фермы, как маслобойня Straus Family, которая использует метановый варочный котел для превращения коровьего навоза в энергию, являются доказательством того, что технологии улавливания и повторного использования жизнеспособны и эффективны.

Еще один способ снизить уровень метана — снизить выбросы от предприятий, производящих ископаемое топливо. Например, на некоторых угольных шахтах метан можно собирать для производства энергии — по сути, превращая отработанный газ в топливо.

Система улавливания метана в США, которая улавливает метан из угольной шахты и преобразует его в электричество. Источник изображения: Aspen Snowmass / Flickr.

Важно отметить, что теперь правительства признают роль метана как парникового газа. Метан был включен в схему торговли квотами на выбросы в Австралии и в текущий Фонд сокращения выбросов.Европейский Союз также стремится включить метан и другие парниковые газы в свою схему торговли выбросами.

Вывод

От коровьей отрыжки до разложения органических веществ и огромных хранилищ замороженных клатратов в океанах и вечной мерзлоте, метан повсеместно. Его эффективность как парникового газа делает его серьезным игроком, влияющим на то, как системы Земли реагируют на
антропогенный

выбросы парниковых газов.Поиск способов сокращения или повторного использования метана, производимого в результате деятельности человека, является важным шагом в управлении изменением климата.

Коалиция по климату и чистому воздуху

ЧТО ТАКОЕ метан?

Метан — мощный парниковый газ, выделяемый в результате деятельности человека, например утечки из систем природного газа и животноводства, а также из природных источников, таких как водно-болотные угодья. Он оказывает прямое влияние на климат, а также ряд косвенных воздействий на здоровье человека, урожайность, качество и продуктивность растительности, поскольку он играет важную роль в формировании тропосферного озона.

Метан — это недолговечный загрязнитель климата, время жизни в атмосфере которого составляет около 12 лет. Хотя его время жизни в атмосфере намного короче, чем у углекислого газа (CO ₂ ), он гораздо эффективнее улавливает излучение. На единицу массы влияние метана на изменение климата за 20 лет в 86 раз больше, чем CO ₂ ; за 100-летний период она в 28 раз больше.

Многочисленные исследования показали, что выбор мер по сокращению выбросов метана может снизить краткосрочное потепление климата, повысить урожайность и предотвратить преждевременную смерть.

Ключевые цифры

ПЕРВИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ВЫБРОСОВ МЕТАНА

Концентрации метана в атмосфере выросли в результате деятельности человека, связанной с сельским хозяйством, включая выращивание риса и животноводство жвачных животных; добыча угля; добыча и распределение нефти и газа; сжигание биомассы; и захоронение бытовых отходов.Прогнозируется, что к 2030 году выбросы будут продолжать расти, если не будут приняты немедленные меры.

В сельском хозяйстве быстрое и крупномасштабное внедрение улучшенных стратегий кормления скота может сократить на 20% глобальные выбросы метана к 2030 году, в то время как полная реализация периодической аэрации постоянно затопляемых рисовых полей (известная как чередование увлажняющих и сушильных культур) может снизить выбросы от производство риса более чем на 30%.

Выбросы от добычи угля и нефтегазового сектора можно сократить более чем на 65% за счет предотвращения утечки газа во время транспортировки и распределения, извлечения и использования газа на стадии добычи, а также за счет дегазации перед шахтой и извлечения метана во время добычи угля.

УДАР МЕТАНА

ВОЗДЕЙСТВИЕ КЛИМАТА

Метан обычно считается вторым после диоксида углерода по важности для изменения климата. Присутствие метана в атмосфере может также влиять на количество других парниковых газов, таких как тропосферный озон, водяной пар и углекислый газ.

Недавние исследования показывают, что вклад выбросов метана в глобальное потепление на 25% выше, чем предыдущие оценки.>

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЗДОРОВЬЕ

Метан является основным газом-прекурсором вредного загрязнителя воздуха, тропосферного озона.В глобальном масштабе увеличенные выбросы метана ответственны за половину наблюдаемого повышения уровней тропосферного озона.

Хотя метан не наносит прямого вреда здоровью человека или растениеводству, озон является причиной около 1 миллиона преждевременных респираторных смертей во всем мире. Метан является причиной примерно половины этих смертей.

РЕШЕНИЯ

Относительно короткое время жизни метана в атмосфере в сочетании с его сильным потенциалом потепления означает, что целевые стратегии по сокращению выбросов могут принести пользу для климата и здоровья в течение нескольких десятилетий.

Коалиция поддерживает реализацию мер контроля, которые, если они будут реализованы на глобальном уровне к 2030 году, могут сократить глобальные выбросы метана на целых 40%. Некоторые из этих сокращений выбросов могут быть достигнуты за счет чистой экономии, обеспечивая быстрые выгоды для климата, а также для здоровья населения и урожайности сельского хозяйства.

Дополнительные меры контроля

.