додати матеріал


Метан

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Метан СН 4
Метан - найбільш важливий представник органічних речовин в атмосфері (рис.1). Його концентрація істотно перевищує концентрацію інших органічних сполук. У 60-і і 70-і роки кількість метану в атмосфері зростала зі швидкістю 1% на рік, і це пояснювалося господарською діяльністю людства.

Рис.1. Молекула метану
Збільшення вмісту метану в атмосфері сприяє посиленню парникового ефекту, так як метан інтенсивно поглинає теплове випромінювання Землі в інфрачервоній області спектра на довжині хвилі 7,66 мкм. Метан займає друге місце після вуглекислого газу за ефективністю поглинання теплового випромінювання Землі. Внесок метану у створення парникового ефекту складає приблизно 30% від величини, прийнятої для вуглекислого газу. Із зростанням вмісту метану змінюються хімічні процеси в атмосфері, що може призвести до погіршення екологічної ситуації на Землі. Природно виникає питання про управління хімічними та фізичними процесами, в яких бере участь метан. Якщо молекули метану потрапляють в атмосферу, то вони залучаються до процесів перенесення і вступають в хімічні реакції, які добре відомі як якісно, ​​так і кількісно. Управління процесами безпосередньо в атмосфері в глобальному масштабі практично виключено. До теперішнього часу спрямований вплив на атмосферні процеси вдавалося здійснювати тільки шляхом зміни потужності антропогенних джерел. Тому важливо розуміти природу природних і антропогенних джерел метану і оцінювати їх потужність з достатнім ступенем вірогідності.
Метан за походженням буває:
- Біогенним, якщо він виникає в результаті хімічної трансформації органічної речовини;
- Бактеріальним (або мікробним), якщо він утворюється в результаті діяльності бактерій;
- Термогенним, якщо його виникнення зобов'язана термохимическим процесам;
- Абіогенним, якщо він виникає внаслідок хімічних реакцій неорганічних сполук.
Бактеріальний метан утворюється в донних відкладах боліт та інших водоймищ, в результаті процесів травлення в шлунках комах і тварин (переважно жуйних). Термогенним метан виникає в осадових породах при їх зануренні на глибини 3-10 км, де осадові породи підлягають хімічної трансформації в умовах високих температур і тисків. Абіогенний метан утворюється зазвичай на великих глибинах у мантії Землі.
В даний час загальна кількість метану в атмосфері оцінюють у межах 4600-5000 Тг (Тг = 1012 г). У південній півкулі концентрація метану трохи нижче, ніж у північній півкулі. Така відмінність зазвичай пов'язують з меншою потужністю джерел метану в південній півкулі: вважається, що основні джерела метану розташовані на континентах, а океани не вносять помітного вкладу в глобальний потік метану. Час життя метану в атмосфері 8-12 років.
Метан знаходиться в атмосфері в основному в приземному шарі, який називається тропосферою і товщина якого становить 11-15 км. Концентрація метану мало залежить від висоти в інтервалі від поверхні Землі до тропопаузи, що обумовлено великою швидкістю перемішування по висоті в межах 0-12 км (1 місяць) у порівнянні з часом життя метану в атмосфері.
Метан потрапляє в атмосферу як з природних, так і з антропогенних джерел. Потужність антропогенних джерел в даний час істотно перевищує потужність природних. До природних джерел метану відносяться болота, тундра, водойми, комахи (головним чином терміти), метангідрати, геохімічні процеси. До антропогенним - рисові поля, шахти, тварини, втрати при видобутку газу і нафти, горіння біомаси, звалища. Відносний розподіл джерел з їх потужності дано на рис.2.

Рис. 2. Частки окремих джерел у загальному потоці метану в атмосферу
З даних рис.2 видно, що болота, рисові поля і тварини вносять доміную-щий внесок в освіту загального потоку в атмосферу. Природа утворення метану в таких джерелах, як болота, озера, рисові поля, жуйні тварини, комахи, звалища, приблизно однакова - ферментативна переробка клітковини.
Інтенсивність виділення метану з боліт змінюється в широких межах. Емісія метану від західносибірських боліт, які є досить типовим представником північних боліт, визначена з застосуванням методів газової хроматографії, складає приблизно 9 мг метану в ч / м 2. У середньому емісія метану з сибірських боліт може досягати 20 Тг / рік, що досить багато у зіставленні з загальним потоком метану від боліт (50-70 Тг). Потрібно сказати, що точність визначення емісії метану від боліт утруднена великим розкидом величин емісії при вимірі навіть на близько розташованих ділянках. Наприклад, величина емісії метану в західносибірських болотах коливалася в інтервалі від 0,1 до 40 мг / (м 2 ⋅ год). Великий потік метану від рисових полів зумовлений різким прискоренням транспорту метану всередині порожнин в стеблах рису, так як дифузія метану відбувається в повітряному середовищі, а не у воді. Потік метану з рисових полів досягає в середньому 2,3 мг / (м 2 ⋅ год).
Кількість великої рогатої худоби у світі - близько 1,5 млрд голів. Одна корова виробляє на добу близько 250 л чистого метану. Цієї кількості метану вистачить, щоб закип'ятити 20 л води. У розвинених країнах на звалища вивозиться приблизно 1,8 кг сміття в день з розрахунку на одну людину, в Росії 0,6 кг відповідно. Приблизно 10% цієї маси може конвертуватися в метан. Отже, в Росії виробляється 60 г метану на добу в розрахунку на одну людину.
Шахтний метан виникає в процесі трансформації органічних залишків у вугілля під впливом високих тисків і температур. Можна вважати, що в глибинах землі відбувається піроліз органічних речовин. Рослинні залишки містять велику кількість лігніну, в структурі якого є багато метильних груп. У ході термічної переробки відбувається звільнення метильних радикалів, які потім відривають атом водню від органічних молекул і перетворюються на метан. Видобуток 1 т вугілля супроводжується виділенням 13 м 3 чистого метану.
Аналогічний механізм утворення метану спостерігається і при горінні біомаси. Основне джерело метану, що виділяється при горінні біомаси, знаходиться в Африці, де широко практикується спалювання соломи при підготовці грунту для нового врожаю. Використання дерева для приготування їжі та опалення дає незначний внесок. Країни колишнього СРСР виробляють близько 5-15% від загального потоку метану в атмосферу.
Таким чином, роль метану в екологічних процесах виключно велика. В даний час нагальним завданням для багатьох регіонів земної кулі, і в тому числі для Росії, є інвентаризація існуючих джерел метану, виявлення і прогнозування появи нових джерел.
У Росії більш детального дослідження слід піддати ті джерела метану, потужність яких визначена з недостатньою точністю. Перш за все це болота, і особливо болота Західного Сибіру. Важливою є проблема утворення і транспорту метану в болотах всередині водної фази. Поклади метангідратов цікаві не тільки з точки зору впливу на клімат планети при їх дестабілізації, але і з метою промислового використання. Раціональне використання відходів, наприклад для отримання теплової енергії, може вирішити проблему звалищного газу. Ще одна проблема носить екологічний характер. В даний час важко сумніватися в тому, що відбувається поступове потепління клімату, хоча і набагато меншими темпами, ніж передбачалося раніше. Підвищення температури планети позначиться на зростанні потоків метану, так як зміна температури на один градус змінює інтенсивність виділення метану в мікробіологічних процесах (болота, рисові поля, звалища) приблизно на 10%. Потенційно небезпечне джерело метану, який може включитися при підвищенні температури, - це гідрати метану. Запаси метангідратов величезні. Підвищення температури викличе дестабілізацію метангідратов і почнеться їх розпад, що іноді спостерігається і зараз. В даний час оцінка потужності потоку метану від метангідратов невелика і складає близько 1% від загального потоку. Збільшення надходження потоку метану в атмосферу викличе подальше прискорення в підвищенні температури атмосфери, що буде мати величезні негативні наслідки.
Список літератури
1) Арустамов Е.А. Безпека життєдіяльності. - К.: 2001.
2) Бєлов С.В. Безпека життєдіяльності. - М.: 2000.
3) Гарін В.М. Екологія для технічних вузів. - Ростов на Дону: 2001.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
17.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Поширення полум`я в гібридних сумішах вугілля метан повітря
Розробка уроку на тему Метан його будова та валентні стану атома вуглецю
Розробка уроку на тему Метан його будова та валентні стану атома вуглецю 2
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru