Ang gas na ibinubuga mula sa ilalim ng mga reservoir ay marsh gas na may hindi kanais-nais na amoy (isa pang pangkalahatang pangalan ay methane). Sa agham, ito ay formene, o methyl hydrogen. Karamihan sa mga ito ay binubuo ng methane (CH4). Maaari rin itong maglaman ng nitrogen, argon, hydrogen, phosphine at carbon dioxide.
Mga Pangunahing Tampok
Karaniwang komposisyon, chemical formula ng swamp gas - lahat ng ito ay malinaw na nagpapakita ng pag-aari nito sa pinakasimpleng carbon compound. Ang iba pang mga bahagi ay naka-grupo sa paligid ng elementong ito. Ang marsh gas ay matatagpuan sa kalikasan sa isang libreng estado bilang isang pinaghalong may carbon dioxide o nitrogen. Ito ay resulta ng pagkabulok ng organikong bagay. Bilang panuntunan, ito ay mga halaman na nasa ilalim ng tubig at pinagkaitan ng hangin.
Ang mga minahan ng karbon ay isa pang lugar kung saan nabubuo ang nasusunog na swamp gas. Naiipon ito sa mga bato pagkatapos ng agnas ng mga organikong nalalabi. Maraming voids ang nag-aambag dito. Lumalabas ang mga naturang gas kapag may lumabas na hindi sinasadyang butas.
Mga lugar ng edukasyon
Sa kabila ng medyo hindi malabo na pangalan nito, ang marsh gas (o sa halip, methane) ay naglalabas din mula samga bitak ng lupa malapit sa mga oil field. Ang mga unang naturang kaso ay naitala sa Estados Unidos ng Amerika sa mga pampang ng Allegheny River, gayundin sa Russia sa rehiyon ng Caspian. Sa Baku, sa kadahilanang ito, mayroong isang alamat tungkol sa mahiwagang sunog sa Baku mula noong sinaunang panahon. Ang natural na kababalaghan ay lumabas na may halong carbon dioxide, nitrogen at oil vapors, swamp gas.
Sa pag-unlad ng industriya at teknolohiya ng pagmimina, natutunan ng mga tao kung paano gamitin ang inilabas na methane. Ang unang naturang halaman ay lumitaw sa Pennsylvania. Ang swamp gas ay nailalarawan sa pamamagitan ng ang katunayan na ito ay patuloy na nabuo, ito ay matatagpuan sa anumang swamp o pond. Kadalasan, ito ay sapat na hawakan lamang ang silt gamit ang isang stick. Pagkatapos nito, lumulutang ang mga bula ng gas sa ibabaw ng tubig.
Swamp gas base
Nakakatulong ang bacteria na bumuo ng pangunahing bahagi ng natural gas (methane). Dahil sa kanila, nagsisimula ang pagbuburo ng hibla ng halaman, na nag-aambag sa paglitaw ng mitein. Ang pinakamalinis na methane ay pinaniniwalaang katangian ng mga mud volcanoes ng Apsheron at Kerch Peninsulas.
Sa karagdagan, ito ay nangyayari sa mga deposito ng asin, bukal at fumaroles - mga butas at bitak na matatagpuan sa paanan ng mga bulkan. Ang methane ay nasa bituka ng tao. Naglalaman ito ng mga produkto ng pagbuga ng ilang mga hayop. Isa sa mga unang nakasulat na katibayan ng sangkap na ito ay maaaring ituring na mga sinulat ng sinaunang manunulat na si Pliny, na nagbanggit ng mga gaseous combustible compound.
Pagsabog
Higit sa lahat swamp gaskilala sa mga mapanirang katangian nito. Kapag nag-apoy sa pinaghalong hangin, nagiging sanhi ito ng pagsabog. Ang dahilan nito ay ang mga katangian ng mitein. Ang pagsabog ng marsh gas at mga katulad na compound sa mahabang panahon ay natakot sa mga tao na nagpapaliwanag kung ano ang nangyayari sa mga pamahiin. Ang mga dahilan para sa anomalya ay naging malinaw lamang pagkatapos ng siyentipikong pag-aaral ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Marsh gas, methane at iba pang explosive compound ang nag-udyok sa mga tao na imbento ang Davy lamp. Nagsimula itong gamitin kapwa sa mga latian at sa mga minahan ng karbon. Sa lampara na ito, ang mga produkto ng pagkasunog ay inalis gamit ang isang espesyal na grid, salamat sa kung saan ang posibilidad ng pag-aapoy ng isang nasusunog na pinaghalong gas ay hindi kasama.
Kasaysayan ng pagtuklas
Ang Italyano na siyentipikong si Allesandro Volta ay gumawa ng malaking kontribusyon sa pag-aaral ng swamp gas (methane). Noong 1776, pinatunayan niya na ang sangkap na ito ay iba sa hydrogen, dahil nangangailangan ito ng dobleng dami ng oxygen upang masunog. Bilang karagdagan, si Volta ang nagpasiya na ang swamp gas ay pinagmumulan ng carbonic acid.
Natuklasan ng isang Italyano ang methane sa hangganan ng Switzerland at Italy malapit sa Lake Maggiore. Ang inspirasyon para sa siyentipiko ay isang artikulo ng Amerikanong siyentipiko at politiko na si Benjamin Franklin tungkol sa kababalaghan ng "nasusunog na hangin". Si Volta ang unang nakakuha ng methane sa pamamagitan ng pagkolekta ng gas na ibinubuga ng swamp.
Patuloy ang pananaliksik
Iba pang mahahalagang mananaliksik ng natural phenomenon ay ang French chemist na si Claude Berthollet at ang British chemist na si William Henry. Ang huli sa kanila, noong 1805, ay nagpasiya ng komposisyon ng swamp gas at nakikilala ito mula sa ethylene (kayatinatawag na oil gas).
Ang sikreto ng paputok ay nakatago sa pangunahing bahagi nito - methane. Ito ay tinukoy bilang isang magaan na hydrocarbon gas (kumpara sa mabigat na hydrocarbon gas ethylene). Sa paglipas ng panahon, ang isa pang termino ay itinatag - methyl hydrogen. Ang pananaliksik ni Henry ay ipinagpatuloy nina John D alton at Jens Jakob Berzelius.
Noong 1813, sinuri ng English chemist at geologist na si Humphrey Davy ang firedamp at napagpasyahan na ang sangkap na ito ay pinaghalong methane, carbonic anhydride at nitrogen. Kaya napatunayan na ang nasusunog na halo na inilabas sa mga minahan ay kapareho ng katulad na halo sa mga latian.
Ekolohikal na epekto
Katangian ng swamp gas, ang methane ay nagmumula sa ilang mga reaksiyong kemikal. Una sa lahat, ito ang dry distillation ng organikong bagay (halimbawa, pit o kahoy). Ang chemically pure methane ay nakukuha sa pamamagitan ng decomposition ng zinc methyl na may tubig (sinc oxide ay ginawa). Ngayon, ang sangkap na ito ay umaakit sa atensyon ng maraming mga environmentalist dahil sa pakikilahok nito sa pagbuo ng greenhouse effect. Ito ay dahil sa akumulasyon ng methane sa atmospera ng Earth. Ang swamp gas ay sumisipsip ng thermal radiation sa infrared na rehiyon ng spectrum. Sa parameter na ito, ito ay pangalawa lamang sa purong carbon dioxide. Tinatantya ng mga ecologist ang kontribusyon ng methane sa pagpapahusay ng greenhouse effect sa humigit-kumulang 30%.
Ang mga katangian, komposisyon, chemical formula ng marsh gas ay pinag-aaralan ngayon bilang bahagi ng pag-aaral ng impluwensya nito sa atmospera ng ating planeta. Sa likas na dami na ginawa ng kalikasan mismo, hindimapanganib bilang sanhi ng greenhouse effect. Gayunpaman, ang problema ay ang malaking halaga ng methane ay pumapasok sa atmospera sa pamamagitan ng kasalanan ng mga tao mismo. Ang isang analogue ng swamp gas ay ginawa sa iba't ibang mga negosyo. Ito ang tinatawag na abiogenic methane. Ang nangyayari sa mga latian ay itinuturing na biogenic - iyon ay, nagreresulta mula sa pagbabago ng organikong bagay.
Methanogenesis
Ang biosynthesis ng methane (at kaya ang paglitaw ng swamp gas) ay tinatawag ding methanogenesis. Ang archaeal bacteria ay kasangkot sa prosesong ito. Ang mga ito ay aerobic, iyon ay, maaari silang makakuha ng enerhiya para sa buhay na walang oxygen. Ang archaea ay walang membrane organelles at isang nucleus.
Ang bakterya ay bumubuo ng methane sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga one-carbon compound na may mga carbon alcohol at one-carbon compound. Ang isa pang paraan ay ang disproportionation ng acetate. Ang enerhiya na ginawa ng bakterya ay binago ng ATP synthase enzymes. Iba't ibang molekula ang kasangkot sa methanogenesis: coenzymes, methanofuran, tetrahydromethanopterin, atbp.
Methanogens
Alam ng Science ang 17 genera at 50 species ng archaea na may kakayahang bumuo ng batayan ng swamp gas. Bumubuo sila ng primitive multicellular colonies. Ang pinaka-pinag-aralan na genome ng naturang archaea ay Methanosarcina acetivorans. Kino-convert nila ang carbon monoxide sa acetates at methane gamit ang enzymes acetate kinase at phosphotransacetylase. Mayroon ding teorya na ang archaea na ito noong sinaunang panahon ay maaaring mag-transform sa thioether, sa kondisyon na mayroong mataas nakonsentrasyon ng iron sulfide.
Dahilan ng sunog sa kagubatan
Na may sapat na emisyon at konsentrasyon, ang swamp gas, na nag-aapoy, ay maaaring magdulot ng malaking natural na pit at sunog sa kagubatan. Ngayon, mayroong isang buong kumplikado ng paglaban sa gayong mga phenomena. Ang mga espesyal na serbisyo ay nagsasagawa ng pagsubaybay sa gas sa mga pinaka latian na lugar. Responsable sila para sa pag-iwas at quantitative control ng ratio ng mga bahagi ng isang potensyal na mapanganib na gas.
Halimbawa, ang isa sa mga pinaka-latian sa rehiyon ng Moscow ay ang silangang distrito ng Shatursky. Sa mga reservoir nito ay maraming isda (crucian, perches, gobies, carps, pikes, carp), newts, palaka, ahas, muskrats, ibon (herons, bitterns, waders, ducks). Ang mga buto ng lahat ng mga hayop na ito ay naglalaman ng posporus. Pinoproseso ito ng bakterya, pagkatapos ay lumitaw ang ilang iba pang mga sangkap. Ang mga ito ay diphosphine at phosphine. Sila ang mga pangunahing nagpasimula ng chain reaction ng spontaneous combustion. Ang mga sunog na nagsimula sa ganitong paraan ay isang malubhang problema sa kapaligiran. Mula sa mga apoy sa mga latian, hindi lamang kagubatan, kundi pati na rin ang mga peat bog ay nasusunog. Ang apoy ay maaaring kumalat nang malalim sa kanila. Maaaring masunog ang mga naturang peatland nang maraming taon.
Humigit-kumulang dalawang-katlo ng lahat ng mga latian sa mundo ay puro sa Russia. Ang mga ito ay matatagpuan sa gitna ng European na bahagi ng bansa, Western Siberia at Kamchatka. Ang kabuuang lugar ng mga latian sa Russia ay humigit-kumulang 340 milyong ektarya, 210 sa mga ito ay natatakpan ng kagubatan. Karamihan sa gas ay ginawa sa tag-araw. Sa ganoong panahon, humigit-kumulang dalawa at kalahating kilo ng methane ang maaaring ilabas bawat araw sa isang lugar na isang ektarya.
Pakikipag-ugnayan sa oxygen at chlorine
Natural marsh gas, na ang chemical formula ay CH4, ay nasusunog na may bahagyang kumikinang na maputlang apoy. Ang pinakamalakas na pagsabog kasama nito ay nangyayari kapag nag-apoy sa isang halo na naglalaman ng 7-8 volume ng hangin at 2 volume ng oxygen. Ang gas ay bahagyang natutunaw sa tubig (hindi katulad ng alkohol). Ito ay tumutugon lamang sa mga halogen.
Kapag nakikipag-ugnayan sa chlorine, ang swamp gas ay bumubuo ng methyl chloride CH3Cl. Ang sangkap na ito ay nakuha sa laboratoryo. Upang gawin ito, ang hydrochloric gas ay ipinapasa sa kumukulong solusyon ng methyl alcohol at molten zinc chloride. Ang resulta ay isang walang kulay na gas na nailalarawan sa pamamagitan ng isang kaaya-ayang ethereal na amoy na may matamis na lasa. Sa ilalim ng malakas na presyon o paglamig, lumalapot ito at nagiging likido.
Paggamit at mga reaksyon na may mga halogens
Ang Methane (marsh gas), ang formula at paggamit nito bilang gasolina ay pinag-aaralan sa kurikulum ng paaralan, ay aktibong nakikipag-ugnayan sa mga halogens. Bilang resulta ng mga reaksyon ng pagpapalit sa mga sangkap na ito, ang mga sumusunod na compound ay nabuo: bromide, chloride, fluoride at methylene fluoride. Ang huli sa kanila ay unang nakuha ng Russian chemist na si Alexander Butlerov. Ang methylene iodide ay isang mataas na repraktibo na madilaw-dilaw na likido. Ang boiling point nito ay 180 °C.
Ano ang pangalan ng swamp gas, ganap na pinalitan ng mga halogens? Ito ay carbon tetrachloride. Natuklasan ito ng French chemist na si Henri Regnault noong 1839. Ito ay isang likido na may katangian na maanghang na amoy. Ito ay may anesthetic effect. Isa pang katulad na sangkapcarbon tetrabromide. Ito ay kinukuha mula sa abo ng mga halamang dagat.
Hazard sa kalusugan
Swamp methane mismo ay hindi nakakapinsala sa pisyolohikal. Ito ay nabibilang sa hindi nakakalason na paraffinic hydrocarbons. Ang pangkat ng mga sangkap na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng chemical inertness at mahinang solubility sa plasma ng dugo. Ang hangin na may mataas na konsentrasyon ng swamp gas ay maaari lamang pumatay ng isang tao kung siya ay kulang ng oxygen.
Ang mga unang senyales ng pagka-suffocation (asphyxia) ay lumalabas kapag ang nilalaman ng methane ay mula sa 30%. Sa kasong ito, ang dami ng paghinga ay tumataas, ang pulso ay nagpapabilis, ang koordinasyon ng mga paggalaw ng kalamnan ay nabalisa. Ngunit ang posibilidad ng mga naturang kaso ay napakaliit. Ang katotohanan ay ang methane ay mas magaan kaysa sa hangin, na pumipigil sa pag-iipon nito sa labis na sukat.
Kasabay nito, tinutumbas ng mga mananaliksik ang epekto ng swamp gas sa psyche ng tao sa epekto ng diethyl ether. Ang isang katulad na epekto ay maaaring itumbas sa isang narcotic. Sa mga taong nagtrabaho sa mga minahan na may mataas na konsentrasyon ng methane sa mahabang panahon, maaaring masubaybayan ang mga pagbabago sa autonomic nervous system (hypotension, positive oculocardial reflex, atbp.).
