Rezervuarların dibinden yayılan gaz, hoş olmayan bir kokuya sahip bataklık gazıdır (başka bir genel isim metandır). Bilimsel olarak, formen veya metil hidrojendir. Çoğu metandan oluşur (CH4). Ayrıca nitrojen, argon, hidrojen, fosfin ve karbondioksit içerebilir.
Temel Özellikler
Standart bileşim, bataklık gazının kimyasal formülü - tüm bunlar, en basit karbon bileşiklerine ait olduğunu açıkça göstermektedir. Diğer bileşenler bu öğenin etrafında gruplandırılmıştır. Bataklık gazı doğada serbest halde karbondioksit veya nitrojen ile karışım halinde bulunur. Organik maddenin parçalanmasından kaynaklanır. Kural olarak, bunlar su altında kalan ve havaya erişimi olmayan bitkilerdir.
Kömür madenleri yanıcı bataklık gazının oluştuğu başka bir yerdir. Organik kalıntıların ayrışmasından sonra kayalar arasında birikir. Çok sayıda boşluk buna katkıda bulunur. Bu tür gazlar, yanlışlıkla bir delik göründüğünde kaçar.
Eğitim yerleri
Belirsiz ismine rağmen, bataklık gazı (veya daha doğrusu metan) dapetrol sahalarının yakınında toprak çatlakları. Bu tür ilk vakalar Amerika Birleşik Devletleri'nde Allegheny Nehri kıyısında ve Hazar bölgesindeki Rusya'da kaydedildi. Bakü'de bu nedenle eski çağlardan beri gizemli Bakü yangınları ile ilgili bir efsane vardır. Doğal fenomenin karbondioksit, nitrojen ve yağ buharları, bataklık gazı ile karıştığı ortaya çıktı.
Endüstri ve madencilik teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, insanlar açığa çıkan metanı nasıl kullanacaklarını öğrendiler. Bu tür ilk bitki Pennsylvania'da ortaya çıktı. Bataklık gazı, sürekli olarak oluşmasıyla karakterize edilir, herhangi bir bataklık veya gölette bulunabilir. Çoğu zaman, silt'e bir çubukla dokunmak yeterlidir. Bundan sonra gaz kabarcıkları su yüzeyine çıkar.
Bataklık gazı üssü
Bakteriler, doğal gazın (metan) ana bileşenini oluşturmaya yardımcı olur. Onlardan dolayı, bitki lifinin fermantasyonu başlar ve metan görünümüne katkıda bulunur. En saf metanın Apşeron ve Kerç Yarımadalarındaki çamur volkanlarının özelliği olduğuna inanılıyor.
Ayrıca, tuz birikintilerinde, yaylarda ve fumarollerde oluşur - yanardağların eteklerinde bulunan delikler ve çatlaklar. Metan insan bağırsağında bulunur. Bazı hayvanların nefes verme ürünlerini içerir. Bu maddenin ilk yazılı kanıtlarından biri, gaz halindeki yanıcı bileşiklerden bahseden antik yazar Pliny'nin yazıları sayılabilir.
Patlayıcılık
Çoğu bataklık gazıyıkıcı özellikleriyle bilinir. Hava ile karışım halinde tutuşturulduğunda patlamaya neden olur. Bunun nedeni metanın özellikleridir. Bataklık gazı ve benzeri bileşiklerin uzun süre patlaması, batıl inançlarla neler olduğunu açıklayan insanları korkuttu. Anormalliğin nedenleri ancak bu fenomenin bilimsel bir incelemesinden sonra netleşti.
Marsh gazı, metan ve diğer patlayıcı bileşikler, insanları Davy lambasını icat etmeye sevk etti. Hem bataklıklarda hem de kömür madenlerinde kullanılmaya başlandı. Bu lambada, yanma ürünleri, yanıcı bir gaz karışımının tutuşma olasılığı hariç tutulduğu için özel bir ızgara kullanılarak çıkarıldı.
Keşif geçmişi
İtalyan bilim adamı Allesandro Volta, bataklık gazı (metan) çalışmasına büyük katkı yaptı. 1776'da, bu maddenin yanmak için iki kat daha fazla oksijene ihtiyaç duyduğu için hidrojenden farklı olduğunu kanıtladı. Ayrıca bataklık gazının karbonik asit kaynağı olduğunu belirleyen Volta'ydı.
Bir İtalyan, Maggiore Gölü yakınlarında İsviçre ve İtalya sınırında metan keşfetti. Bilim adamının ilham kaynağı, Amerikalı bilim adamı ve politikacı Benjamin Franklin'in "yanıcı hava" fenomeni hakkındaki bir makalesiydi. Bataklığın yaydığı gazı toplayarak metan elde eden ilk kişi Volta oldu.
Araştırma devam ediyor
Doğal fenomenin diğer önemli araştırmacıları, Fransız kimyager Claude Berthollet ve İngiliz kimyager William Henry idi. Sonuncusu, 1805'te bataklık gazının bileşimini belirledi ve onu etilenden ayırdı (böylecepetrol gazı denir).
Patlayıcının sırrı, ana bileşeni olan metanda gizliydi. Hafif bir hidrokarbon gazı olarak tanımlanmıştır (ağır hidrokarbon gazı etilenin aksine). Zamanla, başka bir terim kuruldu - metil hidrojen. Henry'nin araştırmasına John D alton ve Jens Jakob Berzelius tarafından devam edildi.
1813'te İngiliz kimyager ve jeolog Humphrey Davy, ateşli gaz lambasını analiz etti ve bu maddenin metan, karbonik anhidrit ve nitrojen karışımı olduğu sonucuna vardı. Böylece madenlerde açığa çıkan yanıcı karışımın bataklıklardaki benzer bir karışımla aynı olduğu kanıtlandı.
Ekolojik etki
Bataklık gazının özelliği, metan belirli kimyasal reaksiyonlardan ortaya çıkar. Her şeyden önce, bu organik maddenin (örneğin turba veya odun) kuru damıtılmasıdır. Kimyasal olarak saf metan, çinko metilin su ile ayrıştırılmasıyla elde edilir (çinko oksit üretilir). Günümüzde bu madde, sera etkisinin oluşumuna katılmasından dolayı birçok çevrecinin ilgisini çekmektedir. Bunun nedeni, Dünya atmosferinde metan birikmesidir. Bataklık gazı, spektrumun kızılötesi bölgesindeki termal radyasyonu emer. Bu parametrede, yalnızca saf karbondioksitten sonra ikinci sıradadır. Ekolojistler, metanın sera etkisinin artmasına katkısını yaklaşık %30 olarak tahmin ediyor.
Bataklık gazının özellikleri, bileşimi, kimyasal formülü, gezegenimizin atmosferi üzerindeki etkisinin araştırılmasının bir parçası olarak bugün incelenmektedir. Doğanın kendisi tarafından üretilen doğal miktarlarda,sera etkisinin bir nedeni olarak tehlikelidir. Ancak sorun şu ki, büyük miktarda metan, insanların kendi hatasıyla atmosfere giriyor. Çeşitli işletmelerde bir bataklık gazı analogu üretilir. Bu sözde abiyojenik metandır. Bataklıklarda meydana gelen, biyojenik olarak kabul edilir - yani, organik maddenin dönüşümünden kaynaklanır.
Metanojenez
Metan biyosentezi (dolayısıyla bataklık gazının oluşumu) da metanojenez olarak adlandırılır. Arkeal bakteriler bu sürece dahil olur. Aerobiktirler yani oksijensiz yaşam için enerji elde edebilirler. Arkelerin zarlı organelleri ve çekirdeği yoktur.
Bakteriler, tek karbonlu bileşikleri karbon alkolleri ve tek karbonlu bileşiklerle indirgeyerek metan üretir. Başka bir yol, asetatın orantısızlaştırılmasıdır. Bakteriler tarafından üretilen enerji, ATP sentaz enzimleri tarafından dönüştürülür. Metanojenezde çeşitli moleküller yer alır: koenzimler, metanofuran, tetrahidrometanopterin, vb.
Metanojenler
Bilim, bataklık gazının temelini oluşturabilen 17 cins ve 50 arke türü bilir. İlkel çok hücreli koloniler oluştururlar. Bu tür arkelerin en çok çalışılan genomu Methanosarcina acetivorans'tır. Asetat kinaz ve fosfotransasetilaz enzimlerini kullanarak karbon monoksiti asetatlara ve metana dönüştürürler. Ayrıca antik çağda bu arkelerin yüksek oranda bulunması koşuluyla tiyoetere dönüşebileceğine dair bir teori de vardır.demir sülfür konsantrasyonu.
Orman yangınlarının nedeni
Yeterli emisyon ve konsantrasyon ile, tutuşan bataklık gazı, büyük bir doğal turba ve orman yangınına neden olabilir. Bugün, bu tür fenomenlerle mücadelenin bütün bir kompleksi var. Özel hizmetler, en bataklık alanların gaz izlemesini gerçekleştirir. Potansiyel olarak tehlikeli bir gazın bileşenlerinin oranının önlenmesinden ve nicel kontrolünden sorumludurlar.
Örneğin, Moskova bölgesindeki en bataklıklardan biri doğu Shatursky bölgesidir. Rezervuarlarında çok sayıda balık (crucian, levrek, gobi, sazan, turna, sazan), semender, kurbağa, yılan, misk sıçanı, kuş (balıkçıllar, bal arıları, kuş böcekleri, ördekler) vardır. Bütün bu hayvanların kemikleri fosfor içerir. Bakteriler tarafından işlenir, ardından birkaç başka madde ortaya çıkar. Bunlar difosfin ve fosfindir. Kendiliğinden yanmanın zincirleme reaksiyonunun ana başlatıcılarıdır. Bu şekilde çıkan yangınlar ciddi bir çevre sorunudur. Bataklıklardaki yangınlardan sadece ormanlar değil, turba bataklıkları da yanıyor. Yangın onların derinlerine yayılabilir. Böyle turbalıklar yıllarca yanabilir.
Dünyadaki tüm bataklıkların yaklaşık üçte ikisi Rusya'da yoğunlaşmıştır. Ülkenin Avrupa kısmının merkezinde, Batı Sibirya ve Kamçatka'da bulunurlar. Rusya'daki toplam bataklık alanı, 210'u orman örtüsü ile kaplı olan yaklaşık 340 milyon hektardır. Gazın çoğu yaz aylarında üretilir. Böyle bir dönemde, bir hektarlık bir alana günde yaklaşık iki buçuk kilogram metan salınabilir.
Oksijen ve klor ile etkileşim
Kimyasal formülü CH4 olan doğal bataklık gazı, zar zor parlayan soluk bir alevle yanar. Onunla en güçlü patlama, 7-8 hacim hava ve 2 hacim oksijen içeren bir karışımda ateşlendiğinde meydana gelir. Gaz suda az çözünür (alkolün aksine). Yalnızca halojenlerle reaksiyona girer.
Klor ile etkileşime girdiğinde, bataklık gazı metil klorür CH3Cl oluşturur. Bu madde laboratuvarda elde edilir. Bunu yapmak için, hidroklorik gaz, kaynayan bir metil alkol ve erimiş çinko klorür çözeltisine geçirilir. Sonuç, tatlımsı bir tada sahip hoş bir eterik koku ile karakterize edilen renksiz bir gazdır. Güçlü basınç veya soğutma altında kalınlaşır ve bir sıvıya dönüşür.
Halojenlerle kullanım ve reaksiyonlar
Formülü ve yakıt olarak kullanımı okul müfredatında işlenen Metan (bataklık gazı), halojenlerle aktif olarak etkileşime girer. Bu maddelerle sübstitüsyon reaksiyonları sonucunda şu bileşikler oluşur: bromür, klorür, florür ve metilen florür. Sonuncusu ilk olarak Rus kimyager Alexander Butlerov tarafından elde edildi. Metilen iyodür, oldukça kırılmaya sahip sarımsı bir sıvıdır. Kaynama noktası 180 °C'dir.
Tamamen halojenlerle değiştirilen bataklık gazının adı nedir? Bu karbon tetraklorür. 1839'da Fransız kimyager Henri Regnault tarafından keşfedildi. Karakteristik baharatlı kokusu olan bir sıvıdır. Anestezik etkiye sahiptir. Başka bir benzer maddekarbon tetrabromür. Deniz bitkilerinin küllerinden elde edilir.
Sağlık tehlikesi
Bataklık metanı fizyolojik olarak zararsızdır. Toksik olmayan parafinik hidrokarbonlara aittir. Bu madde grubu, kimyasal eylemsizlik ve kan plazmasında zayıf çözünürlük ile karakterize edilir. Yüksek konsantrasyonda bataklık gazı içeren hava, bir insanı ancak oksijeni yoksa öldürebilir.
Boğulmanın ilk belirtileri (asfiksi) metan içeriği %30 olduğunda ortaya çıkar. Bu durumda solunum hacmi artar, nabız hızlanır, kas hareketlerinin koordinasyonu bozulur. Ancak bu tür vakaların olasılığı son derece küçüktür. Gerçek şu ki, metan havadan daha hafiftir ve bu da aşırı oranlarda birikmesini engeller.
Aynı zamanda, araştırmacılar bataklık gazının insan ruhu üzerindeki etkisini dietil eterin etkisiyle eşitler. Benzer bir etki, bir narkotik ile eşitlenebilir. Uzun süre metan konsantrasyonu yüksek madenlerde çalışan kişilerde otonom sinir sistemindeki değişiklikler (hipotansiyon, pozitif okülokardiyal refleks vb.) izlenebilmektedir.
