Plin, ki se oddaja z dna rezervoarjev, je močvirski plin z neprijetnim vonjem (drugo posplošeno ime je metan). Znanstveno je to formen ali metil vodik. Večino sestoji iz metana (CH4). Lahko vsebuje tudi dušik, argon, vodik, fosfin in ogljikov dioksid.
Ključne funkcije
Standardna sestava, kemična formula močvirskega plina - vse to jasno dokazuje njegovo pripadnost najpreprostejšim ogljikovim spojinam. Druge komponente so združene okoli tega elementa. Barski plin se v naravi nahaja v prostem stanju kot mešanica z ogljikovim dioksidom ali dušikom. Nastane zaradi razgradnje organske snovi. Praviloma so to rastline, ki so pod vodo in nimajo dostopa do zraka.
Rudniki premoga so še en kraj, kjer nastaja gorljiv močvirski plin. Po razpadu organskih ostankov se kopiči med kamninami. K temu prispevajo številne praznine. Takšni plini uhajajo, ko se pojavi nenamerna luknja.
Mesta za izobraževanje
Kljub precej nedvoumnemu imenu se močvirski plin (ali bolje rečeno metan) oddaja tudi izzemeljske razpoke v bližini naftnih polj. Prvi takšni primeri so bili zabeleženi v Združenih državah Amerike na bregovih reke Allegheny, pa tudi v Rusiji v kaspijskem območju. Zaradi tega v Bakuju že od antičnih časov obstaja legenda o skrivnostnih požarih v Bakuju. Izkazalo se je, da je naravni fenomen pomešan z ogljikovim dioksidom, dušikom in oljnimi hlapi, močvirnim plinom.
Z razvojem industrije in rudarske tehnologije so se ljudje naučili, kako uporabiti sproščeni metan. Prva taka rastlina se je pojavila v Pensilvaniji. Za močvirni plin je značilno, da nastaja neprekinjeno, najdemo ga v katerem koli močvirju ali ribniku. Pogosto je dovolj le, da se mulja dotaknete s palico. Po tem plinski mehurčki priplavajo na vodno gladino.
baza močvirskega plina
Bakterije pomagajo pri oblikovanju glavne sestavine zemeljskega plina (metana). Zaradi njih se začne fermentacija rastlinskih vlaken, kar prispeva k pojavu metana. Najčistejši metan naj bi bil značilen za blatna vulkana na polotokih Apsheron in Kerch.
Poleg tega se pojavlja v nahajališčih soli, izvirih in fumarolih - luknjah in razpokah, ki se nahajajo ob vznožju vulkanov. Metan je prisoten v človeškem črevesju. Vsebuje produkte izdiha nekaterih živali. Eden prvih pisnih dokazov o tej snovi lahko štejemo za zapise starodavnega pisatelja Plinija, ki je omenil plinaste gorljive spojine.
eksplozivnost
Predvsem močvirni plinznan po svojih uničujočih lastnostih. Ko se vžge v mešanici z zrakom, povzroči eksplozijo. Razlog za to so lastnosti metana. Eksplozija močvirskega plina in podobnih spojin je dolgo časa prestrašila ljudi, ki so razlagali, kaj se dogaja z vraževerjem. Razlogi za anomalijo so postali jasni šele po znanstveni študiji tega pojava.
Marsh plin, metan in druge eksplozivne spojine so spodbudile ljudi, da so izumili Davyjevo svetilko. Začeli so ga uporabljati tako v močvirjih kot v rudnikih premoga. V tej svetilki so bili produkti izgorevanja odstranjeni s posebno mrežo, zahvaljujoč kateri je bila izključena možnost vžiga mešanice gorljivih plinov.
zgodovina odkritij
Italijanski znanstvenik Allesandro Volta je veliko prispeval k preučevanju močvirskega plina (metana). Leta 1776 je dokazal, da se ta snov razlikuje od vodika, saj potrebuje dvakrat več kisika za gorenje. Poleg tega je Volta ugotovil, da je močvirni plin vir ogljikove kisline.
Italijan je odkril metan na meji Švice in Italije blizu jezera Maggiore. Navdih za znanstvenika je bil članek ameriškega znanstvenika in politika Benjamina Franklina o fenomenu "vnetljivega zraka". Volta je bila prva, ki je pridobila metan z zbiranjem plina, ki ga oddaja močvirje.
Raziskave se nadaljuje
Druga pomembna raziskovalca naravnega pojava sta bila francoski kemik Claude Berthollet in britanski kemik William Henry. Zadnji izmed njih je leta 1805 določil sestavo močvirskega plina in ga ločil od etilena (tj.imenovan naftni plin).
Skrivnost eksploziva je bila skrita v njegovi glavni sestavini - metanu. Opredeljen je bil kot lahek ogljikovodikov plin (v nasprotju s težkim ogljikovodikovim plinom etilenom). Sčasoma se je uveljavil še en izraz - metil vodik. Henryjeve raziskave sta nadaljevala John D alton in Jens Jakob Berzelius.
Leta 1813 je angleški kemik in geolog Humphrey Davy analiziral firedamp in ugotovil, da je ta snov mešanica metana, ogljikovega anhidrida in dušika. Tako je bilo dokazano, da je gorljiva mešanica, ki se sprošča v rudnikih, enaka podobni mešanici v močvirjih.
Ekološki vpliv
Metan je značilen za močvirski plin, ki nastane pri določenih kemičnih reakcijah. Najprej je to suha destilacija organskih snovi (na primer šote ali lesa). Kemično čist metan dobimo z razgradnjo cinkovega metila z vodo (nastane cinkov oksid). Danes ta snov pritegne pozornost številnih okoljevarstvenikov zaradi sodelovanja pri nastanku učinka tople grede. To je posledica kopičenja metana v Zemljini atmosferi. Močvirni plin absorbira toplotno sevanje v infrardečem območju spektra. Po tem parametru je na drugem mestu za čistim ogljikovim dioksidom. Ekologi ocenjujejo prispevek metana k povečanju učinka tople grede na približno 30%.
Lastnosti, sestava, kemična formula močvirskih plinov se danes preučujejo v okviru preučevanja njegovega vpliva na ozračje našega planeta. V naravnih količinah, ki jih proizvaja narava sama, ni bilonevarno kot vzrok za učinek tople grede. Težava pa je v tem, da ogromna količina metana pride v ozračje po krivdi samih ljudi. Analog močvirskega plina se proizvaja v različnih podjetjih. To je tako imenovani abiogeni metan. Tisti, ki se pojavi v močvirjih, velja za biogeno – torej je posledica preoblikovanja organske snovi.
Metanogeneza
Biosinteza metana (in s tem nastanek močvirskega plina) se imenuje tudi metanogeneza. V ta proces sodelujejo arhejske bakterije. So aerobni, torej lahko pridobivajo energijo za življenje brez kisika. Arheje nimajo membranskih organelov in jedra.
Bakterije proizvajajo metan z redukcijo enoogljičnih spojin z ogljikovimi alkoholi in enoogljičnimi spojinami. Drug način je nesorazmerje acetata. Energijo, ki jo proizvajajo bakterije, pretvorijo encimi ATP sintaze. V metanogenezo sodelujejo različne molekule: koencimi, metanofuran, tetrahidrometanopterin itd.
metanogeni
Znanost pozna 17 rodov in 50 vrst arhej, ki lahko ustvarijo osnovo močvirskega plina. Tvorijo primitivne večcelične kolonije. Najbolj raziskan genom takšnih arhej je Methanosarcina acetivorans. Pretvorijo ogljikov monoksid v acetate in metan s pomočjo encimov acetat kinaze in fosfotransacetilaze. Obstaja tudi teorija, da so se te arheje v starih časih lahko preoblikovale v tioeter, če je bila visokakoncentracija železovega sulfida.
Vzrok gozdnih požarov
Ob zadostni emisiji in koncentraciji lahko močvirni plin, vžgan, povzroči velik naravni šotni in gozdni požar. Danes obstaja cel kompleks boja proti takšnim pojavom. Posebne službe izvajajo plinski nadzor najbolj močvirnih območij. Odgovorni so za preprečevanje in kvantitativni nadzor razmerja med sestavinami potencialno nevarnega plina.
Na primer, eno najbolj močvirnih v moskovski regiji je vzhodno okrožje Shatursky. V njegovih rezervoarjih je veliko rib (kasi, ostriži, gobi, krapi, ščuke, krapi), tritoni, žabe, kače, pižmovke, ptice (čaplje, grenčice, pobrežje, race). Kosti vseh teh živali vsebujejo fosfor. Obdelujejo ga bakterije, nato pa se pojavijo številne druge snovi. To sta difosfin in fosfin. So glavni pobudniki verižne reakcije spontanega izgorevanja. Tako začeti požari so resen okoljski problem. Od požarov v močvirjih ne gorijo le gozdovi, ampak tudi šotišča. Ogenj se lahko razširi globoko v njih. Takšna šotišča lahko gorijo leta.
Približno dve tretjini vseh močvirij na svetu je skoncentriranih v Rusiji. Najdemo jih v središču evropskega dela države, v Zahodni Sibiriji in Kamčatki. Skupna površina močvirja v Rusiji je približno 340 milijonov hektarjev, od tega 210 pokritih z gozdom. Večina plina se proizvede poleti. V tem obdobju se lahko na površini enega hektarja sprosti približno dva kilograma in pol metana na dan.
Interakcija s kisikom in klorom
Naravni močvirski plin, katerega kemična formula je CH4, gori s komaj žarečim bledim plamenom. Najmočnejša eksplozija se pojavi, ko se vžge v mešanici, ki vsebuje 7-8 volumnov zraka in 2 volumna kisika. Plin je rahlo topen v vodi (za razliko od alkohola). Reagira samo s halogeni.
Pri interakciji s klorom močvirni plin tvori metil klorid CH3Cl. Ta snov se pridobiva v laboratoriju. Za to se klorovodikov plin prenese v vrelo raztopino metilnega alkohola in staljenega cinkovega klorida. Rezultat je brezbarven plin, za katerega je značilen prijeten eterični vonj s sladkastim okusom. Pod močnim pritiskom ali hlajenjem se zgosti v tekočino.
Uporaba in reakcije s halogeni
Metan (mokrinski plin), katerega formula in uporaba kot gorivo se preučuje v šolskem kurikulumu, aktivno sodeluje s halogeni. Kot rezultat substitucijskih reakcij s temi snovmi nastanejo naslednje spojine: bromid, klorid, fluorid in metilen fluorid. Zadnjega od njih je prvi pridobil ruski kemik Aleksander Butlerov. Metilen jodid je zelo lomna rumenkasta tekočina. Njegovo vrelišče je 180 °C.
Kako se imenuje močvirni plin, ki ga v celoti nadomestijo halogeni? To je ogljikov tetraklorid. Odkril ga je francoski kemik Henri Regnault leta 1839. Je tekočina z značilnim začinjenim vonjem. Ima anestetični učinek. Druga podobna snovogljikov tetrabromid. Pridobiva se iz pepela morskih rastlin.
Nevarnost za zdravje
Močvirski metan je sam po sebi fiziološko neškodljiv. Spada med nestrupene parafinske ogljikovodike. Za to skupino snovi je značilna kemična inertnost in slaba topnost v krvni plazmi. Zrak z visoko koncentracijo močvirskega plina lahko ubije človeka le, če mu primanjkuje kisika.
Začetni znaki zadušitve (asfiksije) se pojavijo, ko je vsebnost metana od 30%. V tem primeru se poveča volumen dihanja, utrip se pospeši, koordinacija mišičnih gibov je motena. Toda verjetnost takšnih primerov je izjemno majhna. Dejstvo je, da je metan lažji od zraka, kar preprečuje, da bi se kopičil v prevelikih razmerjih.
Hkrati raziskovalci enačijo učinek močvirskega plina na človeško psiho z učinkom dietil etra. Podoben učinek je mogoče enačiti z narkotikom. Pri ljudeh, ki so dlje časa delali v rudnikih z visokimi koncentracijami metana, je mogoče zaslediti spremembe v avtonomnem živčevju (hipotenzija, pozitiven okulokardialni refleks itd.).
