Газът, излъчен от дъното на резервоарите, е блатен газ с неприятна миризма (друго обобщено име е метан). Научно, това е формен или метилов водород. По-голямата част от него се състои от метан (CH4). Може също да съдържа азот, аргон, водород, фосфин и въглероден диоксид.
Основни характеристики
Стандартен състав, химическа формула на блатен газ - всичко това ясно демонстрира принадлежността му към най-простите въглеродни съединения. Други компоненти са групирани около този елемент. Блатният газ се среща в природата в свободно състояние като смес с въглероден диоксид или азот. Получава се от разлагането на органична материя. По правило това са растения, които са под вода и лишени от достъп до въздух.
Въглищните мини са друго място, където се образува горим блатен газ. Натрупва се сред скалите след разлагането на органични остатъци. Много кухини допринасят за това. Такива газове излизат, когато се появи случайна дупка.
Места за образование
Въпреки доста недвусмисленото си име, блатен газ (или по-скоро метан) също се отделя отземни пукнатини в близост до нефтени находища. Първите такива случаи са регистрирани в Съединените американски щати на брега на река Алегени, както и в Русия в Каспийския регион. Поради тази причина в Баку от древни времена има легенда за мистериозни пожари в Баку. Оказа се, че природният феномен е смесен с въглероден диоксид, азот и нефтени пари, блатен газ.
С развитието на индустрията и технологиите за добив хората се научиха как да използват освободения метан. Първото такова растение се появи в Пенсилвания. Блатният газ се характеризира с това, че се образува непрекъснато, може да се намери във всяко блато или езерце. Често е достатъчно просто да докоснете тинята с пръчка. След това газовите мехурчета изплуват на повърхността на водата.
База за блатен газ
Бактериите спомагат за образуването на основния компонент на природния газ (метан). Заради тях започва ферментацията на растителните влакна, което допринася за появата на метан. Смята се, че най-чистият метан е характерен за калните вулкани на Апшеронския и Керченския полуостров.
Освен това се среща в солни находища, извори и фумароли - дупки и пукнатини, разположени в подножието на вулкани. Метанът присъства в човешките черва. Съдържа продуктите на издишване на някои животни. Едно от първите писмени доказателства за това вещество може да се счита за писанията на древния писател Плиний, който споменава газообразни горими съединения.
Експлозивност
Най-вече блатен газизвестен със своите разрушителни свойства. При запалване в смес с въздух предизвиква експлозия. Причината за това са свойствата на метана. Експлозията на блатен газ и подобни съединения дълго време ужасяваше хората, които обясняваха какво се случва със суеверия. Причините за аномалията станаха ясни едва след научно изследване на това явление.
Марш газ, метан и други експлозивни съединения подтикнаха хората да изобретят лампата на Дейви. Започва да се използва както в блата, така и във въглищни мини. В тази лампа продуктите от горенето бяха отстранени с помощта на специална решетка, благодарение на която беше изключена възможността за запалване на горима газова смес.
История на откриването
Италианският учен Алесандро Волта направи голям принос за изследването на блатен газ (метан). През 1776 г. той доказва, че това вещество е различно от водорода, тъй като се нуждае от два пъти повече кислород за изгаряне. Освен това Волта беше този, който определи, че блатен газ е източник на въглеродна киселина.
Италианец откри метан на границата на Швейцария и Италия близо до езерото Маджоре. Вдъхновението за учения беше статия на американския учен и политик Бенджамин Франклин за феномена "запалим въздух". Волта е първият, който получава метан чрез събиране на газа, отделен от блатото.
Изследването продължава
Други важни изследователи на природния феномен са френският химик Клод Бертолет и британският химик Уилям Хенри. Последният от тях, през 1805 г., определя състава на блатен газ и го разграничава от етилена (т.наречен нефтен газ).
Тайната на експлозива се криеше в основния му компонент - метана. Той е определен като лек въглеводороден газ (за разлика от тежкия въглеводороден газ етилен). С течение на времето се установява и друг термин - метилов водород. Изследванията на Хенри бяха продължени от Джон Далтън и Йенс Якоб Берцелиус.
През 1813 г. английският химик и геолог Хъмфри Дейви анализира firedamp и заключава, че това вещество е смес от метан, въглероден анхидрид и азот. Така беше доказано, че горимата смес, изпускана в мините, е идентична с подобна смес в блатата.
Екологично въздействие
Характерно за блатен газ, метанът възниква при определени химични реакции. На първо място, това е сухата дестилация на органични вещества (например торф или дървесина). Химически чист метан се получава чрез разлагане на цинков метил с вода (произвежда се цинков оксид). Днес това вещество привлича вниманието на много еколози заради участието си във формирането на парниковия ефект. Това се дължи на натрупването на метан в земната атмосфера. Блатният газ абсорбира топлинната радиация в инфрачервената област на спектъра. По този параметър той е на второ място след чистия въглероден диоксид. Еколозите оценяват приноса на метана към засилването на парниковия ефект на около 30%.
Свойства, състав, химична формула на блатен газ се изучават днес като част от изследването на влиянието му върху атмосферата на нашата планета. В естествени количества, произведени от самата природа, не бешеопасни като причина за парниковия ефект. Проблемът обаче е, че огромно количество метан навлиза в атмосферата по вина на самите хора. Аналог на блатен газ се произвежда в различни предприятия. Това е така нареченият абиогенен метан. Този, който се среща в блатата, се счита за биогенен - тоест в резултат на трансформацията на органична материя.
Метаногенеза
Биосинтезата на метан (и следователно появата на блатен газ) се нарича още метаногенеза. Археалните бактерии участват в този процес. Те са аеробни, тоест могат да получават енергия за живот без кислород. Археите нямат мембранни органели и ядро.
Бактериите генерират метан чрез редуциране на едновъглеродни съединения с въглеродни алкохоли и едновъглеродни съединения. Друг начин е диспропорционирането на ацетат. Енергията, произведена от бактериите, се трансформира от ензимите АТФ синтаза. В метаногенезата участват различни молекули: коензими, метанофуран, тетрахидрометаноптерин и др.
Метаногени
Науката познава 17 рода и 50 вида археи, способни да генерират основата на блатен газ. Те образуват примитивни многоклетъчни колонии. Най-изследваният геном на такива археи е Methanosarcina acetivorans. Те превръщат въглеродния оксид в ацетати и метан с помощта на ензимите ацетат киназа и фосфотрансацетилаза. Съществува също така теория, че тези археи в древни времена могат да се трансформират в тиоетер, при условие че е имало висококонцентрация на железен сулфид.
Причина за горски пожари
С достатъчна емисия и концентрация, блатен газ, запален, може да причини голям естествен торфен и горски пожар. Днес има цял комплекс за борба с подобни явления. Специални служби извършват газов мониторинг на най-блатистите райони. Те са отговорни за предотвратяването и количествения контрол на съотношението на компонентите на потенциално опасен газ.
Например, един от най-блатистите в района на Москва е източният район Шатурски. В неговите водоеми има много риби (караси, костури, бичове, шарани, щуки, шарани), тритони, жаби, змии, ондатри, птици (чапли, бичи, блатове, патици). Костите на всички тези животни съдържат фосфор. Преработва се от бактерии, след което се появяват няколко други вещества. Това са дифосфин и фосфин. Те са основните инициатори на верижната реакция на спонтанно запалване. Пожарите, започнали по този начин, са сериозен екологичен проблем. От пожари в блатата горят не само гори, но и торфени блата. Огънят може да се разпространи дълбоко в тях. Такива торфища могат да горят с години.
Около две трети от всички блата в света са съсредоточени в Русия. Срещат се в центъра на европейската част на страната, Западен Сибир и Камчатка. Общата площ на блатата в Русия е около 340 милиона хектара, 210 от които са покрити с гори. По-голямата част от газа се произвежда през лятото. През такъв период могат да се отделят около два и половина килограма метан на ден на площ от един хектар.
Взаимодействие с кислород и хлор
Природен блатен газ, чиято химическа формула е CH4, гори с едва светещ блед пламък. Най-силната експлозия с него се получава при запалване в смес, съдържаща 7-8 обема въздух и 2 обема кислород. Газът е слабо разтворим във вода (за разлика от алкохола). Реагира само с халогени.
При взаимодействие с хлор, блатен газ образува метилхлорид CH3Cl. Това вещество се получава в лаборатория. За да направите това, хлороводородният газ се прекарва във врящ разтвор на метилов алкохол и разтопен цинков хлорид. Резултатът е безцветен газ, характеризиращ се с приятна ефирна миризма със сладникав вкус. При силно налягане или охлаждане се сгъстява в течност.
Употреба и реакции с халогени
Метанът (блатен газ), формулата и използването на който като гориво се изучават в училищната програма, активно взаимодейства с халогените. В резултат на реакции на заместване с тези вещества се образуват следните съединения: бромид, хлорид, флуорид и метилен флуорид. Последният от тях е получен за първи път от руския химик Александър Бутлеров. Метилен йодидът е силно пречупваща жълтеникава течност. Неговата точка на кипене е 180 °C.
Какво е името на блатен газ, напълно заменен от халогени? Това е въглероден тетрахлорид. Открит е от френския химик Анри Реньо през 1839 г. Това е течност с характерна люта миризма. Има анестетичен ефект. Друго подобно веществовъглероден тетрабромид. Извлича се от пепелта на морски растения.
Опасност за здравето
Блатният метан сам по себе си е физиологично безвреден. Той принадлежи към нетоксичните парафинови въглеводороди. Тази група вещества се характеризира с химическа инертност и лоша разтворимост в кръвната плазма. Въздухът с висока концентрация на блатен газ може да убие човек само ако му липсва кислород.
Началните признаци на задушаване (асфиксия) се появяват, когато съдържанието на метан е от 30%. В този случай обемът на дишането се увеличава, пулсът се ускорява, координацията на мускулните движения се нарушава. Но вероятността от такива случаи е изключително малка. Факт е, че метанът е по-лек от въздуха, което предотвратява натрупването му в прекомерни пропорции.
В същото време изследователите приравняват ефекта на блатен газ върху човешката психика с ефекта на диетиловия етер. Подобен ефект може да се приравни на наркотици. При хора, които са работили дълго време в мини с високи концентрации на метан, могат да се проследят промени във вегетативната нервна система (хипотония, положителен окулокарден рефлекс и др.).
