Қоймалар түбінен бөлінетін газ жағымсыз иісі бар батпақты газ (басқа жалпылама атауы метан). Ғылыми тұрғыдан бұл формен немесе метилсутегі. Оның көп бөлігі метаннан тұрады (CH4). Сондай-ақ құрамында азот, аргон, сутегі, фосфин және көмірқышқыл газы болуы мүмкін.
Негізгі мүмкіндіктер
Стандартты құрамы, батпақты газдың химиялық формуласы - мұның бәрі оның қарапайым көміртекті қосылыстарға жататынын анық көрсетеді. Басқа компоненттер осы элементтің айналасында топтастырылған. Батпақты газ табиғатта бос күйінде көмірқышқыл газымен немесе азотпен қоспа түрінде кездеседі. Ол органикалық заттардың ыдырауы нәтижесінде пайда болады. Әдетте, бұл су астында қалған және ауаға қол жеткізе алмайтын өсімдіктер.
Жанғыш батпақты газ түзілетін тағы бір жер – көмір шахталары. Ол органикалық қалдықтар ыдырағаннан кейін тау жыныстары арасында жиналады. Бұған көптеген бос орындар ықпал етеді. Мұндай газдар кездейсоқ тесік пайда болған кезде шығады.
Оқу орындары
Бір мағыналы атауына қарамастан, батпақты газ (дәлірек айтқанда метан) да шығарылады.мұнай кен орындарына жақын жердегі жарықтар. Мұндай алғашқы жағдайлар Америка Құрама Штаттарында Аллегений өзенінің жағасында, сондай-ақ Каспий аймағындағы Ресейде тіркелді. Осы себепті Бакуде ежелден бері жұмбақ Баку өрттері туралы аңыз бар. Табиғат құбылысына көмірқышқыл газы, азот және мұнай булары, батпақ газы араласқан.
Өнеркәсіп пен тау-кен технологиясының дамуымен адамдар бөлінген метанды қалай пайдалану керектігін үйренді. Алғашқы мұндай зауыт Пенсильванияда пайда болды. Батпақты газ оның үздіксіз түзілетіндігімен сипатталады, оны кез келген батпақта немесе тоғанда кездестіруге болады. Көбінесе лайға таяқпен тигізу жеткілікті. Осыдан кейін газ көпіршіктері су бетіне қалқып шығады.
Батпақты газ базасы
Бактериялар табиғи газдың (метан) негізгі компонентін түзуге көмектеседі. Олардың арқасында метанның пайда болуына ықпал ететін өсімдік талшығының ашытуы басталады. Ең таза метан Апшерон мен Керчь түбегінің лай жанартауларына тән деп есептеледі.
Сонымен қатар, ол тұзды шөгінділерде, бұлақтарда және фумаролдарда - жанартаулардың етегінде орналасқан тесіктер мен жарықтарда кездеседі. Метан адамның ішегінде болады. Оның құрамында кейбір жануарлардың дем шығару өнімдері бар. Бұл заттың алғашқы жазбаша дәлелдерінің бірі ретінде газ тәрізді жанғыш қосылыстар туралы айтқан ежелгі жазушы Плинийдің жазбаларын санауға болады.
Жарылу қаупі
Көбінесе батпақ газыдеструктивті қасиеттерімен танымал. Ауа қоспасында тұтанған кезде ол жарылыс тудырады. Мұның себебі - метанның қасиеттері. Батпақты газдың және соған ұқсас қосылыстардың жарылысы ұзақ уақыт бойы не болып жатқанын ырымшылдықпен түсіндіретін адамдарды қорқытты. Аномалияның себептері бұл құбылысты ғылыми зерттеуден кейін ғана белгілі болды.
Марш газы, метан және басқа да жарылғыш қосылыстар адамдарды Дэви шамын ойлап табуға итермеледі. Ол батпақтарда да, көмір шахталарында да қолданыла бастады. Бұл шамда жану өнімдері арнайы тордың көмегімен жойылды, соның арқасында жанғыш газ қоспасының тұтану мүмкіндігі жоққа шығарылды.
Табу тарихы
Итальяндық ғалым Аллесандро Вольта батпақ газын (метан) зерттеуге үлкен үлес қосты. 1776 жылы ол бұл заттың сутегінен айырмашылығы бар екенін дәлелдеді, өйткені жану үшін оттегі екі есе көп қажет. Сонымен қатар, батпақты газ көмір қышқылының көзі екенін анықтаған Вольта болды.
Итальяндық Швейцария мен Италияның шекарасында Маджоре көлінің маңында метан тапты. Ғалымның шабыты американдық ғалым және саясаткер Бенджамин Франклиннің «жанғыш ауа» құбылысы туралы мақаласы болды. Батпақтан бөлінетін газды жинау арқылы Вольта бірінші болып метан алды.
Зерттеу жалғасуда
Табиғат құбылысының басқа да маңызды зерттеушілері француз химигі Клод Бертолле мен ағылшын химигі Уильям Генри болды. Олардың соңғысы 1805 жылы батпақты газдың құрамын анықтап, оны этиленнен (сондықтан) ажыратты.мұнай газы деп аталады).
Жарылғыш заттың құпиясы оның негізгі құрамдас бөлігі – метанда жасырылған. Ол жеңіл көмірсутекті газ ретінде анықталды (ауыр көмірсутекті газ этиленінен айырмашылығы). Уақыт өте келе басқа термин белгіленді - метилсутегі. Генридің зерттеуін Джон Далтон мен Йенс Якоб Берцелиус жалғастырды.
1813 жылы ағылшын химигі және геологы Хамфри Дэви оттық ылғалдылықты талдап, бұл зат метан, көміртегі ангидриді және азот қоспасы деген қорытындыға келді. Осылайша, шахталарда бөлінетін жанғыш қоспаның батпақтардағы ұқсас қоспамен бірдей екендігі дәлелденді.
Экологиялық әсер
Батпақ газына тән, метан белгілі бір химиялық реакциялардан пайда болады. Ең алдымен, бұл органикалық заттардың құрғақ дистилляциясы (мысалы, шымтезек немесе ағаш). Химиялық таза метан мырыш метилін сумен ыдырату арқылы алынады (мырыш оксиді алынады). Бүгінгі күні бұл зат парниктік әсерді қалыптастыруға қатысуына байланысты көптеген экологтардың назарын аударады. Бұл жер атмосферасында метанның жиналуымен байланысты. Батпақты газ спектрдің инфрақызыл аймағындағы жылулық сәулеленуді сіңіреді. Бұл параметрде ол таза көмірқышқыл газынан кейін екінші орында. Экологтар метанның парниктік әсерді арттыруға қосқан үлесін шамамен 30%-ға бағалайды.
Батпақ газының қасиеттері, құрамы, химиялық формуласы бүгінде оның планетамыздың атмосферасына әсерін зерттеу аясында зерттелуде. Табиғаттың өзі шығарған табиғи мөлшерде олай болмадыпарниктік әсердің себебі ретінде қауіпті. Алайда, мәселе адамдардың өз кінәсінен атмосфераға орасан зор метанның түсуінде. Батпақты газдың аналогы әртүрлі кәсіпорындарда шығарылады. Бұл абиогендік метан деп аталады. Батпақтарда кездесетіні биогенді болып саналады, яғни органикалық заттардың трансформациясы нәтижесінде пайда болады.
Метаногенез
Метан биосинтезі (демек, батпақты газдың пайда болуы) метаногенез деп те аталады. Бұл процеске архейлік бактериялар қатысады. Олар аэробты, яғни оттегісіз өмір бойы энергия ала алады. Архейлерде мембраналық органеллалар мен ядро болмайды.
Бактериялар бір көміртекті қосылыстарды көміртекті спирттермен және бір көміртекті қосылыстармен азайту арқылы метан жасайды. Тағы бір әдіс - ацетаттың диспропорциясы. Бактериялар өндіретін энергия АТФ синтаза ферменттері арқылы түрленеді. Метаногенезге әртүрлі молекулалар қатысады: коферменттер, метанофуран, тетрагидрометаноптерин және т.б.
Метаногендер
Ғылым батпақты газдың негізін құра алатын архейлердің 17 тұқымы мен 50 түрін біледі. Олар қарабайыр көп жасушалы колонияларды құрайды. Мұндай археялардың ең көп зерттелген геномы - Methanosarcina acetivorans. Олар ацетаткиназа және фосфотрацетилаза ферменттерінің көмегімен көміртегі тотығын ацетаттар мен метанға айналдырады. Сондай-ақ, бұл архейлер ежелгі дәуірде жоғары болған жағдайда тиоэфирге айналуы мүмкін деген теория бар.темір сульфидінің концентрациясы.
Орман өртінің себебі
Шығарындылары мен концентрациясы жеткілікті болса, тұтанған батпақ газы үлкен табиғи шымтезек пен орман өртін тудыруы мүмкін. Бүгінде мұндай құбылыстармен күресудің тұтас кешені бар. Арнайы қызметтер ең батпақты жерлерге газ мониторингін жүргізеді. Олар ықтимал қауіпті газдың құрамдас бөліктерінің арақатынасының алдын алу және сандық бақылау үшін жауапты.
Мәселен, Мәскеу облысындағы ең батпақты аймақтардың бірі – шығыстағы Шатур ауданы. Оның су қоймаларында көптеген балықтар (мөңкелер, алабұғалар, қарақұйрықтар, тұқылар, шортандар, тұқылар), тритондар, бақалар, жыландар, ондатрлар, құстар (қарақұйрық, қарақұйрық, балық, үйрек) кездеседі. Бұл жануарлардың барлығының сүйектерінде фосфор бар. Оны бактериялар өңдейді, содан кейін бірнеше басқа заттар пайда болады. Бұл дифосфин және фосфин. Олар өздігінен жанудың тізбекті реакциясының негізгі бастамашылары болып табылады. Осылай басталған өрттер күрделі экологиялық мәселе болып табылады. Батпақтардағы өрттерден тек ормандар ғана емес, шымтезек батпақтары да жанып жатыр. Өрт олардың тереңіне таралуы мүмкін. Мұндай шымтезек жерлер жылдар бойы жанып кетуі мүмкін.
Әлемдегі барлық батпақтардың үштен екісі Ресейде шоғырланған. Олар елдің еуропалық бөлігінің орталығында, Батыс Сібір мен Камчаткада кездеседі. Ресейдегі батпақтардың жалпы ауданы шамамен 340 миллион гектарды құрайды, оның 210-ы орман жамылғысымен жабылған. Газдың көп бөлігі жазда өндіріледі. Мұндай кезеңде бір гектар аумаққа күніне шамамен екі жарым килограмм метан бөлінуі мүмкін.
Оттегімен және хлормен әрекеттесу
Химиялық формуласы CH4 болатын табиғи батпақты газ әрең жанып тұрған ақшыл жалынмен жанады. Онымен ең күшті жарылыс ауаның 7-8 көлемі және оттегінің 2 көлемі бар қоспада тұтанған кезде болады. Газ суда аздап ериді (алкогольге қарағанда). Ол тек галогендермен әрекеттеседі.
Хлормен әрекеттескенде батпақты газ метилхлорид CH3Cl түзеді. Бұл зат зертханада алынады. Ол үшін тұзды газды метил спирті мен балқытылған мырыш хлоридінің қайнаған ерітіндісіне жібереді. Нәтижесінде тәтті дәмі бар жағымды эфир иісімен сипатталатын түссіз газ. Қатты қысымда немесе салқындату кезінде ол сұйықтыққа айналады.
Галогендермен қолданылуы және реакциялары
Формуласы мен отын ретінде қолданылуы мектеп бағдарламасында оқытылатын метан (батпақты газ) галогендермен белсенді әрекеттеседі. Осы заттармен орын басу реакциялары нәтижесінде келесі қосылыстар түзіледі: бромид, хлорид, фторид және метилен фториді. Олардың соңғысын алғаш рет ресейлік химигі Александр Бутлеров алған. Метилен иодиді - жоғары сыну қабілеті бар сарғыш сұйықтық. Оның қайнау температурасы 180 °C.
Толығымен галогендермен алмастырылған батпақ газы қалай аталады? Бұл төрт хлорлы көміртек. Оны 1839 жылы француз химигі Анри Регно ашқан. Бұл өзіне тән ащы иісі бар сұйықтық. Оның анестетикалық әсері бар. Тағы бір ұқсас заткөміртегі тетрабомиді. Ол теңіз өсімдіктерінің күлінен алынады.
Денсаулыққа қауіпті
Батпақты метанның өзі физиологиялық тұрғыдан зиянсыз. Ол улы емес парафинді көмірсутектерге жатады. Бұл заттар тобы химиялық инерттілігімен және қан плазмасында нашар ерігіштігімен сипатталады. Батпақ газының жоғары концентрациясы бар ауа адамды оттегі жетіспеген жағдайда ғана өлтіруі мүмкін.
Тұншығудың алғашқы белгілері (асфиксия) метан мөлшері 30%-дан жоғары болғанда пайда болады. Бұл жағдайда тыныс алу көлемі ұлғаяды, импульс жиілейді, бұлшықет қозғалысының координациясы бұзылады. Бірақ мұндай жағдайлардың ықтималдығы өте аз. Өйткені метан ауадан жеңіл, бұл оның шамадан тыс мөлшерде жиналуына жол бермейді.
Сонымен бірге зерттеушілер батпақты газдың адам психикасына әсерін диэтил эфирінің әсеріне теңейді. Ұқсас әсерді есірткіге теңестіруге болады. Метанның жоғары концентрациясы бар шахталарда ұзақ уақыт жұмыс істеген адамдарда вегетативті жүйке жүйесіндегі өзгерістерді (гипотензия, оң окулокардиальды рефлекс және т.б.) байқауға болады.
