什么是甲烷气体?

甲烷(CH.4.)是一种无色、无臭的气体,通常用作燃料-的主要成分天然气。它是一种烃类,因此,有机本质上。它也是碳源性的一种,可在此处发挥重要作用温室效应。如美国环境保护局(EPA)所声称的10%温室气体的排放是来自甲烷气体的使用。气体比空气轻,只能以气态形式存在。

它是一种化石燃料在地球表面下方是天然存在的,作为甲烷的厌氧分解的最终产物,其中它与其他化石燃料如煤和油一起发现。也可以通过加热乙酸钠和苏打水的混合物在实验室中生产甲烷气体。

甲烷炉燃烧器
来源:Flickr

由于其碳氢化合物的质量和数量,它是一种非常可燃的气体。它很容易在空气中燃烧,与氧气发生反应,释放出二氧化碳、水蒸气和大量的热量,发出暗淡无光的火焰。本文旨在突出甲烷气体的来源,用途和影响。

甲烷气体源

1.化石燃料

化石燃料是迄今为止世界上最大的能源,用于驱动汽车、涡轮机和其他机械的发动机。化石燃料从腐烂的有机物中提取,这些有机物在数百万年的高温下分解,导致物质蜕变为燃料。

结果,主要由碳,是甲烷气体的主要来源。甲烷气体自然地发生在地球表面以下,并且由于它是气态的,因此捕获或提取不容易。它分别由液体和固态中的其他烃类产生,例如油和煤。

2.湿地

诸如坝和池塘等人造湿地可能影响甲烷气体的存在。约30%甲烷排放由湿地生产,包括池塘,湖泊和河流。很常见的是,这些区域被清除了植被,以回收建筑。之后,死亡有机物继续在这些结构的基础上分解,导致水在水中产生甲烷气体。

水的存在和新鲜的露天空气的缺乏使死去的有机物的腐烂过程加快。这个分解过程导致了湿地底部甲烷气体的产生。自然发生的湿地有相同的效果。

3.白蚁

白蚁是甲烷的重要自然来源。每种白蚁每天生产少量甲烷。但是,当它乘以世界白蚁人口时,他们的排放增加了,每年共制造了2300万吨甲烷。

在白蚁的正常消化过程中,会产生甲烷。白蚁吃纤维素,但依靠肠道中的微生物来消化它。这些微生物在这个过程中产生甲烷,占天然甲烷排放量的12%。

4.海洋

甲烷的另一个重要天然来源是海洋。海洋中产生甲烷的微生物产生了这些排放物。这造成了10%的天然甲烷排放。全球范围内,海洋每年产生1900万吨甲烷。

海洋甲烷排放经常在更深的沉积物层中产生的生产沿海地区。这占海洋甲烷排放的75%。这些微生物产生的甲烷与周围水混合。经过一段时间,它从海面排放到大气层。

5.堆肥

最推荐的模式之一废物处理是组成,特别是对于有机废物。堆肥涉及不同类型的有机物质的分层将废物再循环回到地球以安全和​​友好的方式

因此,死亡有机物的混合物导致产生甲烷气体到大气中。然而,与其他气体来源相比,堆肥释放的气体量很小,因此没有危害。

6.牲畜养殖

畜牧业每年产生9000万吨甲烷。作为人类饲养反刍动物与食用牛、羊和山羊一样,这些农场动物的肠道发酵产生的甲烷排放量占人类甲烷排放量的27%。

在正常的消化过程中,它们会产生大量的甲烷。肠道发酵是由这些动物胃中的微生物引起的。这会产生甲烷作为副产品,被动物呼出或通过肠胃排出。这就是为什么我们每天吃的肉类对甲烷排放总量有巨大的影响。

7.动物浪费

在竞标中保存不可再生能源,全球鼓励畜牧生产系统采取生产实践沼气提供便宜且价格合理的能量。畜牧业生产导致了这种可再生能源的增长,因为它提供了建立植物所需的所有材料。这通过动物废物的发酵,这将释放到大气中。

8.厌氧分解

甲烷气体产生时,有厌氧细菌分解。这意味着有机物的分解过程不需要氧气;相反,它需要合适的培养基来让细菌茁壮成长。它经常发生在分解过程中有机废物垃圾填埋场通过使用大型废物处理系统和饲养牲畜的水箱来管理大量的粪便。

9.废物管理

污水生废水被治疗被视为安全地释放回水道。在治疗过程中,污泥因为污泥通常是化合物的混合物,尤其是有机物,合适的细菌将其作为自己的家并帮助分解,从而产生甲烷气体。

10.煤炭开采

煤是最密集的形式化石燃料从地球表面提取,正因为如此,它是固态的,占据了大量空间,从而将甲烷气体困在地下。煤的开采导致甲烷气体释放到大气中,因为它不容易被捕获。

11.稻田

为了种植水稻,它需要种植在被水淹没的土地上。过多的水会耗尽土壤中的氧气,也会导致有机物的分解,这为甲烷的产生提供了一个合适的介质。气体扩散到大气中释放出来。稻田是甲烷释放到地球的最大来源之一环境

12.木材燃料的燃烧

使用木柴和木炭是很常见的,因为这是一种产生烹饪和加热能源的廉价方式。然而,无论何时使用木材燃料,它都会向大气中释放甲烷气体。森林火灾也会释放这种气体到大气中。

13.生物质燃烧

生物质是来自活的或死的有机物的物质。生物质燃烧会产生大量甲烷排放。人类为了摧毁作物废料、清理土地用于农业或其他用途而进行的大规模明火造成了人类甲烷排放量的11%。自然野火可能会造成这种情况。但绝大多数生物质燃烧是由人类引起的。生物质燃烧每年产生3800万吨甲烷。

14.生物燃料

生物燃料每年生产1200万吨甲烷。任何用于为国内或目的生产能源的生物量都将作为生物燃料计入。估计的80%的生物燃料用于通过燃烧木材,农业废物或动物粪便来用于国内烹饪,加热和照明。这是全球生物燃料排放的最大贡献者。

约有27亿人,几乎占世界人口的一半,每天使用固体生物燃料做饭和取暖。大多数人生活在发展中国家,很贫穷。其他生物燃料的来源是低技术企业,如制砖或制瓦的窑炉、餐馆、交通工具等。

15.垃圾填埋场和浪费

垃圾填埋场和浪费每年生产5500万吨甲烷。垃圾填埋场和开放的垃圾堆充满了像食物这样的有机物废料、报纸、剪下的草和叶子。当我们不断地把新垃圾倒在旧垃圾上时,我们体内的有机物垃圾被困在没有氧气的条件下。这为生产甲烷的微生物提供了优异的条件,以分解废物,产生大量的甲烷排放。即使在垃圾填埋场关闭后,细菌也会继续将埋地的废物分解并保持甲烷多年。

沼气的使用

1.用于烹饪

甲烷是烃和比空气轻的。因此,与油和煤相比,它每单位重量产生更多的能量。对于烹饪也是优选的,因为它没有任何气味并且不会在炊具上留下烟灰。

2.住宅使用

甲烷的其他用途是给他们的家供暖和制冷。一些家庭使用甲烷天然气来加热水。另一个常见的家庭用途是天然气壁炉。也有天然气干衣机,但不是很常见。

3.用于提供照明

可以利用甲烷气体产生家庭和办公室的电力和工业。通过一个被称为分布式发电的过程,天然气中的甲烷可以发电。微型涡轮机(热机)和天然气燃料电池可以产生足够的电能。

甲烷-CH4
来源:Flickr

4.用于生产其它化合物

甲烷气体是形成甲醇(甲醇)的必要条件,甲醇是酒精的关键成分。它在人工制造用于各种工业的氢方面也很重要。

盐酸是实验室中最常用的酸之一,它是以甲烷气体为原料制造的。三氯甲烷是另一种需要甲烷气体的化合物。它也被称为氯仿,广泛用作溶剂和麻醉剂。

5.曾经运行工业机械

甲烷作为天然气的一种形式,对许多行业都很重要。它是一种常见的织物、塑料、防冻剂和肥料的成分。甲烷气体被用来驱动工厂里的发动机和涡轮机。纸浆和造纸、食品加工商、石油精炼厂以及石材、粘土和玻璃加工公司等行业都在利用它们释放的能源。甲烷燃烧可以帮助企业对产品进行干燥、除湿、融化和消毒。它也被用来为照明目的提供能源。

6.用来生产炭黑

甲烷气体可以不完全燃烧,导致不寻常的碳沉积物。这些沉积物被称为炭黑,用于加强用于制造车辆轮胎的橡胶。这种相同的炭黑用于制造涂料和印刷油墨。

7.它是一种肥料成分

随着氢的加入,甲烷气体用于制造氨,这是制造肥料中的关键化合物。

8.用作火箭燃料

它处于气态,燃烧时碳沉积较少,是火箭燃料的理想燃料。它也不会留下任何残留物。其他形式的燃料,如煤油,排放大量的碳,使火箭的燃烧室出现故障。

甲烷气体对环境的影响

1.爆炸

甲烷和空气的混合物在性质上极易爆炸。大约20%的空气是氧气,当它与甲烷接触时就会变得非常活跃。曾经发生过爆炸,尤其是在煤矿中,矿井坍塌仅仅是因为矿井中的甲烷气体和空气中的氧气发生了反应。

爆炸也发生在垃圾填埋场有机废物已经压实,甲烷气体大量释放。报道了与垃圾填埋场周围的空气的自发反应已经报道了可能导致火灾爆发的垃圾填埋场。

2.温室效应

在自己的情况下,甲烷气体没有对环境的危害或者生活。然而,随着气体浓度的增加,加上二氧化碳和水蒸气的存在,大气中大量吸收和滞留热量对环境有害。结果被称为温室气体效应有关联气候变化奥地利英格兰盘口

3.烧伤

甲烷在极冷的状态下,一旦接触到皮肤和眼睛,就会引起灼伤。

4.窒息

在高浓度和封闭的空间中,气体可以与所有存在的氧气发生反应,使该区域的所有氧气消失,从而导致窒息。

5.疾病

由于甲烷气体的燃烧,发动机发出碳氢化合物和烟雾,这是在体内吸入危险的甲烷气体。另一方面,暴露于高水平的甲烷可以导致头痛,呕吐,恶心和意识丧失。

6.气候变化

二氧化碳后,甲烷在二十世纪的负责约占20世纪的气候变化的约23%美国国家航空航天局。在烧毁之前释放到大气中的甲烷对环境有害。与其他温室气体相比,甲烷在大气中的寿命相对较短,但它在捕获热量比其他气体更有效。因为它能够在大气中捕获热量,甲烷有助于气候变化。

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