stringtranslate.com

Метан

Метан ( США : / ˈmɛθeɪn / METH - ayn , Великобритания : / ˈm iːθeɪn / MEE -thayn ) — химическое соединение с химической формулой CH4 (один атом углерода связан с четырьмя атомами водорода ). Это гидрид группы 14 , простейший алкан и основной компонент природного газа . Обилие метана на Земле делает его экономически привлекательным топливом , хотя его улавливание и хранение затруднены, поскольку при стандартной температуре и давлении он находится в газообразном состоянии . В атмосфере Земли метан прозрачен для видимого света , но поглощает инфракрасное излучение, действуя как парниковый газ . Метан — органическое соединение и одно из простейших органических соединений. Метан также является углеводородом .

Метан природного происхождения находится как под землей, так и под морским дном и образуется в результате геологических и биологических процессов. Самый большой резервуар метана находится под морским дном в форме клатратов метана . Когда метан достигает поверхности и атмосферы , он известен как атмосферный метан . [9]

Концентрация метана в атмосфере Земли увеличилась примерно на 160% с 1750 года, причем подавляющий процент был вызван деятельностью человека. [10] Согласно отчету Межправительственной группы экспертов по изменению климата за 2021 год, на его долю пришлось 20% общего радиационного воздействия всех долгоживущих и глобально смешанных парниковых газов . [11] Сильное, быстрое и устойчивое сокращение выбросов метана может ограничить потепление в краткосрочной перспективе и улучшить качество воздуха за счет снижения глобального приземного озона. [12]

Метан также был обнаружен на других планетах, включая Марс , что имеет значение для астробиологических исследований. [13]

Свойства и склеивание

Ковалентно связанные водород и углерод в молекуле метана.

Метан — тетраэдрическая молекула с четырьмя эквивалентными связями C–H . Его электронная структура описывается четырьмя связывающими молекулярными орбиталями (МО), возникающими в результате перекрытия валентных орбиталей на C и H. МО с самой низкой энергией является результатом перекрытия 2s -орбитали на углероде с синфазной комбинацией 1s-орбиталей на четырех атомах водорода. Выше этого энергетического уровня находится трижды вырожденный набор МО, которые включают перекрытие 2p-орбиталей на углероде с различными линейными комбинациями 1s-орбиталей на водороде. Результирующая схема связывания «три на одну» согласуется с фотоэлектронными спектроскопическими измерениями.

Метан — это бесцветный, не имеющий запаха и прозрачный газ. [14] Он поглощает видимый свет, особенно в красной части спектра, из-за обертоновых полос , но эффект заметен только в том случае, если путь света очень длинный. Это то, что придает Урану и Нептуну их синий или голубовато-зеленый цвет, поскольку свет проходит через их атмосферы, содержащие метан, а затем рассеивается обратно. [15]

Знакомый запах природного газа, используемого в домах, достигается добавлением одоранта , обычно смесей, содержащих трет -бутилтиол , в качестве меры безопасности. Метан имеет температуру кипения −161,5  °C при давлении в одну атмосферу . [3] Как газ, он воспламеняется в диапазоне концентраций (5,4%–17%) в воздухе при стандартном давлении .

Твердый метан существует в нескольких модификациях . В настоящее время известно девять. [16] Охлаждение метана при нормальном давлении приводит к образованию метана I. Это вещество кристаллизуется в кубической системе ( пространственная группа Fm 3 m). Положения атомов водорода в метане I не фиксированы, т.е. молекулы метана могут свободно вращаться. Поэтому он является пластичным кристаллом . [17]

Химические реакции

Основные химические реакции метана - это горение , паровая конверсия в синтез-газ и галогенирование . В целом, реакции метана трудно контролировать.

Избирательное окисление

Частичное окисление метана в метанол ( C H 3 O H ), более удобное жидкое топливо, является сложной задачей, поскольку реакция обычно прогрессирует до углекислого газа и воды даже при недостаточном количестве кислорода . Фермент метанмонооксигеназа производит метанол из метана, но не может использоваться для промышленных реакций. [18] Были разработаны некоторые гомогенно катализируемые системы и гетерогенные системы, но все они имеют существенные недостатки. Они, как правило, работают, генерируя защищенные продукты, которые защищены от переокисления. Примерами являются система Catalytica , медные цеолиты и железные цеолиты, стабилизирующие активный центр альфа-кислорода . [19]

Одна группа бактерий катализирует окисление метана с использованием нитрита в качестве окислителя в отсутствие кислорода , что приводит к так называемому анаэробному окислению метана . [20]

Кислотно-основные реакции

Как и другие углеводороды , метан является чрезвычайно слабой кислотой . Его p K a в ДМСО оценивается в 56. [21] Он не может быть депротонирован в растворе, но сопряженное основание известно в таких формах, как метиллитий .

Наблюдалось множество положительных ионов, полученных из метана, в основном как нестабильные виды в газовых смесях низкого давления. Они включают метений или метильный катион CH+3, катион метана CH+4, и метан или протонированный метан CH+5. Некоторые из них были обнаружены в космосе . Метан также может быть получен в виде разбавленных растворов из метана с суперкислотами . Катионы с более высоким зарядом, такие как CH2+6и СН3+7, были изучены теоретически и предположены как стабильные. [22]

Несмотря на прочность связей C–H, существует большой интерес к катализаторам , которые облегчают активацию связей C–H в метане (и других алканах с меньшим числом атомов углерода ). [23]

Сгорание

Молодая женщина держит в руках пламя.
Пузырьки метана можно обжечь мокрой рукой без риска получения травмы.

Теплота сгорания метана составляет 55,5 МДж/кг. [24] Сгорание метана представляет собой многоступенчатую реакцию, которая суммируется следующим образом:

СН 4 + 2 О 2 → СО 2 + 2 Н 2 О
(Δ H = −891 кДж / моль , в стандартных условиях)

Четырехступенчатая химия Питерса — это систематически сокращенная четырехступенчатая химия, объясняющая горение метана.

Реакции радикалов метана

При соответствующих условиях метан реагирует с галогенными радикалами следующим образом:

•X + СН 4 → НХ + •СН 3
•СН 3 + Х 2 → СН 3 Х + •Х

где X — галоген : фтор (F), хлор (Cl), бром (Br) или йод (I). Этот механизм этого процесса называется свободнорадикальной галогенизацией . Он инициируется, когда УФ-свет или какой-либо другой радикальный инициатор (например, пероксиды ) производит атом галогена . Происходит двухступенчатая цепная реакция , в которой атом галогена отрывает атом водорода от молекулы метана, что приводит к образованию молекулы галогеноводорода и метильного радикала ( •CH 3 ). Затем метильный радикал реагирует с молекулой галогена, образуя молекулу галогенметана с новым атомом галогена в качестве побочного продукта. [25] Аналогичные реакции могут происходить с галогенированным продуктом, что приводит к замене дополнительных атомов водорода атомами галогена с образованием дигалогенметана , тригалогенметана и, в конечном итоге, тетрагалогенметановых структур, в зависимости от условий реакции и соотношения галогена к метану.

Эта реакция обычно используется с хлором для получения дихлорметана и хлороформа через хлорметан . Четыреххлористый углерод может быть получен с избытком хлора.

Использует

Метан может транспортироваться в виде охлажденной жидкости (сжиженного природного газа или СПГ ). В то время как утечки из контейнера с охлажденной жидкостью изначально тяжелее воздуха из-за повышенной плотности холодного газа, газ при температуре окружающей среды легче воздуха. Газопроводы распределяют большие объемы природного газа, основным компонентом которого является метан.

Топливо

Метан используется в качестве топлива для печей, домов, водонагревателей, печей, автомобилей, [26] [27] турбин и т. д.

Как основной компонент природного газа , метан важен для выработки электроэнергии путем сжигания его в качестве топлива в газовой турбине или парогенераторе . По сравнению с другими углеводородными топливами , метан производит меньше углекислого газа на каждую единицу выделяемого тепла. Приблизительно 891 кДж/моль теплота сгорания метана ниже, чем у любого другого углеводорода, но отношение теплоты сгорания (891 кДж/моль) к молекулярной массе (16,0 г/моль, из которых 12,0 г/моль составляет углерод) показывает, что метан, будучи самым простым углеводородом, производит больше тепла на единицу массы (55,7 кДж/г), чем другие сложные углеводороды. Во многих районах с достаточно плотным населением метан подается по трубам в дома и на предприятия для отопления , приготовления пищи и промышленного использования. В этом контексте его обычно называют природным газом , который, как считается, имеет энергетическое содержание 39 мегаджоулей на кубический метр или 1000 БТЕ на стандартный кубический фут . Сжиженный природный газ (СПГ) — это преимущественно метан ( CH4 ) , преобразованный в жидкую форму для удобства хранения и транспортировки.

Ракетное топливо

Очищенный жидкий метан , а также СПГ используются в качестве ракетного топлива [ 28] в сочетании с жидким кислородом , как в двигателях TQ-12 , BE-4 , Raptor и YF-215 . [29] Из-за сходства между метаном и СПГ такие двигатели обычно объединяют под термином «металокс» .

В качестве жидкого ракетного топлива комбинация метана и жидкого кислорода имеет преимущество перед комбинацией керосина и жидкого кислорода , или керолоксом, поскольку производит небольшие молекулы выхлопных газов, что снижает коксование или отложение сажи на компонентах двигателя. Метан легче хранить, чем водород, из-за его более высокой температуры кипения и плотности, а также отсутствия водородной хрупкости . [30] [31] Более низкий молекулярный вес выхлопных газов также увеличивает долю тепловой энергии, которая находится в форме кинетической энергии, доступной для движения, увеличивая удельный импульс ракеты. По сравнению с жидким водородом удельная энергия метана ниже, но этот недостаток компенсируется большей плотностью и температурным диапазоном метана, что позволяет использовать меньшие и более легкие резервуары для заданной массы топлива. Жидкий метан имеет температурный диапазон (91–112 К), почти совместимый с жидким кислородом (54–90 К). В настоящее время это топливо используется в действующих ракетах-носителях, таких как Zhuque-2 и Vulcan, а также в разрабатываемых ракетах-носителях, таких как Starship , Neutron и Terran R. [ 32]

Химическое сырье

Природный газ , который в основном состоит из метана, используется для производства водорода в промышленных масштабах. Паровой риформинг метана (SMR), или просто паровой риформинг, является стандартным промышленным методом производства коммерческого объемного водорода. Ежегодно во всем мире производится более 50 миллионов метрических тонн (2013), в основном из SMR природного газа. [33] Большая часть этого водорода используется на нефтеперерабатывающих заводах , в производстве химикатов и в пищевой промышленности. Очень большие количества водорода используются в промышленном синтезе аммиака .

При высоких температурах (700–1100 °C) и в присутствии катализатора на основе металла ( никеля ) пар реагирует с метаном, образуя смесь CO и H2 , известную как «водяной газ» или « синтез-газ » :

СН4 + Н2О ⇌ СО + 3 Н2

Эта реакция сильно эндотермична (потребляет тепло, Δ H r = 206 кДж/моль). Дополнительный водород получается в результате реакции CO с водой через реакцию конверсии водяного газа :

CO2 + H2O ⇌ CO2 + H2

Эта реакция слабо экзотермическая (выделяет тепло, Δ H r = −41 кДж/моль).

Метан также подвергается свободнорадикальному хлорированию при производстве хлорметанов, хотя метанол является более типичным предшественником. [34]

Водород также может быть получен путем прямого разложения метана, также известного как пиролиз метана , который, в отличие от парового риформинга, не производит парниковых газов (ПГ). Тепло, необходимое для реакции, также может быть без выбросов ПГ, например, от концентрированного солнечного света, возобновляемой электроэнергии или сжигания части произведенного водорода. Если метан получен из биогаза , то процесс может быть стоком углерода . Для разрыва связей метана с образованием газообразного водорода и твердого углерода требуются температуры свыше 1200 °C. [35]

Однако, используя подходящий катализатор, можно снизить температуру реакции до 550-900 °C в зависимости от выбранного катализатора. Были испытаны десятки катализаторов, включая неподдерживаемые и поддерживаемые металлические катализаторы, углеродистые и металл-углеродные катализаторы. [36]

Реакция умеренно эндотермична, как показано в уравнении реакции ниже. [37]

CH4 ( г ) → C(т) + 2H2 ( г)
( ΔH° = 74,8 кДж/моль )

Хладагент

В качестве хладагента метан имеет обозначение ASHRAE R-50 .

Поколение

Глобальный бюджет метана (2017). Показаны естественные источники и поглотители (зеленый), антропогенные источники (оранжевый) и смешанные естественные и антропогенные источники (заштрихованы оранжево-зеленым для «сжигания биомассы и биотоплива»).

Метан может образовываться геологическими, биологическими или промышленными путями.

Геологические маршруты

Абиотические источники метана [ необходим пример ] на сегодняшний день обнаружены в более чем 20 странах и в нескольких глубоководных районах океана.

Два основных пути геологического образования метана: (i) органический (термически генерируемый, или термогенный) и (ii) неорганический ( абиотический ). [13] Термогенный метан возникает из-за распада органического вещества при повышенных температурах и давлениях в глубоких осадочных слоях . Большая часть метана в осадочных бассейнах является термогенной; поэтому термогенный метан является наиболее важным источником природного газа. Термогенные компоненты метана обычно считаются реликтовыми (из более раннего времени). Как правило, образование термогенного метана (на глубине) может происходить посредством распада органического вещества или органического синтеза. Оба пути могут включать микроорганизмы ( метаногенез ), но могут также происходить неорганически. Вовлеченные процессы также могут потреблять метан, с участием микроорганизмов и без них.

Более важным источником метана на глубине (кристаллическая коренная порода) является абиотический. Абиотический означает, что метан создается из неорганических соединений, без биологической активности, либо через магматические процессы [ необходим пример ] или через реакции вода-порода, которые происходят при низких температурах и давлениях, как серпентинизация . [38] [39]

Биологические пути

Большая часть метана на Земле является биогенной и производится путем метаногенеза [ 40] [41] — формы анаэробного дыхания, которая, как известно, осуществляется только некоторыми представителями домена архей . [42] Метаногены встречаются на свалках и в почве , [43] в жвачных животных (например, крупный рогатый скот ), [44] в кишечнике термитов и в бескислородных отложениях под морским дном и на дне озер.

Этот многоступенчатый процесс используется этими микроорганизмами для получения энергии. Чистая реакция метаногенеза:

CO 2 + 4 H 2 → CH 4 + 2 H 2 O

Последний этап процесса катализируется ферментом метилкофермент М-редуктазой (MCR). [45]

Тестирование австралийских овец на выдыхаемый метан (2001), CSIRO
На этом изображении изображено жвачное животное, а именно овца, вырабатывающая метан на четырех стадиях: гидролиз, ацидогенез, ацетогенез и метаногенез.

Водно-болотные угодья

Водно-болотные угодья являются крупнейшими естественными источниками метана в атмосфере, [46] составляя приблизительно 20-30% атмосферного метана. [47] Изменение климата увеличивает количество метана, выделяемого водно-болотными угодьями из-за повышения температуры и изменения характера осадков. Это явление называется обратной связью по метану водно-болотных угодий . [48]

Выращивание риса генерирует до 12% от общего объема мировых выбросов метана из-за длительного затопления рисовых полей. [49]

Жвачные животные

Жвачные животные, такие как крупный рогатый скот, отрыгивают метан, что составляет около 22% годовых выбросов метана в атмосферу в США. [50] В одном исследовании сообщается, что сектор животноводства в целом (в первую очередь крупный рогатый скот, куры и свиньи) производит 37% всего антропогенного метана. [51] Исследование 2013 года подсчитало, что на долю домашнего скота приходится 44% антропогенного метана и около 15% антропогенных выбросов парниковых газов. [52] В настоящее время предпринимаются многочисленные усилия по сокращению производства метана домашним скотом, такие как медицинское лечение и корректировка рациона питания, [53] [54] а также улавливание газа для использования его энергии сгорания. [55]

Отложения морского дна

Большая часть морского дна является бескислородной , поскольку кислород удаляется аэробными микроорганизмами в пределах первых нескольких сантиметров осадка . Под насыщенным кислородом морским дном метаногены производят метан, который либо используется другими организмами, либо попадает в газовые гидраты . [42] Эти другие организмы, которые используют метан для получения энергии, известны как метанотрофы («питающиеся метаном»), и являются основной причиной того, что мало метана, образующегося на глубине, достигает поверхности моря. [42] Было обнаружено, что консорциумы архей и бактерий окисляют метан посредством анаэробного окисления метана (AOM); организмами, ответственными за это, являются анаэробные метанотрофные археи (ANME) и сульфатредуцирующие бактерии (SRB). [56]

Промышленные маршруты

На этой схеме показан метод устойчивого производства метана. См.: электролиз , реакция Сабатье

Учитывая его дешевизну в природном газе, нет стимулов для промышленного производства метана. Метан можно получить путем гидрирования диоксида углерода по процессу Сабатье . Метан также является побочным продуктом гидрирования оксида углерода в процессе Фишера-Тропша , который практикуется в больших масштабах для производства молекул с более длинной цепью, чем у метана.

Примером крупномасштабной газификации угля в метан является завод Great Plains Synfuels , запущенный в 1984 году в Беуле, Северная Дакота, как способ разработки обильных местных ресурсов низкосортного лигнита , ресурса, который в противном случае трудно транспортировать из-за его веса, зольности , низкой теплотворной способности и склонности к самовозгоранию во время хранения и транспортировки. Ряд подобных заводов существует по всему миру, хотя в основном эти заводы нацелены на производство длинноцепочечных алканов для использования в качестве бензина , дизельного топлива или сырья для других процессов.

Технология производства метана использует электроэнергию для производства водорода из воды методом электролиза и использует реакцию Сабатье для соединения водорода с углекислым газом с целью получения метана.

Лабораторный синтез

Метан может быть получен путем протонирования метиллития или метилового реактива Гриньяра , такого как метилмагнийхлорид . Его также можно получить из безводного ацетата натрия и сухого гидроксида натрия , смешанных и нагретых выше 300 °C (с карбонатом натрия в качестве побочного продукта). [ необходима цитата ] На практике потребность в чистом метане может быть легко удовлетворена с помощью стального газового баллона от стандартных поставщиков газа.

Происшествие

Метан является основным компонентом природного газа, около 87% по объему. Основным источником метана является добыча из геологических отложений, известных как месторождения природного газа , причем добыча газа из угольных пластов становится основным источником (см. добычу метана из угольных пластов , метод извлечения метана из угольных месторождений, в то время как улучшенное извлечение метана из угольных пластов является методом извлечения метана из неразрабатываемых угольных пластов). Он связан с другими углеводородными видами топлива, а иногда сопровождается гелием и азотом . Метан производится на небольших глубинах (низкое давление) путем анаэробного разложения органического вещества и переработанного метана из глубины под поверхностью Земли. В целом, отложения , которые генерируют природный газ, залегают глубже и при более высоких температурах, чем те, которые содержат нефть .

Метан обычно транспортируется оптом по трубопроводам в виде природного газа или на газовозах в сжиженном виде; лишь немногие страны перевозят его грузовыми автомобилями.

Атмосферный метан и изменение климата

Метан ( CH4 ) измеряется в ходе Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) в нижних слоях атмосферы ( тропосфере ) на станциях по всему миру. Содержание дано в виде среднемесячных молярных долей без загрязнения в частях на миллиард .

Метан является важным парниковым газом , ответственным примерно за 30% повышения глобальной температуры со времен промышленной революции. [57]

Метан имеет потенциал глобального потепления (ПГП) 29,8 ± 11 по сравнению с CO 2 (потенциал 1) за 100-летний период и 82,5 ± 25,8 за 20-летний период. [58] Это означает, что, например, утечка одной тонны метана эквивалентна выбросу 82,5 тонн углекислого газа. Сжигание метана и производство углекислого газа также снижает воздействие парниковых газов по сравнению с простым выбросом метана в атмосферу.

Источники глобальных выбросов метана

Поскольку метан постепенно превращается в углекислый газ (и воду) в атмосфере, эти значения включают воздействие на климат со стороны углекислого газа, образующегося из метана в течение этих временных масштабов.

Ежегодные мировые выбросы метана в настоящее время составляют около 580 Мт, [59] 40% из которых поступают из природных источников, а оставшиеся 60% — из-за деятельности человека, известной как антропогенные выбросы. Крупнейшим антропогенным источником является сельское хозяйство , ответственное за около четверти выбросов, за которым следует энергетический сектор , включающий выбросы от угля, нефти, природного газа и биотоплива. [60]

Исторические концентрации метана в атмосфере мира колебались от 300 до 400 нмоль/моль во время ледниковых периодов, обычно известных как ледниковые периоды , и от 600 до 700 нмоль/моль во время теплых межледниковых периодов. На сайте NASA за 2012 год говорилось, что океаны являются потенциально важным источником арктического метана, [61] но более поздние исследования связывают повышение уровня метана с деятельностью человека. [10]

Глобальный мониторинг концентрации метана в атмосфере начался в 1980-х годах. [10] Концентрация метана в атмосфере Земли увеличилась на 160% по сравнению с доиндустриальным уровнем в середине 18 века. [10] В 2013 году на долю атмосферного метана приходилось 20% общего радиационного воздействия всех долгоживущих и глобально смешанных парниковых газов. [62] В период с 2011 по 2019 год среднегодовой прирост метана в атмосфере составил 1866 ppb. [11] С 2015 по 2019 год были зафиксированы резкие повышения уровня метана в атмосфере. [63] [64]

В 2019 году концентрация метана в атмосфере была выше, чем когда-либо за последние 800 000 лет. Как указано в AR6 МГЭИК , « С 1750 года увеличение концентраций CO 2 (47%) и CH 4 (156%) значительно превышает, а увеличение N 2 O (23%) аналогично естественным многотысячелетним изменениям между ледниковыми и межледниковыми периодами по крайней мере за последние 800 000 лет (очень высокая достоверность)». [11] [a] [65]

В феврале 2020 года сообщалось, что неконтролируемые выбросы и выбросы газа в результате деятельности ископаемого топлива могли быть существенно недооценены. [66] [67] Самый большой годовой прирост произошел в 2021 году, причем подавляющая часть этого прироста была вызвана деятельностью человека. [10]

Изменение климата может привести к повышению уровня метана в атмосфере за счет увеличения его производства в природных экосистемах, формируя обратную связь по изменению климата . [42] [68] Другим объяснением роста выбросов метана может быть замедление химической реакции, которая удаляет метан из атмосферы. [69]

Более 100 стран подписали Глобальное обязательство по метану, запущенное в 2021 году, пообещав сократить свои выбросы метана на 30% к 2030 году. [70] Это могло бы предотвратить потепление на 0,2˚C в мире к 2050 году, хотя звучали призывы к более высоким обязательствам для достижения этой цели. [71] В отчете Международного энергетического агентства за 2022 год говорится, что «наиболее экономически эффективные возможности для снижения выбросов метана находятся в энергетическом секторе, особенно в нефтегазовой отрасли». [72]

Клатраты

Метановые клатраты (также известные как метановые гидраты) представляют собой твердые клетки молекул воды, которые захватывают отдельные молекулы метана. Значительные резервуары метановых клатратов были обнаружены в арктической вечной мерзлоте и вдоль континентальных окраин под океанским дном в зоне стабильности газовых клатратов , расположенных при высоких давлениях (от 1 до 100 МПа; нижний предел требует более низкой температуры) и низких температурах (< 15 °C; верхний предел требует более высокого давления). [73] Метановые клатраты могут образовываться из биогенного метана, термогенного метана или их смеси. Эти отложения являются как потенциальным источником метанового топлива, так и потенциальным фактором глобального потепления. [74] [75] Глобальная масса углерода, хранящегося в газовых клатратах, все еще не определена и оценивается как высокая в 12 500 Гт углерода и низкая в 500 Гт углерода. [48] ​​Со временем эта оценка снизилась, и последняя оценка составила ≈1800 Гт углерода. [76] Большая часть этой неопределенности обусловлена ​​пробелом в наших знаниях об источниках и стоках метана и распределении клатратов метана в глобальном масштабе. Например, источник метана был обнаружен сравнительно недавно в сверхмедленном спрединговом хребте в Арктике. [47] Некоторые климатические модели предполагают, что сегодняшний режим эмиссии метана со дна океана потенциально аналогичен режиму в период палеоцен-эоценового термического максимума ( PETM ) около 55,5 миллионов лет назад, хотя нет данных, указывающих на то, что метан из диссоциации клатрата в настоящее время достигает атмосферы. [76] Выделение арктического метана из вечной мерзлоты и клатратов метана на морском дне является потенциальным следствием и дальнейшей причиной глобального потепления ; это известно как гипотеза клатратной пушки . [77] [78] [79] [80] Данные за 2016 год показывают, что вечная мерзлота Арктики тает быстрее, чем прогнозировалось. [81]

Общественная безопасность и окружающая среда

График Международного энергетического агентства, демонстрирующий потенциал различных политик сокращения выбросов для решения проблемы глобальных выбросов метана.

Метан «ухудшает качество воздуха и отрицательно влияет на здоровье человека, урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность экосистем». [82]

Метан чрезвычайно огнеопасен и может образовывать взрывоопасные смеси с воздухом. Взрывы метана являются причиной многих смертельных катастроф на шахтах. [83] Взрыв метана стал причиной катастрофы на угольной шахте Upper Big Branch в Западной Вирджинии 5 апреля 2010 года, в результате которой погибло 29 человек. [84] Аварийные выбросы природного газа также были в центре внимания в области техники безопасности из-за прошлых аварийных выбросов, которые привели к образованию катастроф с струйными пожарами . [85] [86]

Утечка метана в каньоне Алисо, Калифорния, в 2015–2016 годах считалась самой серьезной с точки зрения воздействия на окружающую среду в истории Америки. [87] [88] [89] Она также была описана как более разрушительная для окружающей среды, чем утечка Deepwater Horizon в Мексиканском заливе. [90]

В мае 2023 года The Guardian опубликовала отчет, в котором Туркменистан был назван худшим в мире по выбросам метана . Данные, собранные исследователями Kayrros, показывают, что два крупных туркменских месторождения ископаемого топлива только в 2022 году вытекли 2,6 и 1,8 миллиона метрических тонн метана, выбросив в атмосферу эквивалент CO2 в размере 366 миллионов тонн, что превышает годовые выбросы CO2 Соединенного Королевства . [91]

Метан также является удушающим веществом , если концентрация кислорода снижается до уровня ниже 16% путем вытеснения, поскольку большинство людей могут переносить снижение с 21% до 16% без вредных последствий . Концентрация метана, при которой риск удушья становится значительным, намного выше, чем концентрация 5–15% в легковоспламеняющейся или взрывоопасной смеси. Отходящий метановый газ может проникать внутрь зданий вблизи свалок и подвергать жильцов воздействию значительного количества метана. В некоторых зданиях под подвалами имеются специально спроектированные системы улавливания для активного улавливания этого газа и его отвода из здания.

Внеземной метан

Межзвездная среда

Метан широко распространен во многих частях Солнечной системы и потенциально может быть собран на поверхности другого тела Солнечной системы (в частности, используя производство метана из местных материалов, найденных на Марсе [92] или Титане ), обеспечивая топливо для обратного путешествия. [28] [93]

Марс

Метан был обнаружен на всех планетах Солнечной системы и на большинстве крупных лун. [ требуется ссылка ] За возможным исключением Марса , считается, что он появился в результате абиотических процессов. [94] [95]

Метан ( CH4 ) на Марсе – потенциальные источники и стоки

Марсоход Curiosity зафиксировал сезонные колебания уровня метана в атмосфере Марса. Эти колебания достигли пика в конце марсианского лета на уровне 0,6 частей на миллиард. [ 96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103]

Метан был предложен в качестве возможного ракетного топлива для будущих миссий на Марс отчасти из-за возможности его синтеза на планете путем использования ресурсов на месте . [104] Адаптация реакции метанирования Сабатье может быть использована со смешанным слоем катализатора и обратной конверсией вода-газ в одном реакторе для производства метана и кислорода из сырья, доступного на Марсе, с использованием воды из марсианских недр и углекислого газа в марсианской атмосфере . [92]

Метан может быть получен в результате небиологического процесса, называемого серпентинизацией [b], в котором участвуют вода, углекислый газ и минерал оливин , который, как известно, распространен на Марсе. [105]

Титан

Титановые озера (11 сентября 2017 г.)

Метан был обнаружен в огромных количествах на Титане , крупнейшем спутнике Сатурна , он составляет значительную часть его атмосферы , а также существует в жидкой форме на его поверхности, где он составляет большую часть жидкости в огромных озерах углеводородов Титана; второе по величине из которых, как полагают, по составу почти чистое метановое. [106]

Наличие стабильных озер жидкого метана на Титане, а также то, что поверхность Титана является высокохимически активной и богатой органическими соединениями, побудили ученых рассмотреть возможность существования жизни в озерах Титана, использующей метан в качестве растворителя вместо воды для земной жизни [107] и использующей водород в атмосфере для получения энергии с помощью ацетилена , во многом таким же образом, как земная жизнь использует глюкозу . [108]

История

Алессандро Вольта

Открытие метана приписывают итальянскому физику Алессандро Вольте , который охарактеризовал многочисленные свойства, включая его предел воспламеняемости и происхождение из разлагающегося органического вещества. [109]

Первоначально Вольта был мотивирован сообщениями о воспламеняющемся воздухе, присутствующем в болотах, от его друга отца Карло Джузеппе Кампи. Во время рыбалки на озере Маджоре , расположенном между Италией и Швейцарией в ноябре 1776 года, он заметил наличие пузырьков в близлежащих болотах и ​​решил провести расследование. Вольта собрал газ, поднимающийся из болота, и продемонстрировал, что газ является воспламеняющимся. [109] [110]

Вольта отмечает, что подобные наблюдения за воспламеняющимся воздухом уже встречались в научной литературе, в том числе в письме, написанном Бенджамином Франклином . [111]

После катастрофы на шахте Феллинг в 1812 году, в которой погибло 92 человека, сэр Гемфри Дэви установил, что опасный рудничный газ на самом деле в основном состоял из метана. [112]

Название «метан» было придумано в 1866 году немецким химиком Августом Вильгельмом фон Гофманом . [113] [114] Название произошло от метанола .

Этимология

Этимологически слово метан образовано от химического суффикса « -ан », который обозначает вещества, принадлежащие к семейству алканов; и слова метил , которое происходит от немецкого Methyl (1840) или непосредственно от французского méthyle , которое является обратным образованием от французского méthylène (соответствует английскому «methylene»), корень которого был образован Жаном-Батистом Дюма и Эженом Пелиго в 1834 году от греческого μέθυ methy (вино) (родственно английскому «mead») и ὕλη hyle (что означает «дерево»). Радикал назван в честь этого, потому что он был впервые обнаружен в метаноле , спирте, впервые выделенном путем перегонки древесины. Химический суффикс -ane происходит от координационного химического суффикса -ine , который происходит от латинского женского суффикса -ina , который применяется для представления абстракций. Координация "-ane", "-ene", "-one" и т. д. была предложена в 1866 году немецким химиком Августом Вильгельмом фон Гофманом . [115]

Сокращения

Аббревиатура CH 4 -C может означать массу углерода, содержащегося в массе метана, а масса метана всегда в 1,33 раза больше массы CH 4 -C. [116] [117] CH 4 -C также может означать соотношение метана к углероду, которое по массе составляет 1,33. [118] Метан в масштабах атмосферы обычно измеряется в тераграммах (Tg CH 4 ) или миллионах метрических тонн (MMT CH 4 ), что означает одно и то же. [119] Также используются другие стандартные единицы, такие как наномоль (нмоль, одна миллиардная моля), моль (моль), килограмм и грамм .

Смотрите также

Пояснительные записки

  1. ^ В 2013 году ученые Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) предупредили, что концентрация метана в атмосфере «превзошла доиндустриальные уровни примерно на 150%, что представляет собой «уровень, беспрецедентный по крайней мере за последние 800 000 лет».
  2. ^ Существует множество реакций серпентинизации . Оливин — это твердый раствор между форстеритом и фаялитом, общая формула которого (Fe,Mg) 2 SiO 4 . Реакция получения метана из оливина может быть записана как: Форстерит + Фаялит + Вода + Углекислота → Серпентин + Магнетит + Метан , или (в сбалансированной форме):
    18 Mg 2 SiO 4 + 6 Fe 2 SiO 4 + 26 H 2 O + CO 2 → 12 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4 Fe 3 O 4 + CH 4

Цитаты

  1. ^ ab "Общие принципы, правила и соглашения". Номенклатура органической химии. Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. P-12.1. doi :10.1039/9781849733069-00001. ISBN 978-0-85404-182-4. Метан — это сохраненное название (см. P-12.3), которое предпочтительнее систематического названия «карбан», названия, которое никогда не рекомендовалось для замены метана, но использовалось для получения названий «карбен» и «карбин» для радикалов H 2 C 2• и HC 3• соответственно.
  2. ^ "Gas Encyclopedia". Архивировано из оригинала 26 декабря 2018 г. Получено 7 ноября 2013 г.
  3. ^ abcd Хейнс, стр. 3.344
  4. ^ Хейнс, стр. 5.156
  5. ^ Хейнс, стр. 3.578
  6. ↑ Хейнс, стр. 5.26, 5.67
  7. ^ "Паспорт безопасности, Наименование материала: Метан" (PDF) . США: Metheson Tri-Gas Incorporated. 4 декабря 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 4 июня 2012 г. Получено 4 декабря 2011 г.
  8. ^ NOAA Office of Response and Restoration, US GOV. "METHANE". noaa.gov . Архивировано из оригинала 9 января 2019 г. . Получено 20 марта 2015 г. .
  9. ^ Халил, МАК (1999). «Парниковые газы, не относящиеся к CO2, в атмосфере». Ежегодный обзор энергетики и окружающей среды . 24 : 645–661. doi :10.1146/annurev.energy.24.1.645.
  10. ^ abcde Глобальная оценка метана (PDF) . Программа ООН по окружающей среде и Коалиция за климат и чистый воздух (отчет). Найроби. 2022. стр. 12. Получено 15 марта 2023 г.
  11. ^ abc "Изменение климата 2021. Физическая научная основа. Резюме для политиков. Вклад рабочей группы I в Шестой оценочный доклад РГI Межправительственной группы экспертов по изменению климата". МГЭИК . Межправительственная группа экспертов по изменению климата. Архивировано из оригинала 22 августа 2021 г. Получено 22 августа 2021 г.
  12. ^ МГЭИК, 2023: Резюме для политиков. В: Изменение климата 2023: Сводный отчет. Отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Вклад рабочих групп I, II и III в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Основная группа авторов, Х. Ли и Дж. Ромеро (ред.)]. МГЭИК, Женева, Швейцария, стр. 26, раздел C.2.3
  13. ^ ab Etiope, Giuseppe; Lollar, Barbara Sherwood (2013). «Абиотический метан на Земле». Reviews of Geophysics . 51 (2): 276–299. Bibcode : 2013RvGeo..51..276E. doi : 10.1002/rog.20011. S2CID  56457317.
  14. ^ Хеншер, Дэвид А.; Баттон, Кеннет Дж. (2003). Справочник по транспорту и окружающей среде. Emerald Group Publishing. стр. 168. ISBN 978-0-08-044103-0. Архивировано из оригинала 19 марта 2015 г. . Получено 22 февраля 2016 г. .
  15. ^ PGJ Irwin; et al. (12 января 2022 г.). «Туманные голубые миры: целостная аэрозольная модель для Урана и Нептуна, включая темные пятна». Журнал геофизических исследований: Планеты . 127 (6): e2022JE007189. arXiv : 2201.04516 . Bibcode : 2022JGRE..12707189I. doi : 10.1029/2022JE007189. PMC 9286428. PMID 35865671.  S2CID 245877540  . 
  16. ^ Bini, R.; Pratesi, G. (1997). «Инфракрасное исследование твердого метана под высоким давлением: фазовая диаграмма до 30 ГПа». Physical Review B. 55 ( 22): 14800–14809. Bibcode : 1997PhRvB..5514800B. doi : 10.1103/physrevb.55.14800.
  17. ^ Венделин Химмельхебер. "Кристаллические структуры". Архивировано из оригинала 12 февраля 2020 г. Получено 10 декабря 2019 г.
  18. ^ Байк, Му-Хюн; Ньюкомб, Мартин; Фризнер, Ричард А.; Липпард, Стивен Дж. (2003). «Механистические исследования гидроксилирования метана метанмонооксигеназой». Chemical Reviews . 103 (6): 2385–419. doi :10.1021/cr950244f. PMID  12797835.
  19. ^ Snyder, Benjamin ER; Bols, Max L.; Schoonheydt, Robert A.; Sels, Bert F.; Solomon, Edward I. (19 декабря 2017 г.). «Активные центры железа и меди в цеолитах и ​​их связь с металлоферментами». Chemical Reviews . 118 (5): 2718–2768. doi :10.1021/acs.chemrev.7b00344. PMID  29256242.
  20. ^ Рейманн, Иоахим; Йеттен, Майк СМ; Кельтьенс, Ян Т. (2015). «Металлические ферменты в «невозможных» микроорганизмах, катализирующих анаэробное окисление аммония и метана». В Питере МХ Кронеке и Марте Э. Сосе Торрес (ред.). Поддержание жизни на планете Земля: металлоферменты, осваивающие диоксид кислорода и другие жевательные газы . Ионы металлов в науках о жизни. Том 15. Springer. стр. 257–313. doi :10.1007/978-3-319-12415-5_7. ISBN 978-3-319-12414-8. PMID  25707470.
  21. ^ Бордвелл, Фредерик Г. (1988). «Равновесные кислотности в растворе диметилсульфоксида». Accounts of Chemical Research . 21 (12): 456–463. doi :10.1021/ar00156a004. S2CID  26624076.
  22. ^ Расул, Г.; Сурья Пракаш, ГК; Олах, ГА (2011). «Сравнительное исследование гиперкоординированных ионов карбония и их аналогов бора: задача для спектроскопистов». Chemical Physics Letters . 517 (1): 1–8. Bibcode : 2011CPL...517....1R. doi : 10.1016/j.cplett.2011.10.020.
  23. ^ Bernskoetter, WH; Schauer, CK; Goldberg, KI; Brookhart, M. (2009). «Характеристика комплекса родия(I) с σ-метаном в растворе». Science . 326 (5952): 553–556. Bibcode :2009Sci...326..553B. doi :10.1126/science.1177485. PMID  19900892. S2CID  5597392.
  24. ^ Энергосодержание некоторых горючих веществ (в МДж/кг) Архивировано 9 января 2014 г. на Wayback Machine . People.hofstra.edu. Получено 30 марта 2014 г.
  25. ^ Марч, Джерри (1968). Advance Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure . Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Company. С. 533–534.
  26. ^ "Lumber Company Locates Kilns at Landfill to Use Methane – Energy Manager Today". Energy Manager Today . 23 сентября 2015 г. Архивировано из оригинала 9 июля 2019 г. Получено 11 марта 2016 г.
  27. ^ Корнелл, Клейтон Б. (29 апреля 2008 г.). «Автомобили на природном газе: топливо CNG почти бесплатно в некоторых частях страны». Архивировано из оригинала 20 января 2019 г. Получено 25 июля 2009 г. Сжатый природный газ рекламируется как «самое чистое горящее» альтернативное топливо из имеющихся, поскольку простота молекулы метана снижает выбросы различных загрязняющих веществ из выхлопных труб на 35–97%. Не столь драматичным является сокращение чистых выбросов парниковых газов, которое примерно равно выбросам кукурузного этанола, примерно на 20% меньше, чем у бензина.
  28. ^ ab Thunnissen, Daniel P.; Guernsey, CS; Baker, RS; Miyake, RN (2004). «Advanced Space Storable Propellants for Outer Planet Exploration» (PDF) . Американский институт аэронавтики и астронавтики (4–0799): 28. Архивировано из оригинала (PDF) 10 марта 2016 г.
  29. ^ "Blue Origin BE-4 Engine". Архивировано из оригинала 1 октября 2021 г. . Получено 14 июня 2019 г. Мы выбрали СПГ, потому что он высокоэффективен, дешев и широко доступен. В отличие от керосина, СПГ может использоваться для самонагнетания давления в баке. Это известно как автогенное восстановление давления, и это устраняет необходимость в дорогостоящих и сложных системах, которые используют скудные запасы гелия на Земле. СПГ также обладает чистыми характеристиками сгорания даже при низком дросселе, что упрощает повторное использование двигателя по сравнению с керосиновым топливом.
  30. ^ "SpaceX propulsion chief raises crowd in Santa Barbara". Pacific Business Times. 19 февраля 2014 г. Получено 22 февраля 2014 г.
  31. ^ Беллусио, Алехандро Г. (7 марта 2014 г.). «SpaceX совершенствует двигатель для ракеты Mars с помощью двигателя Raptor». NASAspaceflight.com . Получено 7 марта 2014 г.
  32. ^ "Китай опередил конкурентов и успешно запустил первую ракету на метане-жидкости". Reuters . 12 июля 2023 г.
  33. ↑ Отчет Группы экспертов по производству водорода: Подкомитет Технического консультативного комитета по водороду и топливным элементам. Архивировано 14 февраля 2020 г. в Wayback Machine . Министерство энергетики США (май 2013 г.).
  34. ^ Россберг, М. и др. (2006) «Хлорированные углеводороды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , Wiley-VCH, Вайнхайм. doi :10.1002/14356007.a06_233.pub2.
  35. ^ Ламберс, Брок (2022). «Математическое моделирование и имитация термокаталитического разложения метана для экономически улучшенного производства водорода». Международный журнал водородной энергетики . 47 (7): 4265–4283. Bibcode : 2022IJHE...47.4265L. doi : 10.1016/j.ijhydene.2021.11.057. S2CID  244814932. Получено 15 июня 2022 г.
  36. ^ Хамдани, Икра Р.; Ахмад, Адил; Чуллийил, Халима М.; Шринивасаканнан, Чандрасекар; Шоаиби, Ахмед А.; Хоссейн, Мохаммад М. (15 августа 2023 г.). «Термокаталитическое разложение метана: обзор катализаторов на основе углерода». ACS Omega . 8 (32): 28945–28967. doi :10.1021/acsomega.3c01936. ISSN  2470-1343. PMC 10433352 . PMID  37599913. 
  37. ^ Ламберс, Брок (2022). «Производство водорода с низким уровнем выбросов посредством термокаталитического разложения метана для декарбонизации железорудных шахт в Западной Австралии». Международный журнал водородной энергетики . 47 (37): 16347–16361. Bibcode : 2022IJHE...4716347L. doi : 10.1016/j.ijhydene.2022.03.124. S2CID  248018294. Получено 10 июля 2022 г.
  38. ^ Киетявяйнен и Пуркамо (2015). «Происхождение, источник и цикл метана в биосфере глубоких кристаллических пород». Front. Microbiol . 6 : 725. doi : 10.3389/fmicb.2015.00725 . PMC 4505394. PMID  26236303. 
  39. ^ Крамер и Франке (2005). «Признаки активной нефтегазоносной системы в море Лаптевых, северо-восточная Сибирь». Журнал нефтяной геологии . 28 (4): 369–384. Bibcode : 2005JPetG..28..369C. doi : 10.1111/j.1747-5457.2005.tb00088.x. S2CID  129445357. Архивировано из оригинала 1 октября 2021 г. Получено 23 мая 2017 г.
  40. ^ Лесснер, Дэниел Дж. (декабрь 2009 г.) Биохимия метаногенеза. В: eLS. John Wiley & Sons Ltd, Чичестер. http://www.els.net Архивировано 13 мая 2011 г., в Wayback Machine
  41. ^ Тиль, Фолькер (2018), «Цикл углерода в метане в прошлом: выводы из биомаркеров углеводородов и липидов», в Wilkes, Heinz (ред.), Углеводороды, масла и липиды: разнообразие, происхождение, химия и судьба , Справочник по микробиологии углеводородов и липидов, Springer International Publishing, стр. 1–30, doi : 10.1007/978-3-319-54529-5_6-1, ISBN 9783319545295, S2CID  105761461
  42. ^ abcd Дин, Джошуа Ф.; Мидделбург, Джек Дж.; Рёкманн, Томас; Аэртс, Риен; Блау, Люк Г.; Эггер, Матиас; Джеттен, Майк С.М.; де Йонг, Анниек Э.Э.; Майзель, Уве Х. (2018). «Обратная связь метана с глобальной климатической системой в более теплом мире». Обзоры геофизики . 56 (1): 207–250. Бибкод : 2018RvGeo..56..207D. дои : 10.1002/2017RG000559 . hdl : 1874/366386 .
  43. ^ Серрано-Сильва, Н.; Саррия-Гузман, Ю.; Дендувен, Л.; Луна-Гвидо, М. (2014). «Метаногенез и метанотрофия в почве: обзор». Педосфера . 24 (3): 291–307. Бибкод : 2014Pedos..24..291S. дои : 10.1016/s1002-0160(14)60016-3.
  44. ^ Сирохи, СК; Панди, Неха; Сингх, Б.; Пуния, А.К. (1 сентября 2010 г.). «Метаногены рубца: обзор». Индийский журнал микробиологии . 50 (3): 253–262. дои : 10.1007/s12088-010-0061-6. ПМК 3450062 . ПМИД  23100838. 
  45. ^ Лю, Чжэ; Шао, Нана; Акиниеми, Тайво; Уитман, Уильям Б. (2018). «Метаногенез». Current Biology . 28 (13): R727–R732. Bibcode : 2018CBio...28.R727L. doi : 10.1016/j.cub.2018.05.021 . PMID  29990451.
  46. ^ Тандон, Айеша (20 марта 2023 г.). ««Исключительный» всплеск выбросов метана из водно-болотных угодий беспокоит ученых». Carbon Brief . Получено 18 сентября 2023 г.
  47. ^ ab "Новый источник метана обнаружен в Северном Ледовитом океане". phys.org . 1 мая 2015 г. Архивировано из оригинала 10 апреля 2019 г. Получено 10 апреля 2019 г.
  48. ^ ab Boswell, Ray; Collett, Timothy S. (2011). «Современные перспективы ресурсов газовых гидратов». Energy Environ. Sci . 4 (4): 1206–1215. doi :10.1039/c0ee00203h.
  49. ^ Глобальный экологический фонд (7 декабря 2019 г.). «Мы можем выращивать более благоприятный для климата рис». Climate Home News . Получено 18 сентября 2023 г.
  50. ^ «Инвентаризация выбросов и поглотителей парниковых газов в США: 1990–2014». 2016. Архивировано из оригинала 12 апреля 2019 г. Получено 11 апреля 2019 г.[ нужна страница ]
  51. ^ ФАО (2006). Длинная тень животноводства — экологические проблемы и варианты. Рим, Италия: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО). Архивировано из оригинала 26 июля 2008 г. Получено 27 октября 2009 г.
  52. ^ Gerber, PJ; Steinfeld, H.; Henderson, B.; Mottet, A.; Opio, C.; Dijkman, J.; Falcucci, A. & Tempio, G. (2013). «Борьба с изменением климата с помощью животноводства». Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО). Архивировано из оригинала 19 июля 2016 г. . Получено 15 июля 2016 г. .
  53. ↑ Роач, Джон (13 мая 2002 г.). «Новая Зеландия пытается остановить газовую отрыжку овец». National Geographic . Архивировано из оригинала 4 июня 2011 г. Получено 2 марта 2011 г.
  54. ^ Роке, Брианна М.; Венегас, Мариелена; Кинли, Роберт Д.; Найс, Рокки де; Дуарте, Тони Л.; Ян, Сян; Кебреаб, Эрмиас (17 марта 2021 г.). «Добавка из красных морских водорослей (Asparagopsis Taxiformis) снижает содержание кишечного метана у бычков мясного направления более чем на 80 процентов». ПЛОС ОДИН . 16 (3): e0247820. Бибкод : 2021PLoSO..1647820R. дои : 10.1371/journal.pone.0247820 . ISSN  1932-6203. ПМЦ 7968649 . ПМИД  33730064. 
  55. ↑ Silverman, Jacob (16 июля 2007 г.). «Коровы загрязняют окружающую среду так же сильно, как автомобили?». HowStuffWorks.com. Архивировано из оригинала 4 ноября 2012 г. Получено 7 ноября 2012 г.
  56. ^ Книттель, К.; Вегенер, Г.; Боэтиус, А. (2019), МакГенити, Терри Дж. (ред.), «Анаэробные окислители метана», Микробные сообщества, использующие углеводороды и липиды: члены, метагеномика и экофизиология , Справочник по микробиологии углеводородов и липидов, Springer International Publishing, стр. 1–21, doi : 10.1007/978-3-319-60063-5_7-1, ISBN 9783319600635
  57. ^ «Метан и изменение климата – Global Methane Tracker 2022 – Анализ». МЭА . 2022 . Получено 18 сентября 2023 .
  58. ^ Forster, P.; Storelvmo, T.; Armour, K.; Collins, W.; Dufresne, J.-L.; Frame, D.; Lunt, DJ; Mauritsen, T.; Palmer, MD; Watanabe, M.; Wild, M.; Zhang, H. (2021). «Энергетический бюджет Земли, климатические обратные связи и климатическая чувствительность». Изменение климата 2021: Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Cambridge University Press. стр. 923–1054.
  59. ^ "Глобальный бюджет метана 2020". www.globalcarbonproject.org . Получено 18 сентября 2023 г. .
  60. ^ "Метан и изменение климата – Global Methane Tracker 2022 – Анализ". МЭА . Получено 18 сентября 2023 г.
  61. ^ «Исследование обнаружило неожиданный источник выбросов метана в Арктике». NASA . 22 апреля 2012 г. Архивировано из оригинала 4 августа 2014 г. Получено 30 марта 2014 г.
  62. ^ МГЭИК. «Антропогенное и естественное радиационное воздействие», Изменение климата 2013 г. – Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. , Cambridge University Press, стр. 659–740, 2013, doi :10.1017/cbo9781107415324.018, ISBN 9781107057999, получено 18 сентября 2023 г.
  63. ^ Нисбет, ЭГ (5 февраля 2019 г.). «Очень сильный рост атмосферного метана за 4 года 2014–2017 гг.: последствия для Парижского соглашения». Глобальные биогеохимические циклы . 33 (3): 318–342. Bibcode : 2019GBioC..33..318N. doi : 10.1029/2018GB006009 .
  64. ^ Макки, Робин (2 февраля 2017 г.). «Резкий рост уровня метана угрожает мировым климатическим целям». The Observer . ISSN  0029-7712. Архивировано из оригинала 30 июля 2019 г. Получено 14 июля 2019 г.
  65. ^ МГЭИК (2013). Стокер, ТФ; Цинь, Д.; Платтнер, Г.-К.; Тигнор, М.; и др. (ред.). Изменение климата 2013: Физическая научная основа (PDF) (отчет). Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата.
  66. ^ Hmiel, Benjamin; Petrenko, VV; Dyonisius, MN; Buizert, C.; Smith, AM; Place, PF; Harth, C.; Beaudette, R.; Hua, Q.; Yang, B.; Vimont, I.; Michel, SE; Severinghaus, JP; Etheridge, D.; Bromley, T.; Schmitt, J.; Faïn, X.; Weiss, RF; Dlugokencky, E. (февраль 2020 г.). «Доиндустриальный 14CH4 указывает на более высокие антропогенные выбросы ископаемого CH4». Nature . 578 (7795): 409–412. Bibcode :2020Natur.578..409H. doi :10.1038/s41586-020-1991-8. ISSN  1476-4687. PMID  32076219. S2CID  211194542. Получено 15 марта 2023 г.
  67. ^ Харви, Челси (21 февраля 2020 г.). «Выбросы метана из нефти и газа могут быть существенно недооценены; оценки метана, поступающего из природных источников, были слишком высокими, перекладывая бремя на деятельность человека». E&E News через Scientific American . Архивировано из оригинала 24 февраля 2020 г.
  68. ^ Кэррингтон, Дамиан (21 июля 2020 г.) Первая активная утечка метана со дна моря обнаружена в Антарктиде Архивировано 22 июля 2020 г. в Wayback Machine , The Guardian
  69. ^ Ravilious, Kate (5 июля 2022 г.). «Метан гораздо более чувствителен к глобальному потеплению, чем считалось ранее – исследование». The Guardian . Получено 5 июля 2022 г. .
  70. ^ Глобальное обязательство по метану. "Главная страница | Глобальное обязательство по метану". www.globalmethanepledge.org . Получено 2 августа 2023 г. .
  71. ^ Форстер, Пирс; Смит, Крис; Рогель, Джоэри (2 ноября 2021 г.). «Гостевой пост: Глобальное обязательство по метану должно пойти дальше, чтобы помочь ограничить потепление до 1,5 °C». Carbon Brief . Получено 2 августа 2023 г.
  72. ^ МЭА (2022). "Global Methane Tracker 2022". МЭА . Получено 2 августа 2023 г. .
  73. ^ Борман, Герхард; Торрес, Марта Э. (2006), Шульц, Хорст Д.; Забель, Матиас (ред.), «Газовые гидраты в морских отложениях», Морская геохимия , Springer Berlin Heidelberg, стр. 481–512, doi : 10.1007/3-540-32144-6_14, ISBN 9783540321446
  74. ^ Миллер, Г. Тайлер (2007). Поддержание Земли: комплексный подход . США: Thomson Advantage Books, стр. 160. ISBN 0534496725 
  75. ^ Дин, Дж. Ф. (2018). «Обратные связи метана с глобальной климатической системой в более теплом мире». Обзоры геофизики . 56 (1): 207–250. Bibcode : 2018RvGeo..56..207D. doi : 10.1002/2017RG000559 . hdl : 1874/366386 .
  76. ^ ab Ruppel; Kessler (2017). "Взаимодействие изменения климата и гидратов метана". Reviews of Geophysics . 55 (1): 126–168. Bibcode : 2017RvGeo..55..126R. doi : 10.1002/2016RG000534 . hdl : 1912/8978 . Архивировано из оригинала 7 февраля 2020 г. Получено 16 сентября 2019 г.
  77. ^ «Выбросы метана с арктического шельфа могут быть намного больше и быстрее, чем ожидалось» (пресс-релиз). Национальный научный фонд (NSF). 10 марта 2010 г. Архивировано из оригинала 1 августа 2018 г. Получено 6 апреля 2018 г.
  78. ^ Коннор, Стив (13 декабря 2011 г.). «Обширные метановые «шлейфы» наблюдаются в Северном Ледовитом океане по мере отступления морского льда». The Independent . Архивировано из оригинала 25 декабря 2011 г. Получено 4 сентября 2017 г.
  79. ^ "Арктический морской лед достигает самой низкой площади за год и спутниковые данные" (пресс-релиз). Национальный центр данных по снегу и льду (NSIDC). 19 сентября 2012 г. Архивировано из оригинала 4 октября 2012 г. Получено 7 октября 2012 г.
  80. ^ "Frontiers 2018/19: Emerging Issues of Environmental Concern". Программа ООН по окружающей среде . Архивировано из оригинала 6 марта 2019 г. Получено 6 марта 2019 г.
  81. ^ «Ученые шокированы таянием вечной мерзлоты в Арктике на 70 лет раньше, чем прогнозировалось». The Guardian . Reuters. 18 июня 2019 г. ISSN  0261-3077. Архивировано из оригинала 6 октября 2019 г. Получено 14 июля 2019 г.
  82. ^ Шинделл, Дрю; Кюленстиерна, Йохан CI; Виньяти, Элизабетта; ван Дингенен, Рита; Аманн, Маркус; Климонт, Збигнев; Аненберг, Сьюзан К.; Мюллер, Николас; Янссенс-Мэнхаут, Грит; Раес, Франк; Шварц, Джоэл; Фалувеги, Грег; Поццоли, Лука; Купиайнен, Каарле; Хёглунд-Исакссон, Лена; Эмберсон, Лиза; Стритс, Дэвид; Раманатан, В.; Хикс, Кевин; Оан, НТ Ким; Милли, Джордж; Уильямс, Мартин; Демкин, Владимир; Фаулер, Дэвид (13 января 2012 г.). «Одновременное смягчение краткосрочных изменений климата и улучшение здоровья человека и продовольственной безопасности». Наука . 335 (6065): 183–189. Bibcode :2012Sci...335..183S. doi :10.1126/science.1210026. ISSN  1095-9203. PMID  22246768. S2CID  14113328.
  83. ^ Дозолм, Филипп. "Обычные несчастные случаи в горнодобывающей промышленности". About.com. Архивировано из оригинала 11 ноября 2012 г. Получено 7 ноября 2012 г.
  84. ↑ Мессина, Лоуренс и Блюстейн, Грег (8 апреля 2010 г.). «Федеральный чиновник: еще слишком рано для спасения шахты в Западной Вирджинии». News.yahoo.com. Архивировано из оригинала 8 апреля 2010 г. Получено 8 апреля 2010 г.
  85. ^ ОСМАН, Карим; ГЕНИАУТ, Батист; ХЕРШИН, Николя; БЛАНШЕТЬЕР, Винсент (2015). «Обзор ущерба, наблюдаемого после катастрофических событий, произошедших в газовой отрасли, по сравнению с инструментами моделирования последствий» (PDF) . Серия симпозиумов . 160 (25) . Получено 1 июля 2022 г. .
  86. ^ Казаль, Хоаким; Гомес-Марес, Мерседес; Муньос, Мигель; Паласиос, Адриана (2012). «Пожары на реактивных самолетах: «незначительная» опасность пожара?» (PDF) . Химико-технологические операции . 26 :13–20. дои : 10.3303/CET1226003 . Проверено 1 июля 2022 г.
  87. ^ "Утечка газа в Портер-Ранч окончательно прекращена, говорят чиновники". Los Angeles Times . Получено 18 февраля 2016 г.
  88. ↑ Мэтт Макграт (26 февраля 2016 г.). «Калифорнийская утечка метана — самая крупная в истории США». BBC . Получено 26 февраля 2016 г.
  89. ^ Давила Фрагосо, Алехандро (26 февраля 2016 г.). «Массовый выброс метана в каньоне Алисо был крупнейшим в истории США». ThinkProgress . Получено 26 февраля 2016 г.
  90. ^ Тим Уокер (2 января 2016 г.). «Утечка метана в Калифорнии «более разрушительна, чем катастрофа Deepwater Horizon»» . The Independent . Архивировано из оригинала 4 января 2016 г. . Получено 6 июля 2017 г. .
  91. ^ Кэррингтон, Дамиан (9 мая 2023 г.). «Раскрыты ошеломляющие выбросы метана из Туркменистана». The Guardian . Получено 9 мая 2023 г.
  92. ^ ab Зубрин, Р. М.; Мускателло, А. С.; Берггрен, М. (2013). «Интегрированная система производства топлива на Марсе in Situ». Журнал аэрокосмической техники . 26 : 43–56. doi : 10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000201.
  93. ^ "Methane Blast". NASA. 4 мая 2007 г. Архивировано из оригинала 16 ноября 2019 г. Получено 7 июля 2012 г.
  94. ↑ Чанг, Кеннет (2 ноября 2012 г.). «Надежда на метан на Марсе угасает». The New York Times . Архивировано из оригинала 8 июня 2019 г. Получено 3 ноября 2012 г.
  95. ^ Atreya, Sushil K.; Mahaffy, Paul R.; Wong, Ah-San (2007). «Метан и связанные с ним следовые виды на Марсе: происхождение, потеря, последствия для жизни и обитаемости». Planetary and Space Science . 55 (3): 358–369. Bibcode :2007P&SS...55..358A. doi :10.1016/j.pss.2006.02.005. hdl : 2027.42/151840 .
  96. ↑ Браун, Дуэйн; Вендель, Джоанна; Штайгервальд, Билл; Джонс, Нэнси; Гуд, Эндрю (7 июня 2018 г.). «Выпуск 18-050 – НАСА находит древний органический материал, таинственный метан на Марсе». НАСА . Архивировано из оригинала 7 июня 2018 г. . Получено 7 июня 2018 г. .
  97. ^ NASA (7 июня 2018 г.). «Древняя органика обнаружена на Марсе – видео (03:17)». NASA . Архивировано из оригинала 7 июня 2018 г. . Получено 7 июня 2018 г. .
  98. ^ Уолл, Майк (7 июня 2018 г.). «Марсоход Curiosity находит древние «строительные блоки для жизни» на Марсе». Space.com . Архивировано из оригинала 7 июня 2018 г. . Получено 7 июня 2018 г. .
  99. ^ Чанг, Кеннет (7 июня 2018 г.). «Жизнь на Марсе? Последнее открытие марсохода ставит его «на стол» — идентификация органических молекул в породах на красной планете не обязательно указывает на жизнь там, в прошлом или настоящем, но указывает на то, что некоторые из строительных блоков присутствовали». The New York Times . Архивировано из оригинала 8 июня 2018 г. . Получено 8 июня 2018 г.
  100. ^ Voosen, Paul (7 июня 2018 г.). «Марсоход NASA находит органическую добычу на Марсе». Science . doi :10.1126/science.aau3992. S2CID  115442477.
  101. ^ ten Kate, Inge Loes (8 июня 2018 г.). «Органические молекулы на Марсе». Science . 360 (6393): 1068–1069. Bibcode :2018Sci...360.1068T. doi :10.1126/science.aat2662. hdl : 1874/366378 . PMID  29880670. S2CID  46952468.
  102. ^ Вебстер, Кристофер Р. и др. (8 июня 2018 г.). «Фоновые уровни метана в атмосфере Марса демонстрируют сильные сезонные колебания». Science . 360 (6393): 1093–1096. Bibcode :2018Sci...360.1093W. doi : 10.1126/science.aaq0131 . PMID  29880682.
  103. ^ Эйгенброд, Дженнифер Л. и др. (8 июня 2018 г.). «Органическое вещество, сохранившееся в 3-миллиарднолетних аргиллитах в кратере Гейла, Марс». Science . 360 (6393): 1096–1101. Bibcode :2018Sci...360.1096E. doi : 10.1126/science.aas9185 . hdl : 10044/1/60810 . PMID  29880683.
  104. ^ Ричардсон, Дерек (27 сентября 2016 г.). «Илон Маск демонстрирует межпланетную транспортную систему». Spaceflight Insider. Архивировано из оригинала 1 октября 2016 г. Получено 3 октября 2016 г.
  105. ^ Озе, К.; Шарма, М. (2005). «Имеем оливин, будем газировать: серпентинизация и абиогенное производство метана на Марсе». Geophysical Research Letters . 32 (10): L10203. Bibcode : 2005GeoRL..3210203O. doi : 10.1029/2005GL022691 . S2CID  28981740.
  106. ^ "Cassini исследует метановое море на Титане". Новости Лаборатории реактивного движения . 26 апреля 2016 г.
  107. ^ Комитет по пределам органической жизни в планетарных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетарных системах; Издательство Национальной академии наук, 2007; стр. 74.
  108. ^ Маккей, CP; Смит, HD (2005). «Возможности метаногенной жизни в жидком метане на поверхности Титана». Icarus . 178 (1): 274–276. Bibcode :2005Icar..178..274M. doi :10.1016/j.icarus.2005.05.018.
  109. ^ ab Volta, Алессандро (1777) Lettere del Signor Don Alessandro Volta ... Sull 'Aria Inflammable Nativa Delle Paludi. Архивировано 6 ноября 2018 года в Wayback Machine [Письма синьора Дона Алессандро Вольты ... на легковоспламеняющемся родном воздухе болота], Милан, Италия: Джузеппе Марелли.
  110. ^ Sethi, Anand Kumar (9 августа 2016 г.). Европейские Эдисоны: Вольта, Тесла и Тигерштедт. Springer. ISBN 978-1-137-49222-7.
  111. ^ «Founders Online: от Бенджамина Франклина до Джозефа Пристли, 10 апреля 1774 г.». Founders.archives.gov . Получено 27 сентября 2024 г. .
  112. ^ Холланд, Джон (1841). История и описание ископаемого топлива, угольных шахт и угольной торговли Великобритании. Лондон, Whittaker and Co., стр. 271–272 . Получено 16 мая 2021 г.
  113. ^ Hofmann, AW (1866). «О действии трихлорида фосфора на соли ароматических моноаминов». Труды Лондонского королевского общества . 15 : 55–62. JSTOR  112588. Архивировано из оригинала 3 мая 2017 г. Получено 14 июня 2016 г.; см. сноску на стр. 57–58
  114. ^ Макбрайд, Джеймс Майкл (1999) «Разработка систематических названий для простых алканов». Химический факультет Йельского университета (Нью-Хейвен, Коннектикут). Архивировано 16 марта 2012 г. на Wayback Machine
  115. ^ Харпер, Дуглас. "метан". Онлайн-словарь этимологии .
  116. ^ Джаясундара, Сусанта (3 декабря 2014 г.). «Есть ли разница в выражении парниковых газов как CH4Kg/ha и CH4-C Kg/ha?». ResearchGate . Архивировано из оригинала 1 октября 2021 г. Получено 26 августа 2020 г.
  117. ^ «Руководство пользователя по оценке выбросов углекислого газа, метана и закиси азота в сельском хозяйстве с использованием инструмента государственного кадастра» (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США . 26 ноября 2019 г. Архивировано (PDF) из оригинала 1 октября 2021 г. . Получено 26 августа 2020 г. .
  118. ^ "Что означает CH4-C? – Определение CH4-C – CH4-C означает отношение метана к углероду". acronymsandslang.com . Архивировано из оригинала 11 апреля 2015 г. Получено 26 августа 2020 г. .
  119. ^ Управление по воздуху и радиации, Агентство по охране окружающей среды США (7 октября 1999 г.). «Выбросы метана в США в 1990–2020 гг.: инвентаризация, прогнозы и возможности сокращения (EPA 430-R-99-013)» (PDF) . ourenergypolicy.org . Архивировано (PDF) из оригинала 26 октября 2020 г. . Получено 26 августа 2020 г. .

Цитируемые источники

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Метан».
Найдите информацию о метане в Викисловаре, бесплатном словаре.