Органические и неорганические загрязнители

Метан

Метан — наиболее значимый представитель органических загрязнителей атмосферы. Его концентрация существенно превышает концентрацию остальных органических соединений. Увеличение содержания метана в атмосфере способствует усилению парникового эффекта за счет интенсивного поглощения теплового излучения Земли в инфракрасной области спектра. Метан занимает второе место после углекислого газа по эффективности поглощения теплового излучения Земли. С ростом может привести к ухудшению экологической ситуации на Земле.

Классификация метана.

Атмосферный метан различается по происхождению.

· Метан называется биогенным, если он возникает в результате химической трансформации органического вещества.

· Бактериальный (микробный) метан появляется в результате деятельности бактерий. Он образуется в донных отложениях болот и других водоемов, в результате процессов пищеварения в желуд­ках насекомых и животных (преимущественно жвачных).

· Термогенный метан возникает в результате термохимических процессов в осадочных породах при их погружении на глубины 3—10 км. Здесь осадочные породы подвергаются химической транс­формации в условиях высоких температур и давлений.

· Абиогенный метан возникает в результате химических реакций неорганических соединений. Он образуется обычно на больших глубинах в мантии Земли.

Общее содержание метана в атмосфере и его концентрация. Время жизни метана в атмосфере 8—12 лет. Молекула метана довольно устойчива, и ее нелегко вывести из атмосферы. Метан малорастворим в воде, удаление его из атмосферы с помощью осадков не происходит. Для реального удаления его необходимо перевести в нелетучие или другие газообразные соединения.

Метан, как и многие другие примеси, исчезает из атмосферы в основном в реакции с радикалом ОН•:

ОН• + СН₄ → Н₂О + СН₃•

Суммарная реакция вывода метана из атмосферы:

СН₄ +4О₂ → СН₂О + Н₂О +2О₃

В итоге вместо одной исчезнувшей в атмосфере молекулы метана возникает 3,5 молекулы озона и 0,5 радикала ОН•.

Химический сток в атмосфере — это основной канал вывода метана из атмосферы. Из других стоков некоторое значение имеют поглощение метана почвенными бактериями и уход в стратосферу. Оба стока вносят вклад менее 10 % в общий сток метана.

Источники выделения метана

К естественным источникам метана относятся болота, тундра, водоемы, насекомые (главным образом термиты), метангидраты, геохимические процессы. К антропогенным — рисовые поля, шахты, животные, потери при добыче газа и нефти, горение биомассы, свалки. В России производится 60 г метана в сутки в расчете на одного человека.

Шахтный метан возникает в процессе трансформации органических остатков в уголь под влиянием высоких давлений и температур. Растительные остатки содержат большое количество лигнина, в структуре которого имеется много метильных групп. В ходе термической переработки освобождаются метильные радикалы, которые затем отрывают атом водорода от органических молекул и превращаются в метан. Добыча 1 т угля сопровождается выделением 13 м³ чистого метана.