自然界に豊富に存在する無色無臭のガスで、農業などの人間活動の副産物でもあります。メタンは、パラフィン系列の炭化水素の最も基本的なメンバーであり、科学的に知られている最も強力な温室効果ガスの 1 つでもあります。この物質の化学式は CH4 です。
メタンの化学的性質
メタンの比重は 0.554 で、空気よりもかなり軽いです。水に溶けるのは微量です。この物質は空気中で急速に燃焼し、二酸化炭素と水蒸気を放出します。炎は淡く、かすかに輝いており、触れるとかなり熱くなっています。メタンの沸点は摂氏 162 度 (華氏 259.6 度)、融点は摂氏 182.5 度 (華氏 296.5 度) です。ただし、メタンと空気の組み合わせは、メタン含有量が 5 ～ 14 体積パーセントの範囲であり、メタン含有量が高いため爆発性があります。このような混合物の爆発は、炭鉱や炭鉱ではよくあることであり、最近の歴史において数多くの鉱山事故の原因となっています.
メタンの構造
メタン (CH4) は四面体構造を持っています。これは、分子形状の VSEPR (原子価-殻-電子-対反発) 仮説によって説明されます。相互反発。
メタンの発生源
メタンは、水の存在下での植物物質の嫌気性バクテリア分解によって環境内で自然に生成されます (湿地ガスまたは湿地ガスと呼ばれることもあります)。湿地地域は、この方法で生成されるメタンの最も重要な自然発生源であると考えられています。南極の氷の下、北極の永久凍土の下、大陸の縁に沿って発生するシロアリ、火山、海底の通気孔、メタンハイドレートの堆積物の消化活動はすべて、自然環境におけるメタンの重要な供給源です。 firedamp (可燃性ガス) としても知られるメタンは、天然ガスの主成分であり、50 ～ 90% のメタン (発生源によって異なります) を含み、炭層に沿って firedamp (可燃性ガス) の成分として自然に発生します。 /P>
天然ガスと石炭の生産と燃焼は、2 つの最も重要な人為的 (人為的) メタン排出源です。天然ガスの抽出と処理、石炭ガスとコークス炉ガスの製造における瀝青炭の破壊蒸留、石炭ガスとコークス炉ガスの製造における瀝青炭の破壊などの活動は、重大な結果をもたらします。大気中に放出されるメタンの量。バイオ燃料の燃焼に加えて、動物の飼育、廃棄物管理はすべてメタン生成に寄与する活動です (バクテリアは、廃棄物処理施設で汚泥を分解し、埋め立て地で腐敗物を分解する際にメタンを生成します)。
メタンの使用
メタンは、多くの有機化合物だけでなく、重要な水素源でもあります。メタンは高温で水蒸気と相互作用して一酸化炭素と水素を生成し、後者はアンモニアの生成に利用され、爆発物や肥料の生成に使用されます。メタノール、クロロホルム、四塩化炭素、およびニトロメタンは、メタンから生成できる有用な化合物のほんの一部です。炭水化物の黒は、メタンの不完全燃焼によって生成され、自動車のタイヤに使用されるゴムなど、ゴムの補強成分として一般的に利用されています.
温室効果ガスとしての役割
大気中では、生成されて大気中に放出されたメタンは、土壌と対流圏 (大気の最も低い領域) でのメタン酸化のプロセスで構成されるメタン シンクによって吸収されます。自然に生成されるメタンの大部分は、自然のシンクに吸収されるメタンの量によって補われます。一方、人為起源のメタン生成は、メタン濃度の上昇を吸収源が打ち消すよりも速くする可能性があります。国際エネルギー機関によると、2007 年以降、地球の大気中のメタン濃度は毎年 6.8 ～ 10 ppb ずつ増加しています。 2020 年までに、大気中のメタン濃度は 1873.5 ppb に上昇し、600 ～ 700 ppb 程度にとどまっていた産業革命前のレベルの 2 ～ 3 倍以上になりました。
大気中のメタン レベルが上昇すると、特定の温室効果ガス (主に二酸化炭素だけでなく、メタンと水蒸気も) が赤外線放射 (正味の熱エネルギー) を吸収し、それを地球に再放射するときに発生する温室効果を生み出す役割を果たします。表面に熱がこもり、気候に大きな変化をもたらす可能性があります。直接的または間接的に、大気中のメタンの増加は温室効果に寄与します。例:メタンの酸化では、ヒドロキシルラジカル (OH) がメタンと反応して二酸化炭素と水蒸気を生成し、大気からメタンを除去します。大気中のメタン濃度が上昇すると、大気中のヒドロキシルラジカルの量が減少し、大気中のメタンの寿命が大幅に延長されます。大気中のヒドロキシルラジカルが減少し、大気中のメタンの寿命が大幅に延びます。
結論
メタンは、スモッグやスモッグの原因となる二酸化炭素やその他の汚染物質の排出が大幅に少ない一方で、他のどの炭化水素や石炭や石油から精製されたガソリンを含む化石燃料よりも質量あたりの熱と光エネルギーを大幅に多く生成するため、環境に大きなメリットがあります。不健康な大気汚染。
