Метан в атмосфере

Метан играет важную роль в химии атмосферы и формировании климата Земли. В настоящее время содержание метана в атмосфере превышает 1,7 ppm (4780 Тг) [42], увеличившись с 1850 года в два раза. Фотохимические реакции в тропосфере с участием метана приводят к образованию тропосферного озона, который является вторичным загрязнителем нижней атмосферы, и гибели гидроксильных радикалов. В стратосфере окисление метана приводит к образованию молекул воды и радикалов OH^•, НО₂^• СН₃О₂^•, которые замедляют разрушение озона в азотно-окисном цикле. Метан – второй по значению после диоксида углерода парниковый газ. Вклад метана в рост парникового эффекта за десятилетие с 1980 по 1990 гг. составил 15%, что объясняется его высокой эффективностью как парникового газа, в десятки раз превышающей эффективность CO₂ [43], а также ростом его содержания в атмосфере со скоростью до 1% в год. Однако время жизни метана в атмосфере (около 10,5 лет) меньше, чем у других парниковых газов антропогенного происхождения (углекислого газа - основного источника парникового эффекта, а также закиси азота и фреонов). Радиоуглеродный анализ проб метана из воздушных пузырьков в пробах антарктического льда показал, что увеличение его концентрации в атмосфере началось примерно 400 лет назад и имеет в основном не антропогенную природу.

Оценки природных биохимических процессов кругооборота метана очень приблизительны. Метан, попадающий в атмосферу, составляет всего 0,5% от полного кругооборота углерода в природе, хотя примерно половина всего количества углеводородов органического происхождения разлагается до метана анаэробной микрофлорой. Разница обусловлена деятельностью аэробных метанпоглощающих микроорганизмов, располагающихся между анаэробными отложениями, в которых происходит образование метана, и атмосферой [14].

Одним из главных источников поступления метана в атмосферу являются нефтегазовые и угольные месторождения. В каждой тонне нефти в растворенном виде находится до 500 м³ газа. Метан поступает в атмосферу через многочисленные трещины и разломы в пределах контуров нефтегазовых месторождений, но значительно большая его часть выбрасывается при бурении разведочных и поисковых скважин, а также в процессе эксплуатации месторождений. Метан вместе с другими газами выбрасывается на поверхность в зонах тектонических нарушений в форме газовых эманаций. По расчетам вулканологов, в пределах Курило-Камчатской зоны в атмосферу только за последний миллион лет было выброшено 5,4 10¹² м³ метана. Согласно представлениям ряда авторов, абиогенная генерация метана происходит в процессе гидратации пород океанской коры за счет окисления двухвалентного железа до трехвалентного и восстановления углекислого газа до метана. По этим расчетам, скорость образования метана в океанской коре достигает 9 10¹² г/год. Значительная часть этого метана выделяется в океанские воды и оттуда попадает в атмосферу [28]. Среднее содержание метана в водах Мирового океана составляет 14 10¹² м³.

Значительный объем природ газа выбрасывается в атмос в процессе эксплуатации газовых и нефтяных месторождений. Это более 2 10¹² м³ или 0,8 10¹² г в г.

Таблица 12 Количество метана, выбрасываемого в атмосферу в процессе добычи и переработки горючих полезных ископаемых [28].

Однако основным источником антропогенного поступления метана в атмосферу является не топливно-энергетический комплекс, доля которого составляет всего примерно 25%, а сельское хозяйство, особенно производство риса и скотоводство. В целом, в современных условиях объем антропогенных выбросов метана в атмосферу на порядок ниже выбросов из естественных источников (т.13

Таблица 13 Природные и антропогенные источники поступления метана в атмосферу.

Вклад других газообразных углеводородов в химию атмосферы незначителен, прежде всего, из-за их более высокой реакционной способности, и как следствие, значительно меньшего времени жизни в атмосфере, составляющего всего несколько месяцев, а также значительно меньших объемов выбросов. Они рассматриваются, главным образом, как локальные поллютанты, оказывающие воздействие на нижнюю тропосферу непосредственно в регионах эмиссии.

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 816; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!