जलाशयों के तल से निकलने वाली गैस एक अप्रिय गंध वाली मार्श गैस है (एक अन्य सामान्यीकृत नाम मीथेन है)। वैज्ञानिक रूप से, यह फॉर्मिन या मिथाइल हाइड्रोजन है। इसके अधिकांश भाग में मीथेन (CH4) होता है। इसमें नाइट्रोजन, आर्गन, हाइड्रोजन, फॉस्फीन और कार्बन डाइऑक्साइड भी हो सकते हैं।
मुख्य विशेषताएं
मानक संरचना, दलदली गैस का रासायनिक सूत्र - यह सब स्पष्ट रूप से सबसे सरल कार्बन यौगिकों से संबंधित है। अन्य घटकों को इस तत्व के चारों ओर समूहीकृत किया जाता है। मार्श गैस प्रकृति में मुक्त अवस्था में कार्बन डाइऑक्साइड या नाइट्रोजन के मिश्रण के रूप में पाई जाती है। यह कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के परिणामस्वरूप होता है। एक नियम के रूप में, ये ऐसे पौधे हैं जो पानी के नीचे हैं और हवा तक पहुंच से वंचित हैं।
कोयला खदान एक और जगह है जहाँ ज्वलनशील दलदल गैस बनती है। यह कार्बनिक अवशेषों के अपघटन के बाद चट्टानों के बीच जमा हो जाता है। कई voids इसमें योगदान करते हैं। आकस्मिक छिद्र प्रकट होने पर ऐसी गैसें निकल जाती हैं।
शिक्षा के स्थान
अपने असंदिग्ध नाम के बावजूद, मार्श गैस (या बल्कि, मीथेन) भी उत्सर्जित होती हैतेल क्षेत्रों के पास मिट्टी की दरारें। इस तरह के पहले मामले संयुक्त राज्य अमेरिका में एलेघेनी नदी के तट पर, साथ ही रूस में कैस्पियन क्षेत्र में दर्ज किए गए थे। बाकू में, इस कारण से, प्राचीन काल से रहस्यमय बाकू आग के बारे में एक किंवदंती है। प्राकृतिक घटना कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन और तेल वाष्प, दलदल गैस के साथ मिश्रित निकली।
उद्योग और खनन प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, लोगों ने सीखा है कि जारी मीथेन का उपयोग कैसे किया जाता है। ऐसा पहला पौधा पेंसिल्वेनिया में दिखाई दिया। दलदली गैस की विशेषता इस तथ्य से है कि यह लगातार बनती है, यह किसी भी दलदल या तालाब में पाई जा सकती है। अक्सर, यह सिर्फ एक छड़ी के साथ गाद को छूने के लिए पर्याप्त है। उसके बाद, गैस के बुलबुले पानी की सतह पर तैरने लगते हैं।
दलदल गैस बेस
बैक्टीरिया प्राकृतिक गैस (मीथेन) का मुख्य घटक बनाने में मदद करते हैं। उनकी वजह से, पौधे के फाइबर का किण्वन शुरू होता है, जो मीथेन की उपस्थिति में योगदान देता है। माना जाता है कि शुद्धतम मीथेन अपशेरॉन और केर्च प्रायद्वीप के मिट्टी के ज्वालामुखियों की विशेषता है।
इसके अलावा, यह ज्वालामुखियों के तल पर स्थित नमक जमा, झरनों और फ्यूमरोल्स - छिद्रों और दरारों में होता है। मानव आंत में मीथेन मौजूद है। इसमें कुछ जानवरों के साँस छोड़ने के उत्पाद शामिल हैं। इस पदार्थ के पहले लिखित प्रमाणों में से एक प्राचीन लेखक प्लिनी का लेखन माना जा सकता है, जिन्होंने गैसीय दहनशील यौगिकों का उल्लेख किया था।
विस्फोटकता
सबसे ज्यादा दलदली गैसअपने विनाशकारी गुणों के लिए जाना जाता है। जब हवा के साथ मिश्रण में प्रज्वलित किया जाता है, तो यह एक विस्फोट का कारण बनता है। इसका कारण मीथेन के गुण हैं। लंबे समय तक मार्श गैस और इसी तरह के यौगिकों के विस्फोट ने लोगों को भयभीत कर दिया, जिन्होंने समझाया कि अंधविश्वास के साथ क्या हो रहा था। इस घटना के वैज्ञानिक अध्ययन के बाद ही विसंगति के कारण स्पष्ट हो पाए।
मार्श गैस, मीथेन और अन्य विस्फोटक यौगिकों ने लोगों को डेवी लैंप का आविष्कार करने के लिए प्रेरित किया। इसका उपयोग दलदलों और कोयला खदानों दोनों में किया जाने लगा। इस लैंप में, एक विशेष ग्रिड का उपयोग करके दहन उत्पादों को हटा दिया गया था, जिसकी बदौलत एक दहनशील गैस मिश्रण के प्रज्वलन की संभावना को बाहर रखा गया था।
खोज इतिहास
इटली के वैज्ञानिक एलेसांद्रो वोल्टा ने दलदली गैस (मीथेन) के अध्ययन में बहुत बड़ा योगदान दिया। 1776 में, उन्होंने साबित किया कि यह पदार्थ हाइड्रोजन से अलग है, क्योंकि इसे जलने के लिए दोगुनी ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, वोल्टा ने ही निर्धारित किया कि दलदली गैस कार्बोनिक एसिड का स्रोत है।
एक इतालवी ने स्विट्जरलैंड और इटली की सीमा पर मैगीगोर झील के पास मीथेन की खोज की। वैज्ञानिक के लिए प्रेरणा अमेरिकी वैज्ञानिक और राजनीतिज्ञ बेंजामिन फ्रैंकलिन द्वारा "दहनशील हवा" की घटना के बारे में एक लेख था। वोल्टा ने सबसे पहले दलदल से निकलने वाली गैस को इकट्ठा करके मीथेन प्राप्त किया था।
शोध जारी है
प्राकृतिक घटना के अन्य महत्वपूर्ण शोधकर्ता फ्रांसीसी रसायनज्ञ क्लाउड बर्थोलेट और ब्रिटिश रसायनज्ञ विलियम हेनरी थे। उनमें से अंतिम, 1805 में, दलदली गैस की संरचना का निर्धारण किया और इसे एथिलीन से अलग किया (इसलिएतेल गैस कहा जाता है)।
विस्फोटक का रहस्य इसके मुख्य घटक-मीथेन में छिपा था। इसे एक हल्के हाइड्रोकार्बन गैस (भारी हाइड्रोकार्बन गैस एथिलीन के विपरीत) के रूप में परिभाषित किया गया है। समय के साथ, एक और शब्द स्थापित हुआ - मिथाइल हाइड्रोजन। हेनरी का शोध जॉन डाल्टन और जेन्स जैकब बर्जेलियस द्वारा जारी रखा गया था।
1813 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ और भूविज्ञानी हम्फ्री डेवी ने फायरएम्प का विश्लेषण किया और निष्कर्ष निकाला कि यह पदार्थ मीथेन, कार्बोनिक एनहाइड्राइड और नाइट्रोजन का मिश्रण था। तो यह साबित हो गया कि खदानों में छोड़ा गया दहनशील मिश्रण दलदलों में समान मिश्रण के समान है।
पारिस्थितिक प्रभाव
दलदल गैस की विशेषता, मीथेन कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न होती है। सबसे पहले, यह कार्बनिक पदार्थों का सूखा आसवन है (उदाहरण के लिए, पीट या लकड़ी)। रासायनिक रूप से शुद्ध मीथेन जिंक मिथाइल के पानी के साथ अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है (जिंक ऑक्साइड का उत्पादन होता है)। आज, यह पदार्थ ग्रीनहाउस प्रभाव के निर्माण में अपनी भागीदारी के कारण कई पर्यावरणविदों का ध्यान आकर्षित करता है। यह पृथ्वी के वायुमंडल में मीथेन के जमा होने के कारण है। दलदली गैस स्पेक्ट्रम के अवरक्त क्षेत्र में थर्मल विकिरण को अवशोषित करती है। इस पैरामीटर में, यह शुद्ध कार्बन डाइऑक्साइड के बाद दूसरे स्थान पर है। पारिस्थितिकीविदों का अनुमान है कि ग्रीनहाउस प्रभाव को बढ़ाने में मीथेन का योगदान लगभग 30% है।
हमारे ग्रह के वातावरण पर इसके प्रभाव के अध्ययन के भाग के रूप में आज मार्श गैस के गुण, संघटन, रासायनिक सूत्र का अध्ययन किया जा रहा है। प्रकृति द्वारा ही उत्पादित प्राकृतिक मात्रा में, यह नहीं थाग्रीनहाउस प्रभाव के कारण खतरनाक है। हालांकि, समस्या यह है कि लोगों की गलती से बड़ी मात्रा में मीथेन वातावरण में प्रवेश करती है। विभिन्न उद्यमों में दलदली गैस का एक एनालॉग तैयार किया जाता है। यह तथाकथित एबोजेनिक मीथेन है। जो दलदल में होता है उसे बायोजेनिक माना जाता है - यानी कार्बनिक पदार्थ के परिवर्तन के परिणामस्वरूप।
मेथनोजेनेसिस
मीथेन के जैवसंश्लेषण (और इसलिए दलदली गैस की घटना) को मेथनोजेनेसिस भी कहा जाता है। इस प्रक्रिया में आर्कियल बैक्टीरिया शामिल होते हैं। वे एरोबिक हैं, यानी वे बिना ऑक्सीजन के जीवन भर ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं। आर्किया में झिल्ली वाले अंग और एक नाभिक नहीं होता है।
बैक्टीरिया कार्बन अल्कोहल और एक कार्बन यौगिकों के साथ एक-कार्बन यौगिकों को कम करके मीथेन उत्पन्न करते हैं। एक अन्य तरीका एसीटेट का अनुपातहीन होना है। बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित ऊर्जा एटीपी सिंथेज़ एंजाइम द्वारा रूपांतरित होती है। मेथनोजेनेसिस में विभिन्न प्रकार के अणु शामिल होते हैं: कोएंजाइम, मेथनोफुरन, टेट्राहाइड्रोमेथानोप्टेरिन, आदि।
मिथेनोजेन्स
विज्ञान 17 पीढ़ी और 50 प्रजातियों के आर्किया को जानता है जो दलदली गैस का आधार पैदा करने में सक्षम हैं। वे आदिम बहुकोशिकीय उपनिवेश बनाते हैं। इस तरह के आर्किया का सबसे अधिक अध्ययन किया जाने वाला जीनोम मेथनोसारसीना एसिटिवोरन्स है। वे एंजाइम एसीटेट किनेज और फॉस्फोट्रांससेटाइलस का उपयोग करके कार्बन मोनोऑक्साइड को एसीटेट और मीथेन में परिवर्तित करते हैं। एक सिद्धांत यह भी है कि प्राचीन काल में ये आर्किया थियोथर में परिवर्तित हो सकते थे, बशर्ते कि उच्चआयरन सल्फाइड सांद्रता।
जंगल में आग का कारण
पर्याप्त उत्सर्जन और एकाग्रता के साथ, दलदली गैस, प्रज्वलित, एक बड़ी प्राकृतिक पीट और जंगल की आग का कारण बन सकती है। आज, ऐसी घटनाओं का मुकाबला करने का एक पूरा परिसर है। विशेष सेवाएं सबसे अधिक दलदली क्षेत्रों की गैस निगरानी करती हैं। वे संभावित खतरनाक गैस के घटकों के अनुपात की रोकथाम और मात्रात्मक नियंत्रण के लिए जिम्मेदार हैं।
उदाहरण के लिए, मास्को क्षेत्र में सबसे अधिक दलदलों में से एक पूर्वी शतुर्स्की जिला है। इसके जलाशयों में बहुत सारी मछलियाँ (क्रूसियन, पर्च, गोबी, कार्प, पाइक, कार्प), न्यूट्स, मेंढक, सांप, कस्तूरी, पक्षी (बगुले, बिटर, वेडर, बत्तख) हैं। इन सभी जानवरों की हड्डियों में फास्फोरस होता है। इसे बैक्टीरिया द्वारा संसाधित किया जाता है, जिसके बाद कई अन्य पदार्थ दिखाई देते हैं। ये डिफोस्फीन और फॉस्फीन हैं। वे स्वतःस्फूर्त दहन की श्रृंखला प्रतिक्रिया के मुख्य आरंभकर्ता हैं। इस तरह से शुरू हुई आग एक गंभीर पर्यावरणीय समस्या है। दलदल में लगी आग से न सिर्फ जंगल, बल्कि पीट के दलदल भी जल रहे हैं। आग उनमें गहराई तक फैल सकती है। ऐसे पीटलैंड सालों तक जल सकते हैं।
दुनिया के सभी दलदलों का लगभग दो-तिहाई हिस्सा रूस में केंद्रित है। वे देश के यूरोपीय भाग, पश्चिमी साइबेरिया और कामचटका के केंद्र में पाए जाते हैं। रूस में दलदलों का कुल क्षेत्रफल लगभग 340 मिलियन हेक्टेयर है, जिनमें से 210 वनों से आच्छादित हैं। अधिकांश गैस का उत्पादन गर्मियों में होता है। ऐसे समय में एक हेक्टेयर क्षेत्रफल पर प्रतिदिन लगभग ढाई किलोग्राम मीथेन छोड़ा जा सकता है।
ऑक्सीजन और क्लोरीन के साथ बातचीत
प्राकृतिक मार्श गैस, जिसका रासायनिक सूत्र CH4 है, हल्की हल्की पीली लौ के साथ जलती है। इसके साथ सबसे मजबूत विस्फोट तब होता है जब 7-8 मात्रा हवा और 2 मात्रा ऑक्सीजन युक्त मिश्रण में प्रज्वलित किया जाता है। गैस पानी में (शराब के विपरीत) थोड़ी घुलनशील है। यह केवल हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है।
क्लोरीन के साथ परस्पर क्रिया करने पर दलदली गैस मिथाइल क्लोराइड बनाती है CH3Cl. यह पदार्थ प्रयोगशाला में प्राप्त किया जाता है। ऐसा करने के लिए, हाइड्रोक्लोरिक गैस को मिथाइल अल्कोहल और पिघला हुआ जस्ता क्लोराइड के उबलते समाधान में पारित किया जाता है। परिणाम एक रंगहीन गैस है जो एक मधुर स्वाद के साथ एक सुखद ईथर गंध द्वारा विशेषता है। मजबूत दबाव या ठंडा होने पर, यह एक तरल में गाढ़ा हो जाता है।
हैलोजन के साथ प्रयोग और प्रतिक्रियाएं
मीथेन (मार्श गैस), जिसके सूत्र और ईंधन के रूप में उपयोग का स्कूली पाठ्यक्रम में अध्ययन किया जाता है, सक्रिय रूप से हैलोजन के साथ बातचीत करता है। इन पदार्थों के साथ प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, निम्नलिखित यौगिक बनते हैं: ब्रोमाइड, क्लोराइड, फ्लोराइड और मेथिलीन फ्लोराइड। उनमें से आखिरी को सबसे पहले रूसी रसायनज्ञ अलेक्जेंडर बटलरोव ने प्राप्त किया था। मेथिलीन आयोडाइड एक अत्यधिक अपवर्तक पीले रंग का तरल है। इसका क्वथनांक 180 °C होता है।
हैलोजन द्वारा पूरी तरह से प्रतिस्थापित दलदल गैस का क्या नाम है? यह कार्बन टेट्राक्लोराइड है। इसकी खोज 1839 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी रेग्नॉल्ट ने की थी। यह एक विशिष्ट मसालेदार गंध वाला तरल है। इसका एक संवेदनाहारी प्रभाव है। एक और समान पदार्थकार्बन टेट्राब्रोमाइड। इसे समुद्री पौधों की राख से निकाला जाता है।
स्वास्थ्य के लिए खतरा
स्वैम्प मीथेन स्वयं शारीरिक रूप से हानिरहित है। यह गैर विषैले पैराफिनिक हाइड्रोकार्बन से संबंधित है। पदार्थों के इस समूह को रक्त प्लाज्मा में रासायनिक जड़ता और खराब घुलनशीलता की विशेषता है। दलदली गैस की उच्च सांद्रता वाली हवा किसी व्यक्ति को तभी मार सकती है जब उसके पास ऑक्सीजन की कमी हो।
घुटन (एस्फिक्सिया) के शुरुआती लक्षण तब दिखाई देते हैं जब मीथेन की मात्रा 30% होती है। इस मामले में, श्वास की मात्रा बढ़ जाती है, नाड़ी तेज हो जाती है, मांसपेशियों के आंदोलनों का समन्वय गड़बड़ा जाता है। लेकिन ऐसे मामलों की संभावना बेहद कम है। तथ्य यह है कि मीथेन हवा की तुलना में हल्का है, जो इसे अत्यधिक अनुपात में जमा होने से रोकता है।
साथ ही, शोधकर्ता मानव मानस पर दलदली गैस के प्रभाव की तुलना डायथाइल ईथर के प्रभाव से करते हैं। एक समान प्रभाव एक मादक के बराबर किया जा सकता है। जिन लोगों ने लंबे समय तक मीथेन की उच्च सांद्रता वाली खदानों में काम किया है, उनमें स्वायत्त तंत्रिका तंत्र (हाइपोटेंशन, पॉजिटिव ऑकुलोकार्डियल रिफ्लेक्स आदि) में बदलाव का पता लगाया जा सकता है।
