Проект Метаногидратное ружье

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Заинская средняя общеобразовательная школа №6» Заинского муниципального района РТ

                Метаногидратное ружье

                                              Выполнила: Хайруллина Камила                              

                                              Маратовна

                                              Проверила: Рамазанова Гузалия                                                                                                                                                                                                                                                                                              

                                              Фаридовна

                                        Заинск

                                               2018

                                      Содержание

Введение……………………………………………………………………...…3

1. Метангидратное ружье - проблема мирового масштаба…………...…4

2. Что представляет собой метаногидратное ружье………………….......5
3. Процесс образования гидрата метана…………………………………..6
4. Катастрофы. Какие последствия наносит метангидратное ружье........7

1. Мел-палеогеновая катастрофа…………………………………..…...7
2. Пермское вымирание ……………………………………………...…7
3. Тайна «Бермудского треугольника»……………………..….....…….8

5. Расположение гидрата метана и причины……………………………....9
6. Кто является инициатором этого процесса..............................................10
7. Методы  решения………………………………………………………..11
8. Полезное применение гидрата метана…………………………………12

                                              Введение

Гипотеза: растущий уровень температур океана может запустить внезапное высвобождение метана из отложений гидратов под морским дном, что, ввиду того приведёт к дальнейшему росту температур и дальнейшей дестабилизации гидратов метана .

     Метангидратное ружье- проблема мирового масштаба

На сегодняшний день существуют данные, подтверждающие огромные залежи гидратного газа по всему миру .Эти  подтвержденные запасы, по самым скромным оценкам, не уступают запасам «классических» газовых месторождений. По приблизительным оценкам запасы гидраты метана на земле составляет не менее 250 трлн м3.

Недавние исследования, проведённые в Сибирской Арктике, показали, что уже высвободились миллионы тонн метана — по-видимому, за счёт разрывов в вечной мерзлоте на морском дне. В результате этого его концентрация в некоторых регионах выросла более чем в 100 раз.  Избыток метана был обнаружен в отдельных местах в месте впадения реки Лены и на границе между Морем Лаптевых и Восточно-сибирским морем.

С данным клатратом связаны недавние события : в ночь 21 августа 1986 года внезапный выброс газов из озера ,расположенного в кратере потухшего вулкана Камерун, привел к гибели более 1700 человек и 3000 голов скота.  Метан и другие газы, выделившиеся в результате разложения гидратов, создали смертельное облако объемом 4-6*107 м3.

Еще одно проявление гидратов - выбросы газа в окрестностях острова Беннетта (Новосибирские острова) и в Охотском море. В последнем случае выбросы обусловлены газовым фонтаном, бьющим на глубине 770 м. Исследования обнаружили в районе провальные воронки и ямы, поддонные ниши и пещеры.

Что представляет собой метаногидратное ружье ?

Гидрат метана (CH4*5.75H2O)– самый таинственный минерал Земли, о котором стало известно только в последние десятилетия. Считается разновидностью клатратов (от лат. clathratus — обрешеченный, закрытый решеткой). То есть молекула метана находится в клетке, сформированной кристаллической решеткой воды. Элементарная ячейка кристаллического гидрата метана выглядит так: фигура ,вершинами которой являются молекулы воды , центр занимает молекула СН4. Чаще всего в природе встречается додэкаэдр.

Этот минерал может существовать только в специфических условиях. Например, при земном атмосферном давлении не ниже 25 бар или температуре минус 80 градусов. Его концентрация в атмосфере примерно в 200 раз ниже, чем концентрация СО2. Радиационная активность примерно в 21 раз выше, чем углекислого газа. А также гидрат метана может находиться только в твердом состоянии .

По сути, гидрат метана - это водяной лёд с метаном внутри кристаллической решетки. Если растопить кубометр такого "льда" образуется  около 167 кубических метров метана. В результате выяснилось, что в газогидратах хранится намного больше энергии, чем в традиционных углеводородах: нефти, газе, угле вместе взятых.

Сам собой "метановый лёд" на поверхности Земли не образуется ,тк на земле недостаточно для этого условий . Зато он  встречается в морях и океанах на глубине около километра, а также под слоем вечной мерзлоты в приполярных областях земного шара.

                             Процесс образования гидрата метана

Метан в основном образуется микроорганизмами, которые превращают органические вещества в метан. Что это за вещества? Отмершие растения и останки живых существ, поставляемых реками и самой океанской водой. Ил, содержащий углерод, быстро покрывается другими осадками, и доступ к нему аэробных бактерий, которые бы превратили биологический осадок в двуокись углерода, прекращается. Постепенно микроорганизмы превращают эту органику в меловые осадочные породы и метан. И если неорганические остатки прессуются огромным давлением на дне океана, то метан устремляется вверх. Однако достичь поверхности ему не суждено. Постепенно, по мере подъема температура воды начинает падать. Давление при этом оставается еще достаточным для формирования и стабилизации гидратов. Именно так они и образуются.

Катастрофы. Какие последствия наносит метангидратное ружье?

1.Мел-палеогеновая катастрофа

Задолго до того, как на Земле появились люди, 55 миллионов лет назад, в эпоху палеогена средняя температура на земном шаре вдруг поднялась на 4 градуса .Исследования  показывают, что тогда в морях произошла массовая гибель микроорганизмов. В результате чего из океанов высвободились огромные массы метангидратов.

2.Пермское вымирание

Наиболее значительным считается "великое" Пермское вымирание, когда исчезло более 95% всех живых существ, населявших планету Два периода вымираний наземной жизни разделены одним коротким периодом полного вымирания морской. Однако этот процесс выглядит слишком долгим, чтобы его можно было списать на падение астероида, поэтому геолог Джерри Дикенс предположил, что большое количество углерода могло высвободиться благодаря разложению замёрзших гидратов метана с морского дна. Эксперименты, проведённые для оценки необходимого роста температур в глубинах океанов, показали, что теплота разложения гидрата метана на газ и воду составляет 54.Теплота сгорания свободного метана 890 кДж/моль. Таким образом, на разложение гидрата метана требуется лишь около 6°/о теплоты, выделяющейся при сгорании содержащегося в нем метана

Разложение  СH4*5.75 H2O на газ и воду:     Q=54.3 кДж/моль

 CH4+2O2->CO2+2H2O                                      Q=890 кДж/моль

3.Тайна «Бермудского треугольника»

5 декабря 1945 года пять американских самолетов-торпедоносцев совершали тренировочный полет. Они стартовали с аэродромов Флориды в направлении Багамских островов. За полчаса до намеченной по плану посадки командный пункт получил радиограмму: командир эскадрильи сообщал о непонятном поведении компаса и о загадочных свечениях в атмосфере. И тут же радиосвязь оборвалась. На поиски эскадрильи был послан шестой самолет, он тоже исчез. Ни машины, ни люди так и не были найдены.

Возникло множество фантастических объяснений причин исчезновения самолетов, а впоследствии и судов у берегов Флориды. Среди тех, кто искал реальную причину непонятных катастроф, был геохимик Рихард Мак-Ивер. Он считает, что произошли подвижки метанового льда, покрывающего дно в треугольнике Флорида, Пуэрто-Рико и Бермуды, газ, до того запечатанный слоем метанового льда, высвободился и огромным пузырем взлетел через воду в атмосферу. Попавшие в этот поток самолеты рухнули в море.

Некоторые доказательства возможности такой катастрофы принесло бурение в Западной Атлантике. В поднятом керне после слоя, где еще присутствуют микроорганизмы, лежит двадцатисантиметровый слой ила. Исследовав его, группа ученых из университета Нью-Джерси удостоверилась, что этот ил, как они и ожидали, содержит метановый лед. Большая волна типа цунами вполне могла вызвать обрушение его подводного склона.

Действительно, условия у берегов Флориды не исключают возможности смещения полей метанового льда. Когда такой слой приходит в движение, размышляют ученые, газ из-под лежащих на нем слоев льда вполне может высвобождаться и в виде гигантских пузырей подниматься на поверхность океана. Если корабль, самолет попадут в такой пузырь, они, потеряв подъемную силу, тотчас уйдут под воду.

Эти выводы подкреплены исследованиями и вычислениями на новейших компьютерных программах .
Используя новейшее компьютерное моделирование, ученые Монаган  и Мэй проверили свою теорию. Программа иллюстрирует принудительное движение воды в сторону от гигантского пузыря метана и  влияние газа  на суда различных размеров, конфигурации и вместимости.
Для обеспечения проверки на точность их гипотезы, два ученых построили большой резервуар, заполненный водой, чтобы имитировать регионы Земли, где корабли и самолеты, как сообщается, исчезали в течение последнего столетия. Они стали выпускать большие пузыри метана из нижней части бака к игрушечным кораблям, плавающим на поверхности воды.
Результаты были впечатляющими, и физические тесты подтвердили компьютерные модели. царапины.
Однако как на самом деле выглядит метановый пузырь, вырывается  из океанских глубин и нарушая поверхность моря, никто не видел.

            Расположение гидрата метана и причины

Для образования гидратов мало физических условий, нужно иметь постоянный источник отмирающей органики. Это основная причина того, что залежи гидрата расположены на шельфе, который наиболее богат биомассой в отличие от открытого океана.

Наибольшую опасность представляют гидраты, которые уже сейчас находятся в метастабильном состоянии (в зонах вечной мерзлоты). Благодаря поднимающемуся уровню моря они омываются водами Северного Ледовитого океана и испытывают повышение поверхностных температур ,это происходит в последние 10 тыс. лет. Учеными даже выдвинута интересная и достаточно хорошо аргументированная гипотеза ,согласно которой периодические потепления и оледенения на Земле вызваны разложением и образованием газовых гидратов .Но имеющиеся гипотезы весьма спорны, оценки приблизительны, расчеты дают большой разброс результатов.

В России условия для залегания газовых гидратов присутствуют на обширных территориях в зонах вечной мерзлоты и районах северных и восточных морей, глубоководных озер. Залежи газовых гидратов были открыты в Сибири и Забайкалье, на Дальнем Востоке, в озере Байкал, Черном, Каспийском, Охотском, Беринговом и северных морях.

                Кто является инициатором этого процесса?

1.Вулканическая деятельность

Обширное землетрясение или вулканические взрывы могут вызвать понижение давления (оно станет меньше 50 атмосфер) и повышение температуры в зоне океана, содержащего метангидрат.

2.Землетряения

Исследователи предполагают, что под слоем метанового льда - его толщина достигает порой нескольких сотен метров - находится чистый метан. Сотрясение земных недр может выпустить этот запечатанный газ наверх через трещины в ледяном слое. При сильных землетрясениях, подвижках литосферных плит, также может происходить нагрев пород и взрывообразное высвобождение метана.

3.Понижение уровня Мирового океана

4.Деятельность человека

5.Повышение температуры в океане

Теплые воды проникнут в нижние слои океанов, особенно в Северной Атлантике, и метановый лед растает(именно такое событие случившееся в палеогене).

 Методы решения:

1.Группа ученых из Японии изобрели устройство, которое предотвращает выброс газа СО2  в атмосферу ,сделали они это путем сжатия и складирования СH4 на дне океана .

Функционировать изобретение должно так: Посредством бурения открываются месторождения гидрата метана, по трубкам передается углекислый газ, вырабатываемый электростанцией,СО2 вытесняет метан из гидратов ,а сам остается в морском дне, а освобожденный метан идет на электростанцию .Города обеспечиваются электроэнергией

2. Американская компания IV решила воспользоваться эффектом вулканизма .Образовавшиеся облака отражали бы солнечную радиацию и снижали температуру на планете.

На базовой станции сжигается сера. В результате возникает диоксид серы, который переводится в жидкое состояние.

Шланги, тянущиеся от базовой станции в стратосферу, будут крепиться к цепочке воздушных шаров, сделанных из материала высокой прочности и заполненных гелием. Сжиженный диоксид серы будет направляться вверх с помощью системы насосов, прикрепленных к шлангам.

На верхнем конце шланга будет находиться сопло, с помощью которого стратосфера будет постепенно заполняться бесцветным туманом из жидкого диоксида серы.

Благодаря стратосферным ветрам, облако накроет Землю примерно через десять дней. Именно такое время требуется для создания «одеяла Будыко». Поскольку стратосферный воздух обычно устремляется к полюсам и вследствие того, что арктические регионы больше страдают от глобального потепления, имеет смысл распылять аэрозоль серы в высоких широтах, разместив одну группу шлангов в Южном полушарии, а другую — в Северном.

Американская компания IV разработала дешёвый и эффективный способ борьбы с глобальным потеплением.  Операция будет стоить 250 млн. долларов ежегодно. Бывший вице-президент США Альберт Гор, оценивает затраты всех стран мира на борьбу с «глобальным потеплением» в 1,2 трлн. Долларов ежегодно.

              Полезное применение гидратов метана:

Природа подсказывает, что процессы газогидратообразования могут быть широко использованы в различных отраслях человеческой деятельности:

• в частности для хранения больших объемов газа (в том числе неустойчивых и взрывоопасных),
• в технологиях очистки и разделения газов,
• бескомпрессорном создании высоких давлений
• опреснения морской воды,
• а в 1961 году Л. Полинг предложил теорию анестезии, основанную на образовании микрокристаллов газовых гидратов в нервных волокнах.
• Выдвинуты также идеи о захоронении парниковых и токсичных газов в форме газогидратов на дне Мирового океана с целью оздоровления экологической ситуации на Земле.