Введение

Метан (CH4) является углеводородом и основным компонентом природного газа. Метан также является сильнодействующим и широко распространенным парниковым газом, оказывающим существенное влияние на изменение климата, особенно в краткосрочной перспективе (т.е. 10-15 лет). Метан выделяется в процессе производства

и транспортировки угля, природного газа и нефти, при разведении домашнего скота и осуществлении другой сельскохозяйственной деятельности, а также является продуктом распада органических отходов на муниципальных полигонах ТБО и в некоторых системах очистки сточных вод.

Метан является вторым по объему парниковым газом после двуокиси углерода (CO2); объем его выбросов составляет 14 процентов от общемирового количества выбрасываемых веществ. Хотя метан попадает в атмосферу в меньших количествах, чем CO2, его потенциальный вклад в глобальное потепление (т.е. способность газа задерживать тепло в атмосфере) в 25 раз выше. В результате более одной трети антропогенного потепления в настоящее время происходит за счет выбросов метана.

1.Парниковый эффект.

В последние десятилетия наблюдается повышение температуры атмосферы более быстрое, чем когда-либо раньше. Это в определенной мере обусловлено деятельностью человечества, которое, во-первых, нагревает атмосферу путем сжигания огромного количества угля, нефти и газа, а также из-за работы АЭС. Во-вторых, сжигание органического топлива, а также уничтожение лесов приводит к накоплению в атмосфере углекислого газа. Парниковый эффект можно описать так: парниковые газы пропускают к земной поверхности излучение в области видимого спектра, инфракрасного излучения и части ультрафиолетового излучения через тропосферу. Поверхность Земли поглощает большую часть энергии этих излучений и преобразует их в длинноволновое инфракрасное излучение — то есть в теплоту, которая возвращается в тропосферу. Часть этой теплоты излучается в космическое пространство, часть поглощается молекулами парниковых газов, нагревая воздух, и часть излучается назад, на земную поверхность.

К парниковым газам относят диоксид углерода, пары воды, озон, метан, хлорфторуглероды и др.

В табл. 1 перечислены основные парниковые газы и данные по их вкладу в глобальное потепление.

		Введение углеродного налога создает массу проблем для промышленности развитых стран, которая уже практически исчерпала «дешевые» способы уменьшения выбросов парниковых газов. Киотский протокол (Япония, 1997), подписанный всеми развитыми странами и странами с переходной экономикой для предотвращения глобального изменения климата, создает реальные предпосылки для формирования нового мирового рынка торговли углеродными квотами. Эти страны приняли обязательства по сокращению выбросов в атмосферу газов, создающих парниковый эффект, - двуокись углерода, метана и др. В ближайшее десятилетие многие страны должны снизить выброс парниковых газов: США - на 7%, страны Европейского союза - до 8%, Япония - на 6%. Большинство стран с переходной экономикой должны уменьшить выбросы на 5-8%. Российские обязательства по снижению выбросов парниковых газов достаточно мягки - сохранение их объема на уровне 1990 г.
2.Метан и его свойства. Метан - сильный парниковый газ, парниковый эффект которого в 21 раза превышает парниковый эффект углекислого газа. ПДК метана в воздухе рабочей зоны составляет 1,5 мг/м3. Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %. Является наркотиком; действует на центрально-нервную систему, действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Класс опасности — четвёртый. При содержании в воздухе 25—30 % метана появляются первые признаки асфиксии(учащение пульса, увеличение объёма дыхания, нарушение координации тонких мышечных движений и т. д.). Более высокие концентрации метана в воздухе вызывают у человека кислородное голодание — головную боль, одышку, — симптомы, сходные с горной болезнью.Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому весьма редки случаи гибели людей от вдыхания смеси метана с воздухом, от асфиксии.Первая помощь при тяжелой асфиксии: удаление пострадавшего из вредной атмосферы. При отсутствии дыхания немедленно (до прихода врача) искусственное дыхание изо рта в рот. При отсутствии пульса — непрямой массаж сердца. Сегодня вклад метана в парниковый эффект на Земле составляет уже одну треть. Метан образуется в результате без кислородного разложения отходов, переваривания пищи в желудочно-кишечном тракте крупнорогатого скота, а также высвобождении при таянии Арктических льдов, покрывающих заболоченные территории. Резкий рост концентрации метана в атмосфере Земли отмечается, начиная с 2006 года. С июня 2006 года по октябрь 2007 года содержание метана в атмосфере нашей планете увеличилось на 28 миллионов тонн. Время жизни метана в атмосфере составляет примерно 12 лет. 3.Выделение метана в сельскохозяйственном секторе Сегодня, кто хоть немного озабочен изменением климата на нашей планете и знаком, что такое парниковый эффект, уж точно осведомлен, что сельское хозяйство, а именно животноводство, является основным производителем парниковых газов в атмосферу. А если быть еще более точным - то именно коровы вносят довольно большой негативный вклад в производство парниковых газов, так как эти домашние животные являются основными производителями газа метана на нашей планете. На 90–95% метан имеет биологическое происхождение. Травоядные копытные животные, такие как коровы и козы, испускают пятую часть годового выброса метана: его вырабатывают бактерии в их желудках. Другими важными источниками служат термиты, рис-сырец, болота и фотосинтез растений. Вулканы вносят в общий баланс метана на Земле менее 0,2%, но источником и этого газа могут быть организмы прошлых эпох. Промышленные выбросы метана незначительны. Таким образом, обнаружение метана на планете типа Земли указывает на наличие там жизни. Ученые уже подсчитали, что стадо из 200 коров в год выделяет в атмосферу Земли такое количество метана, сколько хватит обычному семейному автомобилю на 180 000 километров пути (эквивалент - 21 400 литров бензина). Так как коровы являются основными источниками поступления в атмосферу парниковых газов, то производство каждого килограмма или литра молока воздействует на окружающую среду нашей планеты. И чтобы обезопасить нашу планету от пагубного влияния такого парникового газа как метана, ученые решили начать действовать именно в сельском хозяйстве, а точнее - в животноводстве. Учёных из Университета Ридинга и Института биологических, природоохранных и сельскохозяйственных наук при Аберистуитском университете решили подобрать специальные корма для молочного либо мясного скота может привести к уменьшению выбросов метана на треть. Исследование финансирует Департамент окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства (Defra). По его данным, сельское хозяйство Великобритании ответственно за 9% эмиссий парниковых газов в стране. Половина этого объёма связана с животными - коровами, овцами, козами, рассказывает новый проект WWF. Британские ученые поистине вдохновлены возможность помочь окружающей среде, просто изменив рацион животных. Согласно уже полученным результатам, увеличение доли кукурузного силоса в корме коров с 25% до 75% сокращает выбросы метана на 6% в расчёте на 1 кг производимого животными молока. Травы с высоким содержанием сахара помогают уменьшить эмиссию на 20% в расчёте на 1 кг мяса, а кормление овец овсом снижает объём выбросов на 33%. Сейчас ученые заняты выяснением того, насколько эффективны и затраты будут данные методы. Также неясно, приводит ли изменение рациона к уменьшению абсолютного количества выбросов метана, или влияет только на отношение объёма выбросов к количеству полученного продукта (мяса или молока).

Выращивание риса усугубляет глобальное потепление

Рост концентрации углекислого газа в атмосфере и повышение глобальной температуры ведет к увеличению выделения метана на килограмм выращиваемого риса. Метан занимает 3 место среди парниковых газов по степени воздействия на тепловой баланс Земли.

Исследование было проведено международной группой ученых из Тринити-колледжа (Ирландия), Университета Северной Аризоны и Университета Калифорнии в Дэвисе (США). В его ходе были собраны данные о 63 различных экспериментах на рисовых полях. Общая цель экспериментов заключалась в измерении влияния роста температуры и повышения содержания излишнего углекислого газа в атмосфере на урожайность риса.

Ученые воспользовались методом мета-анализа, который позволяет вычленить общие паттерны в огромном массиве экспериментальных данных. В результате были определены две основные тенденции: во-первых, чем больше диоксида углерода, тем выше выделение метана с полей. Во-вторых, рост температуры ведет к снижению урожайности.

На рисовых полях метан выделяется микроскопическими организмами, которые дышат углекислым газом, как люди дышат кислородом. Чем больше СО₂ в атмосфере, тем быстрее растут рисовые растения, от чего микроорганизмы в почве получают дополнительную энергию, ускоряющую в них обмен веществ. Вследствие потепления количество вызревших зерен на таком же растении уменьшается. В целом из-за совокупности этих двух факторов до конца века количество метана, выделяемого при производстве килограмма риса, увеличится вдвое.

Рис чрезвычайно популярен в Юго-Восточной Азии – регионе, который является одним из лидеров по темпам прироста населения. По словам исследователей, полученные результаты позволяют прийти к выводу, что без применения дополнительных мер выброс метана рисовыми полями гарантированно заметно увеличится. Ученые предлагают несколько осушать поля в процессе выращивания и использовать альтернативные удобрения, а также высаживать более терпимые к повышению температуры сорта. Это даст возможность регулировать сроки посадки, избежать снижения урожая и уменьшить влияние роста содержания диоксида углерода на выделение метана.