Углекислый газ «рассказал» историю воды и вулканов на Марсе
«Изотопный состав — это своего рода химическая подпись, которая может рассказать нам, откуда эти вещества взялись, и какого рода трансформации они испытывали», — говорит Найлс, слова которого приводит пресс-служба НАСА.
Чрезвычайно разреженная атмосфера Марса состоит на 95% из углекислого газа. Низкая гравитация и отсутствие магнитного поля на планете означает, что углекислый газ, накапливающийся в атмосфере, постепенно уходит в космос. Более легкий изотоп углерода — углерод-12 — должен «выветриваться» быстрее, чем более тяжелый углерод-13.
Однако соотношение этих изотопов, измеренное «Фениксом», оказалось сильнее, чем предсказывали расчеты, сдвинуто в сторону легкого изотопа.
Это означает, что марсианская атмосфера сравнительно недавно пополнилась углекислотой, выброшенной вулканами, и вулканическая активность в недавнем прошлом Марса была значительно более сильной. Вместе с тем, соотношение изотопов другого компонента углекислого газа — кислорода — не несет признаков вулканической активности.
«Кислородный состав СО2 в марсианской атмосфере обогащен кислородом-18, и значительно отличается по этому параметру от состава углекислоты, выделяемой магмой», — говорится в статье.
Наиболее вероятным объяснением этого, по мнению автором исследования, может быть взаимодействие углекислоты с жидкой водой, которая обогатила кислород в углекислом газе более тяжелым кислородом-18.
При этом эти реакции шли главным образом при температурах, близких к точке замерзания воды, и гидротермальные источники, подобные тем, что существуют в сейсмически активных регионах, например в Исландии или на Камчатке, были редкостью в марсианском прошлом.
Авторы исследования отмечают, что биологическая активность также является одним из значимых факторов, влияющих на изотопный состав углерода в атмосферной углекислоте. В глобальном масштабе биосфера «забирает» из воздуха углерод-12, увеличивая долю углерода-13. Однако, пишут исследователи, полученные ими данные не дают возможности сделать однозначный вывод о биологических процессах на Марсе.
О заморных явлениях | Волго-Каспийское территориальное управление Федерального агентства по рыболовству
Кислород является одной из важнейших составляющих, обеспечивающих существование жизни в водных объектах. Его содержание в водных объектах зависит от многих факторов.
Следует сказать о путях поступления кислорода в воду. Кислород может проникать в водную среду из атмосферы, диффундируя через поверхность воды. Ветровые и волновые явления, течение воды, вертикальное перемешивание, рост атмосферного давления, улучшают поступление кислорода из атмосферы в воду. Однако в целом такая диффузия, особенно в глубоких водоемах, вносит незначительный вклад в общий баланс кислорода.
Биологическим путем увеличения концентрации кислорода в воде являются процессы фотосинтеза, протекающие при участии энергии солнечного света с утилизацией растворенного в воде углекислого газа. Образующееся органическое вещество идет на процессы роста фотосинтезирующих организмов, «побочным» продуктом является высвобождающийся кислород. В темное время суток процессы фотосинтеза прекращаются, накопленный в течение дня кислород расходуется на процессы дыхания и разрушения органического вещества, содержащегося в воде. Относительное содержание кислорода снижается с ростом температуры, увеличением количества органического вещества, солености.
Если сравнивать пресноводные водные объекты по содержанию кислорода между собой, то определенное представление может дать следующее сопоставление: на первом месте по содержанию кислорода окажутся быстрые горные реки, на втором – реки равнин, на третьем будут находиться мелководные водоемы, замыкать список будут водоемы глубоководные, у которых затруднено перемешивание, сильно выражена вертикальная стратификация.
Содержание кислорода в воде измеряют в абсолютных и относительных (степень насыщения) единицах, в мгО
С ростом температуры воды абсолютное содержание кислорода в воде быстро уменьшается. Так, если при 0°С 100 % насыщению воды кислородом соответствует его абсолютная концентрация в 14,6 мг О2 /л, то при 20 °С 100 % насыщение соответствует уже 9,2 мг О
Разные организмы имеют разную чувствительность к содержанию кислорода в воде. Обитатели быстрых холодных речных вод – лососевые, сиговые – адаптированы к высокому содержанию кислорода в воде 7-8 мг/л и гибнут при его снижении ниже 3-3,5 мг/л, подвижные пелагические рыбы, обитатели речных вод, такие как судак и жерех, имеют более высокую переносимость недостатка кислорода и могут существовать при содержании кислорода 4-5 мг/л, погибая при падении содержания ниже 0,5-1 мг/л, совсем низкие его концентрации могут выносить такие рыбы, обитатели стоячих вод, как карась и линь – до 0,5 мг/л, погибая при 0,1-0,2 мг/л. Следует иметь в виду, что реакция рыб на дефицит кислорода также зависит от многих факторов. С ростом температуры не только снижается концентрация кислорода в воде, но и возрастает его потребление всеми водными обитателями, включая рыб. Рыбы разного возраста и размера имеют разное потребление кислорода.
Согласно «Нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения…., 2016» (пр. Минсельхоза России № 552 от 13.12.2016 г.) содержание растворенного кислорода в водных объектах р/х значения высшей, первой и второй категорий в летний (открытый) период не должно опускаться ниже 6,0 мг/л, в зимний (подледный) – не ниже 6,0 мг/л для водоемов высшей и первой категорий, не ниже 4 мг/л – для водоемов второй категории.
В условиях Астраханской области сравнительно обычными негативными явлениями являются заморы рыб, возникающие из-за недостаточного содержания кислорода в воде. Заморам подвержены главным образом замкнутые непроточные водоемы. Различают зимние заморы рыб и летние заморы. Учитывая текущую водохозяйственную обстановку, ситуация с которой нами изложена здесь: <заседание МРГ>, опишем возникновение последних.
Развитие летних заморных явлений связано с тем, что при достаточно высокой концентрации фитопланктона – основного продуцента в водоемах – при высоких температурах воды и большой продолжительности светового дня, к концу дня в воде сосредоточено большое количество органического вещества.
Сообразно этому, наблюдается выраженный суточный ход степени насыщения воды кислородом. С восходом солнца по мере роста освещенности начинаются и усиливаются процессы фотосинтеза. Концентрация кислорода начинает возрастать. Ее максимальное значение (степень насыщения) наблюдается в послеобеденные часы, когда, как отмечалось выше, в условиях достаточного количества растительных клеток, хорошей обеспеченности биогенами, интенсивной продукции органики, количество производимого кислорода велико и степень насыщения может превышать 100 %. Однако, по мере того как солнце клонится к закату, освещенность в водном объекте снижается и содержание кислорода начинает постепенно уменьшаться. С наступлением темноты фотосинтез завершается и в водном объекте начинают преобладать процессы деструкции органического вещества, процессы дыхания, потребляющие кислород. Содержание кислорода продолжает падать и может достигнуть в предутренние часы минимума в 10-20 % насыщения. Для ряда видов рыб, особенно чувствительных к изменению содержания кислорода, такое падение концентрации кислорода в воде приводит к гибели. Сходные процессы развиваются и в водных объектах с обилием мягкой водной растительности, с подушкой из «свежих» иловых отложений.
С изменением содержания кислорода в воде связаны закономерные колебания других важных параметров среды обитания – содержания двуокиси углерода, активной реакции среды – также критически важных для рыб.
Для условий Астраханской области, с большим обилием и разнообразием водоемов и водотоков, в том числе временных, заканчивающихся свое существование вскоре после окончания половодья, проблема гибели рыбы от заморных явлений стоит широко. Последствия заморов могут наблюдаться не только в водоемах (в том числе и особенно в водоемах мелких, хорошо прогреваемых), но быть заметными и на крупных водных артериях, если вдоль их берегов располагаются заиленные заливы, затоны и другие части водных объектов с малопроточной или стоячей водой, скоплениями водной растительности. Специфическим обстоятельством, указывающим на снижение концентрации кислорода и возможность развития заморов на небольших водоемах в условиях юга Астраханской области, часто является выраженный запах сероводорода в предутренние часы.
Обычно такие явления склонны происходит во второй половине лета, когда запас органического вещества в водоемах велик. Однако в этом году в связи с аномально низкой водностью, высокими температурами воздуха и интенсивным прогревом воды, наступление периода заморных явлений произошло раньше. Низкий уровень воды, соответствующий августу-сентябрю, способствует обмелению водотоков, быстрому прекращению существования отшнурованных частей.
К 20 июня температура воды в реке Волга у в/п Астрахани составляет 23,7 °С. Содержание растворенного кислорода в р. Волге, рук. Бахтемир в дневное время достигает 9,0-10,7 мг/л, при насыщении 105 %, которое существенно не изменяется в предутренние часы. В стоячих водоемах глубиной выше 1,0 м, температура в послеобеденное время достигает 26 °С со степенью насыщения кислородом 120 %, при этом в предутренние часы степень насыщения кислорода падает до 85 %.
На 22-24 июня метеорологический прогноз говорит о росте дневных температур до +38…+40 °С. В подобных условиях возможно развитие заморных явлений в предутренние часы, со снижением концентрации кислорода до 3,0 мг/л и гибели гидробионтов, наиболее чувствительных к понижению концентрации кислорода, в мелководных водных объектах с глубиной менее 1 м, включая остаточные водоемы и водотоки дельты и поймы, плохо залитые ильменные водоемы, межканальное пространство авандельты.
сайт Волжско-Каспийского филиала ФГБНУ “ВНИРО” (“КаспНИРХ”)
Транспортировка углекислого газа и кислорода эритроцитами
Дата проведения:
Тема: Транспортировка кислорода и углекислого газа эритроцитами.
Цель: Дать представление о транспортировке кислорода и углекислого газа эритроцитами.
Задачи:
Образовательные:
Формирование знаний о роли гемоглобина.
Дать представление об артериальной и венозной крови.
Развивающие:
Развитие логического мышления и памяти.
Развитие интереса к биологическим знаниям.
Развитие самостоятельности.
Воспитательные:
Воспитание интереса к предмету.
Воспитывать интерес к получению новых знаний.
Методы и методические приемы:
Словесные: беседа, рассказ.
Наглядные: таблицы, презентация.
Тип урока: Комбинированный.
План урока:
Организационный момент
Проверка д/з
Изучение нового материала
Закрепление
Домашнее задание
Проверка д/з.
Одна из важнейших функций крови – транспортная, в частности, транспорт газов.
Эта функция связана с элементами, специализированными для выполнения этой функции. Такие форменные элементы присутствуют в крови — это эритроциты.
Эритроциты — это клетки, имеющие постоянную форму, а именно, форму двояковогнутых дисков.
Для создания зрительного образа вопрос: Вам приходилось пить лекарства? Такая форма вам что напоминает — Таблетку.
Зрелые эритроциты лишены ядра. Они утрачивают его в процессе развития из клетки-предшественника.- эритробласта. Образуются эритроциты в красном костном мозге.
Эритроциты имеют красный цвет, так как под тонкой мембраной находится гемоглобин — красный пигмент, с его особенностями и связана функция эритроцитов. В норме в 1 кубическом мм крови содержится до 5 млн. эритроцитов. Живёт эритроцит до 120 суток. Разрушается в селезёнке.
Гемоглобин — сложное вещество белковой природы, обладающее уникальной особенностью: способностью к переносу кислорода и углекислого газа.
В условиях высокой концентрации кислорода гемоглобин вступает с ним в нестойкое соединение. Что значит «нестойкое»? — Легко распадается в условиях низкой концентрации кислорода.
Где в организме человека высокая концентрация кислорода?
— В лёгких. Именно там образуется соединение гемоглобина с кислородом -оксигемоглобин. И переносится к тканям. В межклеточном веществе тканей низкая концентрация кислорода. Оксигемоглобин распадается на кислород и свободный гемоглобин. Тканевая жидкость насыщается кислородом и передаёт его клеткам.
Освободившийся гемоглобин здесь же, в тканях вступает в нестойкое соединение с углекислым газом в условиях его высокой концентрации в тканевой жидкости, образуется карбоксигемоглобин, который с кровью переносится к лёгким, где он в условиях низкой концентрации углекислого газа легко распадается.
С целью вызвать у учащихся зрительный образ процесса — демонстрация «живой модели» переноса гемоглобином газов. Творческая группа учащихся готовится заранее. Действующие лица: «лёгкие» (ученик имеет табличку с рисунком лёгких и подписью «лёгкие», в руках у него несколько воздушных шариков голубого цвета, символизирующих кислород), «эритроциты» (несколько учащихся со значками эритроцита, подписью Нb), «межклеточное вещество» (ученик имеет табличку с подписью «межклеточное вещество», в руках у него несколько воздушных шариков жёлтого цвета, символизирующих углекислый газ), «клетки тела» — рядом (несколько учащихся) — нуждаются в кислороде, тянут руки к «межклеточному веществу».
Демонстрация модели: «эритроциты» движутся к «лёгким», там каждый получает по одному голубому шарику, затем с шариками движутся к «клеткам» и «межклеточному веществу», каждый «эритроцит» отдаёт ему голубой шарик и берёт жёлтый, затем «эритроциты» движутся опять к «лёгким»и отдают ему жёлтые шарики, а «межклеточное вещество» выдаёт каждой «клетке» по голубому шарику, на что та очень эмоционально реагирует.
А что будет, если гемоглобин с каким-либо веществом вступит в стойкое соединение?
— Он утратит способность переносить кислород и углекислый газ. Пример такого вещества — угарный газ. Он образуется при неполном сгорании топлива. Если человек надышится угарным газом, то гемоглобин его эритроцитов окажется связанным в стойкое соединение — карбогемоглобин и тогда человек может погибнуть.
Есть выражение «носиться как угорелый». Оказывается, угорелый — это человек, надышавшийся угарным газом. Из опыта люди знали, что «угорелому» может помочь интенсивные движения, при которых это соединение хотя бы частично распадается. Поэтому люди и старались очень быстро бегать. Раньше в домах топили печи и опасность угореть была велика. Она сохраняется и сейчас (в каких случаях?).
Обратить внимание учащихся, как совершенен механизм переноса газов, с которым мы познакомились! Но как он хрупок! Может, стоит задуматься: как уникальна жизнь, в каком узком диапазоне она существует и как бережно нужно к ней относиться?! (и это справедливо для каждого организма).
Гемоглобин обладает уникальной способностью. Но эта способность должна быть реализована. Для этого гемоглобина должно быть достаточное количество в эритроцитах и должна быть большая площадь поверхности эритроцитов, обеспечивающая соприкосновение гемоглобина с газами. Так вот наша задача понять, какие особенности в строении эритроцитов позволяют реализовать их способности.
Лучше всего это выявить в сравнении. Давайте вспомним эритроциты человека и лягушки.
1) Что общего у эритроцитов лягушки и человека? (красный цвет — наличие
гемоглобина, округлая форма, есть цитоплазма и мембрана)
2) А в чём их различия? (Размеры, отсутствие ядер, форма различна — у эритроцитов человека форма двояковогнутых дисков, а у лягушки этого нет)
3) Чья кровь эффективнее переносит газы?
Эритроциты жертвуют своим ядром для большего содержания гемоглобина.
Кровь человека лучше переносит газы, чем кровь лягушки, так как эритроциты человека мельче, в них отсутствуют ядра, и они имеют форму двояковогнутых дисков.
Закрепление.
Помните наш вопрос в начале урока — почему кровь так эффективно переносит газы? Можете вы на него уже ответить?
Благодаря наличию в эритроцитах гемоглобина и приспособлений в строении эритроцитов к реализации возможностей гемоглобина.
Есть заболевания крови, при которых человек чувствует слабость, вызванную недостатком снабжения клеток кислородом. Называется оно малокровием, или анемией. С чем это заболевание может быть связано?
мало эритроцитов в крови;
мало гемоглобина в эритроцитах. Может быть и то, и другое.
Причины: Кровопотери, разрушение эритроцитов (малярия), нарушение кроветворения, отравление эритроцитов ядами, вызывающими их гибель.
Д/З.
Ученые научились делать топливо при помощи Солнца
- Нил Баудлер
- Научный корреспондент Би-би-си
Изобретенное учеными устройство воспринимает обычный солнечный свет
Американские и новозеландские ученые представили прототип устройства, которое позволяет при помощи солнца, воды, углекислого газа и действия редкоземельного металла церия производить пригодный для использования в качестве топлива водород.
Экспериментальное устройство расщепляет диоксид углерода или воду на водород и моноксид углерода.
В реакции участвует солнечная радиация, а также оксид металла церий — одного из наиболее часто встречающихся редкоземельных металлов.
В общих чертах, принцип действия устройства напоминает химическую реакцию внутри растения, однако ученые заявляют, что сходство только в исходных материалах — солнце, воде и углекислом газе.
При помощи кварцевого стекла в устройстве накапливается солнечный свет, который попадает в цилиндр, покрытый оксидом церия.
Особенность церия в том, что он выделяет кислород при нагревании и поглощает его при охлаждении.
Подпись к фото,Схема работы экспериментального устройства
Устройство начинает работать тогда, когда в цилиндр подается некоторое количество воды или диоксида углерода.
Церий под действием низкой температуры начинает поглощать кислород, в результате чего на выходе из устройства остается водород и моноксид углерода.
Образовавшийся водород может быть использован для заправки автомобилей с водородным двигателем, а на основе смеси водорода и моноксида углерода можно создать, а затем использовать в качестве топлива синтетический горючий газ.
По словам ученых, главный прорыв — это использование особенностей церия. Они также говорят, что церий является одним из самых распространенных редкоземельных металлов.
Кроме водорода и моноксида углерода устройство способно создавать метан.
Пока лишь эксперимент
Представленный учеными прототип пока еще весьма неэффективен. Он способен производить топливо лишь из 0,8% солнечной энергии, которую способен аккумулировать.
Большая часть энергии теряется через стенки прибора и через впускные отверстия. Ученые уверены, что эффективность устройства можно повысить до 19%, только лишь улучшив изоляцию и уменьшив отверстия.
И уже при 19% эффективности, говорят ученые, проект может иметь коммерческую ценность.
Профессор Калифорнийского технологического университета Соссина Хайле говорит, что эту технологию можно использовать для создания транспортного топлива или применить для создания крупных электростанций, способных производить электроэнергию круглосуточно.
Однако, по словам Хайле, судьба подобных проектов будет зависеть от того, будут ли разные страны сокращать вредные выбросы в атмосферу.
Происхождение нефти, ее состав и основные свойства
Нефтяные месторождения — уникальное хранилище энергии, образованной и накопленной на протяжении миллионов лет в недрах нашей планеты. В этом материале — о том, какой путь проделала нефть, прежде чем там оказаться, из чего она состоит и какими свойствами обладает
Две гипотезы
У ученых до сих пор нет единого мнения о том, как образовалась нефть. Существуют две принципиально разные теории происхождения нефти. Согласно первой — органической, или биогенной, — из останков древних организмов и растений, которые на протяжении миллионов лет осаждались на дне морей или захоронялись в континентальных условиях. Затем перерабатывались сообществами микроорганизмов и преобразовывались под действием температуры и давлений в результате тектонического опускания вглубь недр, формируя богатые органическим веществом нефтематеринские породы.
Необходимые условия для превращения органики в нефть возникают на глубине 1,5–6 км в так называемом нефтяном окне — при температуре от 70 до 190°C. В верхней его части температура недостаточно высока — и нефть получается «тяжелой»: вязкой, густой, с высоким содержанием смол и асфальтенов. Внизу же температура пластов поднимается настолько, что молекулы органического вещества дробятся на самые простые углеводороды — образуется природный газ. Затем под воздействием различных сил, в том числе градиента характеризует степень изменения давления в пространстве, в данном случае — в зависимости от глубины пласта давления, углеводороды мигрируют из нефтематеринского пласта в выше- или нижележащие породы.
60 млн лет может занимать природный процесс образования нефти из органических останков
Природный процесс образования нефти из органических останков занимает в среднем от 10 до 60 млн лет, но если для органического вещества искусственно создать соответствующий температурный режим, то на его переход в растворимое состояние с образованием всех основных классов углеводородов достаточно часа. Подобные опыты сторонники органической гипотезы толкуют в свою пользу: преобразование органики в нефть налицо. В пользу биогенного происхождения нефти есть и другие аргументы. Так, большинство промышленных скоплений нефти связано с осадочными породами. Мало того — живая материя и нефть сходны по элементному и изотопному составу. В частности, в большинстве нефтяных месторождений обнаруживаются биомаркеры, такие как порфирины — пигменты хлорофилла, широко распространенные в живой природе. Еще более убедительным можно считать совпадение изотопного состава углерода биомаркеров и других углеводородов нефти.
Состав и свойства нефти
ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕФТИ МОГУТ ЗНАЧИТЕЛЬНО РАЗЛИЧАТЬСЯ ДЛЯ РАЗНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Основные химические элементы, из которых состоит нефть: углерод — 83–87%, водород — 12–14% и сера — до 7%. Последняя обычно присутствует в виде сероводорода или меркаптанов, которые могут вызывать коррозию оборудования. Также в нефтях присутствует до 1,7% азота и до 3,5% кислорода в виде разнообразных соединений. В очень небольших количествах в нефтях содержатся редкие металлы (например, V, Ni и др.).
От месторождения к месторождению характеристики и состав нефти могут различаться очень значительно. Ее плотность колеблется от 0,77 до 1,1 г/см³. Чаще всего встречаются нефти с плотностью 0,82–0,92 г/см³.Температура кипения варьирует от 30 до 600°C в зависимости от химического состава. На этом свойстве основана разгонка нефтей на фракции. Вязкость сильно меняется в зависимости от температуры. Поверхностное натяжение может быть различным, но всегда меньше, чем у воды: это свойство используется для вытеснения нефти водой из пор пород-коллекторов.
Большинство ученых сегодня объясняют происхождение нефти биогенной теорией. Однако и неорганики приводят ряд аргументов в пользу своей точки зрения. Есть различные версии возможного неорганического происхождения нефти в недрах земли и других космических тел, но все они опираются на одни и те же факты. Во-первых, многие, хотя и не все месторождения связаны с зонами разломов. Через эти разломы, по мнению сторонников неорганической концепции, нефть и поднимается с больших глубин ближе к поверхности Земли. Во-вторых, месторождения бывают не только в осадочных, но также в магматических и метаморфических горных породах (впрочем, они могли оказаться там и в результате миграции). Кроме того, углеводороды встречаются в веществе, извергающемся из вулканов. Наконец, третий, наиболее весомый аргумент в пользу неорганической теории состоит в том, что углеводороды есть не только на Земле, но и в метеоритах, хвостах комет, в атмосфере других планет и в рассеянном космическом веществе. Так, присутствие метана отмечено на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. На Титане, спутнике Сатурна, обнаружены реки и озера, состоящие из смеси метана, этана, пропана, этилена и ацетилена. Если на других планетах Солнечной системы эти вещества могут образовываться без участия биологических объектов, почему это невозможно на Земле?
С точки зрения современных сторонников неорганической, или минеральной, гипотезы, углеводороды образуются из содержащихся в мантии Земли воды и углекислого газа в присутствии закисных соединений металлов на глубинах 100–200 км. Высокое давление в недрах земли препятствует термической деструкции сложных молекул углеводородов. В свою очередь сторонники органики не отрицают, что простые углеводороды, например метан, могут иметь и неорганическое происхождение. Опыты, направленные на подтверждение абиогенной теории, показали, что получаемые углеводороды могут содержать не более пяти атомов углерода, а нефть представляет собой смесь более тяжелых соединений. Этому противоречию объяснений пока нет.
Этапы образования нефти
СТАДИИ ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НЕФТИ
- осадконакопление (седиментогенез) — в процессе накопления осадка остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов или захороняются в континентальной обстановке;
- биохимическая (диагенез) — происходит уплотнение, обезвоживание осадка и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода;
- протокатагенез — опускание пласта органических остатков на глубину до 1,5–2 км при медленном подъеме температуры и давления;
- мезокатагенез, или главная фаза нефтеобразования (ГФ Н), — опускание пласта органических остатков на глубину до 3–4 км при подъеме температуры до 150°C. При этом органические вещества подвергаются термокаталитической деструкции, в результате чего образуются битуминозные вещества, составляющие основную массу микронефти. Далее происходит «отжим» нефти за счет перепада давления и эмиграционный вынос микронефти в пласты-коллекторы, а по ним — в ловушки;
- апокатагенез керогена, или главная фаза газообразования (ГФГ ), — опускание пласта органических остатков на глубину (как правило, более 4,5 км) при подъеме температуры до 180—250°C. При этом органическое вещество теряет нефтегенерирующий потенциал и генерирует газ.
В ловушке
Помимо чисто научного интереса гипотезы, объясняющие происхождение нефти и газа, имеют еще и политическое звучание. Действительно, раз уж нефть может получаться из неорганических веществ и темпы ее образования не десятки миллионов лет, как предполагает биогенная концепция, а во много тысяч раз выше, значит, проблема скорого исчерпания запасов становится как минимум не столь однозначной. Однако для нефтяников вопрос о том, откуда берется нефть, принципиален скорее с той точки зрения, может ли теория предсказать, где именно нужно искать месторождения. С этой задачей органики справляются лучше.
В сугубо прагматическом отношении для добычи важно знать даже не то, где нефть зародилась, а где она находится сейчас и откуда ее можно извлечь. Дело в том, что в земной коре большая часть нефти не остается в материнской породе, а перемещается и скапливается в особых геологических объектах, называемых ловушками. Даже если предположить, что нефть имеет неорганическое происхождение, ловушки для нее все равно за редким исключением находятся в осадочных бассейнах.
Под действием различных факторов углеводороды отжимаются из нефтематеринских пород в породы-коллекторы, способные вмещать флюиды (нефть, природный газ, воду). Таким образом, нефтяное месторождение — вовсе не подземное «озеро», заполненное жидкостью, а достаточно плотная структура. Коллекторы характеризуются пористостью (долей содержащихся в них пустот) и проницаемостью (способностью пропускать через себя флюид). Для эффективного извлечения нефти из коллектора важно благоприятное сочетание обоих этих параметров.
Типы коллекторов
БОЛЬШАЯ ЧАСТЬ ЗАПАСОВ НЕФТИ СОДЕРЖИТСЯ В ДВУХ ТИПАХ КОЛЛЕКТОРОВ
Терригенные (пески, песчаники, алевролиты, некоторые глинистые породы и др.) состоят из обломков горных пород и минералов. Этот тип коллекторов наиболее распространен: на них приходится 58% мировых запасов нефти и 77% газа. В качестве пустотного пространства, в котором накапливается нефть, в основном выступают поры — свободное пространство между зернами, из которых состоит коллектор.
Карбонатные (в основном известняки и доломиты) занимают второе место по распространенности (42% запасов нефти и 23% газа). Имеют сложную трещиноватую структуру. Нефть обычно содержится в кавернах, появившихся в результате выветривания и вымывания твердой породы, а также в трещинах. Наличие трещин влияет и на фильтрационные свойства коллектора, обеспечивая проводимость жидкости.
Вулканогенные и вулканогенно-осадочные (кислые эффузивы и интрузивы, пемзы, туфы, туфопесчаники и др.) коллекторы отличаются характером пустотного пространства — в основном это трещины, — резкой изменчивостью свойств в пределах месторождений.
Глинисто-кремнисто-битуминозные отличаются значительной изменчивостью состава, неодинаковой обогащенностью органическим веществом. Промышленная нефтеносность глинисто-кремнисто-битуминозных пород установлена в баженовской (Западная Сибирь) и пиленгской (Сахалин) свитах.
Двигаясь по коллектору, флюид в какой-то момент может упереться в непроницаемый для него экран — флюидоупор. Слои такой породы называют покрышками, а вместе с коллектором они формируют ловушки, удерживающие нефть и газ в месторождении. В классическом варианте в верхней части ловушки может присутствовать газ (он легче). Снизу залежь подстилается более плотной, чем нефть, водой.
Классификации ловушек чрезвычайно разнообразны (часть из них см. на рис.). Наиболее простая и с точки зрения геологоразведки, и для дальнейшей добычи — антиклинальная ловушка (сводовое поднятие), перекрытая сверху пластом флюидоупора. Такие ловушки образуются в результате изгибов пластов осадочного чехла. Однако помимо изгибов внутренние пласты претерпевают и множество других деформаций. В результате тектонических движений, например, пластколлектор может деформироваться и потерять свою однородность. В этом случае процессы геологоразведки и добычи оказываются намного сложнее. Еще одна неприятность, которая поджидает нефтяников со стороны ловушек, — замещение проницаемых пород, обладающих хорошими коллекторскими свойствами, например песчаников, непроницаемыми. Такие ловушки называются литологическими.
Антиклиналь
Тектоническая экранированная ловушка
Соляной купол
Стратиграфическая ловушка
Ровесница динозавров
Когда же образовались те структуры, в которых сегодня находят нефть? Основные ее ресурсы сосредоточены в относительно молодых мезозойских и кайнозойских отложениях, сформировавшихся от нескольких десятков млн до 250 млн лет назад. Однако добыча нефти ведется и из палеозойских отложений (до 500 млн лет назад), а в Восточной Сибири — даже из отложений верхнего протерозоя, которым более полумиллиарда лет.
Многочисленные нефтяные месторождения встречаются в отложениях девона (420–360 млн лет назад). В этот период на Земле появились насекомые и земноводные, в морях большого разнообразия достигли рыбы и кораллы. Во время пермского периода (300–250 млн лет назад) климат стал более засушливым, в результате чего высыхали моря и образовывались мощные соляные толщи, ставшие впоследствии идеальными флюидоупорами.
Эпоха господства динозавров — юрский (200–145 млн лет назад) и меловой (145–66 млн лет назад) периоды мезозоя — характеризуется максимальным расцветом жизни и связана с высоким осадконакоплением. Некоторые гигантские и крупные месторождения (Иран, Ирак) нефти находят в отложениях палеогена(66—23 млн лет назад). Известны месторождения нефти в четвертичных породах возрастом менее 2 млн лет (Азербайджан).
Впрочем, связь между возрастом пород-коллекторов и временем образования нефти не прямолинейна. Этот процесс может быть последовательным: в юрском или меловом периоде органический осадок начал опускаться вниз и преобразовываться в нефть, которая по прошествии нескольких десятков миллионов лет мигрировала в коллекторы, принадлежащие к более молодым комплексам пород. С другой стороны, древние нефтематеринские породы, образованные в палеозое, могли опуститься на достаточную для созревания нефти глубину намного позднее. Таким образом, в одних и тех же коллекторах можно найти и более молодую, и древнюю нефть, значительно различающиеся по своим свойствам.
Смешанные свойства
Между тем моментом, когда на дно морского бассейна опускается отмерший планктон, и тем, когда накопившийся слой органики, погрузившись на несколько километров вниз, отдает нефть, миллионы лет и целый ряд химических и физических преобразований. Поэтому нет ничего удивительного в том, что состав нефти крайне разнообразен и неоднороден. Именно поэтому сами нефтяники привыкли употреблять это слово во множественном числе — говоря о разведке или добыче нефтей и подразумевая, что каждый раз извлекаемая жидкость будет уникальной, отличающейся от всего, что было добыто ранее.
В своей основе нефть — сложная смесь углеводородов различной молекулярной массы. Преобладают в ней алканы, нафтены и арены. Наиболее простые из них — алканы (парафиновые углеводороды), у которых к атомам углерода присоединено максимальное количество атомов водорода. К алканам относятся метан, этан, пропан, бутан, пентан и т. д. Они могут быть представлены газами, жидкостями и твердыми кристаллическими веществами. Количество алканов в нефти колеблется от четверти до семидесяти процентов объема. При большом проценте алканов нефть считается парафинистой. С точки зрения добычи такое свойство считается проблемным — при подъеме нефти из скважины и соответственном уменьшении температуры парафины могут кристаллизоваться и выпадать на стенки скважин.
Нафтены — соединения, в которых атомы углерода соединяются в циклическое кольцо (циклопропан, циклобутан, циклопентан и др.). Все связи углерода и водорода здесь насыщены, поэтому нафтеновые нефти обладают устойчивыми свойствами. Нафтены могут иметь от 2 до 5 циклов в молекуле, по их составу химики пытаются определять зрелость и другие свойства нефти.
В составе аренов, или ароматических углеводородов, также есть циклические структуры — бензольные ядра. Для них характерны большая растворяемость, более высокая плотность и температура кипения. Обычно нефть содержит 10–20% аренов, а в ароматических нефтях их содержание доходит до 35%. Наиболее богаты аренами молодые нефти. Арены — ценное сырье при производстве синтетических каучуков, пластмасс, синтетических волокон, анилино-красочных и взрывчатых веществ, фармацевтических препаратов.
Нефть любят называть черным золотом, однако чистые углеводороды бесцветны. Цвет нефтям придают разнообразные примеси, в основном смолы. Асфальтосмолистая часть нефтей — вещество темного цвета. Входящие в ее состав асфальтены растворяются в бензине.
Нефтяные смолы, напротив, не растворяются. Они представляют собой вязкую или твердую, но легкоплавкую массу. Наибольшее количество смол отмечается в тяжелых темных нефтях, богатых ароматическими углеводородами. Такие нефти обладают повышенной вязкостью, что затрудняет их извлечение из пласта.
Роль углекислого газа на земле
Он не пригоден для поддержания жизни. Однако именно им « питаются» растения, превращая его в органические вещества. К тому же он является своеобразным « одеялом» Земли. Если этот газ вдруг исчезнет из атмосферы, на Земле станет гораздо прохладнее, а дожди практически исчезнут.
Углекислый газ (двуокись углерода, диоксид углерода, CO2 ) формируется при соединении двух элементов: углерода и кислорода. Он образуется в процессе сжигания угля или углеводородных соединений, при ферментации жидкостей, а также как продукт дыхания людей и животных. В небольших количествах он содержится и в атмосфере, откуда он ассимилируется растениями, которые, в свою очередь, производят кислород.
Углекислый газ бесцветен и тяжелее воздуха. Замерзает при температуре −78.5° C с образованием снега, состоящего из двуокиси углерода. В виде водного раствора он образует угольную кислоту, однако она не обладает достаточной стабильностью для того, чтобы ее можно было легко изолировать.
Углекислый газ — это « одеяло» Земли. Он легко пропускает ультрафиолетовые лучи, которые обогревают нашу планету, и отражает инфракрасные, излучаемые с ее поверхности в космическое пространство. И если вдруг углекислый газ исчезнет из атмосферы, то это в первую очередь скажется на климате. На Земле станет гораздо прохладнее, дожди будут выпадать очень редко. К чему это в конце концов приведет, догадаться нетрудно.
Правда, такая катастрофа нам пока еще не грозит. Скорее даже, наоборот. Сжигание органических веществ: нефти, угля, природного газа, древесины – постепенно увеличивает содержание углекислого газа в атмосфере. Значит, со временем надо ждать значительного потепления и увлажнения земного климата. Кстати, старожилы считают, что уже сейчас заметно теплее, чем было во времена их молодости.
Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная,жидкая высокого давления и газообразная. Ее получают из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Газообразная двуокись углерода – газ без цвета и запаха при температуре 20° С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), Плотность – 1,839 кг/м 3. Жидкая двуокись углерода – просто бесцветная жидкость без запаха.
Углекислый газ нетоксичен и невзрывоопасен. При концентрациях более 5% (92 г/м 3 ) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека — она тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.
Получение двуокиси углерода
В промышленности углекислый газ получают из печных газов. из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). Смесь газов промывают раствором карбоната калия, который поглощает углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании разлагается, высвобождая углекислоту. При промышленном производстве газ закачивается в баллоны.
В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами. например мрамора с соляной кислотой.
«Сухой лед» и прочие полезные свойства диоксида углерода
В повседневной практике углекислый газ используется достаточно широко. Например, газированная вода с добавками ароматных эссенций – прекрасный освежающий напиток. В пищевой промышленности диоксид углерода используется и как консервант — он обозначается на упаковке под кодом Е290. а также в качестве разрыхлителя теста.
Углекислотными огнетушителями пользуются при пожарах. Биохимики нашли, что удобрение. Воздуха углекислым газом весьма эффективное средство для увеличения урожайности различных культур. Пожалуй, такое удобрение имеет единственный, но существенный недостаток: применять его можно только в оранжереях. На заводах, производящих диоксид углерода, сжиженный газ расфасовывают в стальные баллоны и отправляют потребителям. Если открыть вентиль, то из отверстия с шипением вырывается. Снег. Что за чудо?
Все объясняется просто. Работа, затраченная на сжатие газа, оказывается значительно меньше той, которая требуется на его расширение. И чтобы как-то компенсировать возникающий дефицит, углекислый газ резко охлаждается, превращаясь в « сухой лед». Он широко используется для сохранения пищевых продуктов и перед обычным льдом имеет значительные преимущества: во-первых, « хладопроизводительность» его вдвое выше на единицу веса; во-вторых, он испаряется без остатка.
Углекислый газ используется в качестве активной среды при сварке проволокой. так как при температуре дуги углекислота разлагается на угарный газ СО и кислород, который, в свою очередь, и входит во взаимодействие с жидким металлом, окисляя его.
Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.
Фотосинтез • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»
Растения превращают солнечный свет в запасенную химическую энергию в два этапа: сначала они улавливают энергию солнечного света, а затем используют ее для связывания углерода с образованием органических молекул.
Зеленые растения — биологи называют их автотрофами — основа жизни на планете. С растений начинаются практически все пищевые цепи. Они превращают энергию, падающую на них в форме солнечного света, в энергию, запасенную в углеводах (см. Биологические молекулы), из которых важнее всего шестиуглеродный сахар глюкоза. Этот процесс преобразования энергии называется фотосинтезом. Другие живые организмы получают доступ к этой энергии, поедая растения. Так создается пищевая цепь, поддерживающая планетарную экосистему.
Кроме того, воздух, которым мы дышим, благодаря фотосинтезу насыщается кислородом. Суммарное уравнение фотосинтеза выглядит так:
вода + углекислый газ + свет → углеводы + кислород
Растения поглощают углекислый газ, образовавшийся при дыхании, и выделяют кислород — продукт жизнедеятельности растений (см. Гликолиз и дыхание). К тому же, фотосинтез играет важнейшую роль в круговороте углерода в природе.
Кажется удивительным, что при всей важности фотосинтеза ученые так долго не приступали к его изучению. После эксперимента Ван Гельмонта, поставленного в XVII веке, наступило затишье, и лишь в 1905 году английский физиолог растений Фредерик Блэкман (Frederick Blackman, 1866–1947) провел исследования и установил основные процессы фотосинтеза. Он показал, что фотосинтез начинается при слабом освещении, что скорость фотосинтеза возрастает с увеличением светового потока, но, начиная с определенного уровня, дальнейшее усиление освещения уже не приводит к повышению активности фотосинтеза. Блэкман показал, что повышение температуры при слабом освещении не влияет на скорость фотосинтеза, но при одновременном повышении температуры и освещения скорость фотосинтеза возрастает значительно больше, чем при одном лишь усилении освещения.
На основании этих экспериментов Блэкман заключил, что происходят два процесса: один из них в значительной степени зависит от уровня освещения, но не от температуры, тогда как второй сильно определяется температурой независимо от уровня света. Это озарение легло в основу современных представлений о фотосинтезе. Два процесса иногда называют «световой» и «темновой» реакцией, что не вполне корректно, поскольку оказалось, что, хотя реакции «темновой» фазы идут и в отсутствии света, для них необходимы продукты «световой» фазы.
Фотосинтез начинается с того, что излучаемые солнцем фотоны попадают в особые пигментные молекулы, находящиеся в листе, — молекулы хлорофилла. Хлорофилл содержится в клетках листа, в мембранах клеточных органелл хлоропластов (именно они придают листу зеленую окраску). Процесс улавливания энергии состоит из двух этапов и осуществляется в раздельных кластерах молекул — эти кластеры принято называть Фотосистемой I и Фотосистемой II. Номера кластеров отражают порядок, в котором эти процессы были открыты, и это одна из забавных научных странностей, поскольку в листе сначала происходят реакции в Фотосистеме II, и лишь затем — в Фотосистеме I.
Когда фотон сталкивается с 250-400 молекулами Фотосистемы II, энергия скачкообразно возрастает и передается на молекулу хлорофилла. В этот момент происходят две химические реакции: молекула хлорофилла теряет два электрона (которые принимает другая молекула, называемая акцептором электронов) и расщепляется молекула воды. Электроны двух атомов водорода, входивших в молекулу воды, возмещают два потерянных хлорофиллом электрона.
После этого высокоэнергетический («быстрый») электрон перекидывают друг другу, как горячую картофелину, собранные в цепочку молекулярные переносчики. При этом часть энергии идет на образование молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), одного из основных переносчиков энергии в клетке (см. Биологические молекулы). Тем временем немного другая молекула хлорофилла Фотосистемы I поглощает энергию фотона и отдает электрон другой молекуле-акцептору. Этот электрон замещается в хлорофилле электроном, прибывшим по цепи переносчиков из Фотосистемы II. Энергия электрона из Фотосистемы I и ионы водорода, образовавшиеся ранее при расщеплении молекулы воды, идут на образование НАДФ-Н, другой молекулы-переносчика.
В результате процесса улавливания света энергия двух фотонов запасается в молекулах, используемых клеткой для осуществления реакций, и дополнительно образуется одна молекула кислорода. (Отмечу, что в результате еще одного, значительно менее эффективного процесса с участием одной лишь Фотосистемы I, также образуются молекулы АТФ.) После того как солнечная энергия поглощена и запасена, наступает очередь образования углеводов. Основной механизм синтеза углеводов в растениях был открыт Мелвином Калвином, проделавшим в 1940-е годы серию экспериментов, ставших уже классическими. Калвин и его сотрудники выращивали водоросль в присутствии углекислого газа, содержащего радиоактивный углерод-14. Им удалось установить химические реакции темновой фазы, прерывая фотосинтез на разных стадиях.
Цикл превращения солнечной энергии в углеводы — так называемый цикл Калвина — сходен с циклом Кребса (см. Гликолиз и дыхание): он тоже состоит из серии химических реакций, которые начинаются с соединения входящей молекулы с молекулой-«помощником» с последующей инициацией других химических реакций. Эти реакции приводят к образованию конечного продукта и одновременно воспроизводят молекулу-«помощника», и цикл начинается вновь. В цикле Калвина роль такой молекулы-«помощника» выполняет пятиуглеродный сахар рибулозодифосфат (РДФ). Цикл Калвина начинается с того, что молекулы углекислого газа соединяются с РДФ. За счет энергии солнечного света, запасенной в форме АТФ и НАДФ-H, сначала происходят химические реакции связывания углерода с образованием углеводов, а затем — реакции воссоздания рибулозодифосфата. На шести витках цикла шесть атомов углерода включаются в молекулы предшественников глюкозы и других углеводов. Этот цикл химических реакций будет продолжаться до тех пор, пока поступает энергия. Благодаря этому циклу энергия солнечного света становится доступной живым организмам.
В большинстве растений осуществляется описанный выше цикл Калвина, в котором углекислый газ, непосредственно участвуя в реакциях, связывается с рибулозодифосфатом. Эти растения называются C3-растениями, поскольку комплекс «углекислый газ—рибулозодифосфат» расщепляется на две молекулы меньшего размера, каждая из которых состоит из трех атомов углерода. У некоторых растений (например, у кукурузы и сахарного тростника, а также у многих тропических трав, включая ползучий сорняк) цикл осуществляется по-другому. Дело в том, что углекислый газ в норме проникает через отверстия в поверхности листа, называемые устьицами. При высоких температурах устьица закрываются, защищая растение от чрезмерной потери влаги. В C3-растения при закрытых устьицах прекращается и поступление углекислого газа, что приводит к замедлению фотосинтеза и изменению фотосинтетических реакций. В случае же кукурузы углекислый газ присоединяется к трехуглеродной молекуле на поверхности листа, затем переносится во внутренние участки листа, где углекислый газ высвобождается и начинается цикл Калвина. Благодаря этому довольно сложному процессу фотосинтез у кукурузы осуществляется даже в очень жаркую, сухую погоду. Растения, в которых происходит такой процесс, мы называем C4-растениями, поскольку углекислый газ в начале цикла транспортируется в составе четырехуглеродной молекулы. C3-растения — это в основном растения умеренного климата , а C4-растения в основном произрастают в тропиках.
Гипотеза Ван Ниля
Процесс фотосинтеза описывается следующей химической реакцией:
СО2 + Н2О + свет → углевод + О2
В начале XX века считалось, что кислород, выделяющийся в процессе фотосинтеза, образуется в результате расщепления углекислого газа. Эту точку зрения опроверг в 1930-е годы Корнелис Бернардус Ван Ниль (Van Niel, 1897–1986), в то время аспирант Стэнфордского университета в штате Калифорния. Он занимался изучением пурпурной серобактерии (на фото), которая нуждается для осуществления фотосинтеза в сероводороде (H2S) и выделяет в качестве побочного продукта жизнедеятельности атомарную серу. Для таких бактерий уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:
СО2 + Н2S + свет → углевод + 2S.
Исходя из сходства этих двух процессов, Ван Ниль предположил, что при обычном фотосинтезе источником кислорода является не углекислый газ, а вода, поскольку у серобактерий, в метаболизме которых вместо кислорода участвует сера, фотосинтез возвращает эту серу, являющуюся побочным продуктом реакций фотосинтеза. Современное подробное объяснение фотосинтеза подтверждает эту догадку: первой стадией процесса фотосинтеза (осуществляемой в Фотосистеме II) является расщепление молекулы воды.
Разница между обнаружением угарного газа и угарного газа
Введение
Несмотря на многие сходства, существует также много различий между диоксидом углерода и оксидом углерода . Их часто по понятным причинам принимают за один и тот же газ, однако различие между ними имеет решающее значение, когда дело доходит до обнаружения газа.
Двуокись углерода (CO2) — химическое соединение, состоящее из одного атома углерода и двух атомов кислорода.При комнатной температуре это бесцветный газ без запаха, который присутствует в атмосфере Земли в низкой концентрации. CO2 попадает в атмосферу через дыхание организмов, разложение органических веществ, сжигание ископаемого топлива и ферментацию. Он попадает в организм растений в процессе фотосинтеза и может быть вредным для окружающей среды, поскольку представляет собой парниковый газ, улавливающий тепловую энергию в атмосфере Земли и способствующий глобальному потеплению. Некоторые из основных применений CO2 включают замораживание продуктов питания, газирование напитков, тушение пожаров и различные применения в сельском хозяйстве и медицине.
Узнайте больше о двуокиси углерода.
Окись углерода (CO) — это химическое соединение, которое содержит один атом углерода и один атом кислорода, а также бесцветный газ без запаха. В отличие от CO2, он полностью создан человеком и не присутствует в атмосфере естественным образом. Он образуется при неполном сгорании органических веществ, которое может происходить в автомобилях, обогревателях или кухонном оборудовании, работающем на углеродосодержащем топливе. Следовательно, CO пространственно изменчив и недолговечен в атмосфере, где он играет роль в образовании озона на уровне земли.Когда оксид углерода присутствует в концентрациях более 35 частей на миллион, он токсичен для людей и животных, так как препятствует переносу кислорода кровью.
Узнайте больше об окиси углерода.
Каковы основные области применения обнаружения углекислого газа и окиси углерода?
Обнаружение углекислого газа имеет решающее значение для ряда различных отраслей, включая HVAC, свалки, садоводство, хранение и упаковку с контролируемой атмосферой, термическую обработку металлов, TOC и многое другое.Каждое из этих приложений было бы невозможно без точного измерения CO2. Если вы хотите узнать больше о конкретных приложениях измерения CO2, почему бы не просмотреть следующие статьи…
Обнаружение угарного газа с использованием датчика CO не менее важно, потому что обнаружение не может быть выполнено только по зрению или запаху. Это необходимо, потому что это может предотвратить отравление угарным газом, которое может вызвать потерю сознания, судороги и даже смерть. Кроме того, определение CO осуществляется в ряде других приложений, о которых вы можете прочитать, перейдя по ссылкам ниже.
В чем разница между зондированием углекислого газа и окиси углерода?
Обнаружение двух газов различается, поскольку в детекторах CO2 обычно используются инфракрасные датчики, а для идентификации CO используются электрохимические датчики. Однако CO можно также обнаружить с помощью NDIR-зондирования.
Несмотря на то, что CO2 и CO трудно обнаружить, диапазон датчиков Edinburgh Sensors позволяет сильно поглощать газ с помощью недисперсионной инфракрасной технологии (NDIR). Датчики NDIR обеспечивают высокочувствительное обнаружение CO2, поскольку газ может очень сильно поглощать инфракрасный свет и имеет характерные сигналы отпечатков пальцев для однозначной идентификации, поэтому можно обнаружить даже следовые количества газа.Узнайте больше о недисперсном инфракрасном обнаружении газов здесь.
Детекторы CO2 и CO2 от Edinburgh Sensors
В Edinburgh Sensors мы являемся лидерами рынка с более чем сорокалетним опытом разработки высокочувствительных датчиков ближнего инфракрасного диапазона с быстрым откликом для обнаружения углекислого газа и окиси углерода.
В зависимости от конкретных потребностей Edinburgh Sensors предлагает ряд датчиков для измерения CO2 / CO, включая Gascard NG, Chillgard NG, Guardian NG, Boxed Gascard, IRgaskiT и Gascheck.Из них Gascard NG предлагает огромную гибкость в настройке, возможностях мониторинга и интеграции в подключенные системы.
Перейдите по ссылкам ниже, чтобы узнать больше о каждом из этих датчиков.
Позвольте нам помочь с обнаружением двуокиси углерода или окиси углерода…
Если вам понравилась эта статья о разнице между углекислым газом и окиси углерода , и вы хотите узнать больше, свяжитесь с нами, мы будем рады помочь вам.
Или, если вы хотите быть в курсе будущих новостей и исследований из мира датчиков газа, почему бы не присоединиться к нам в социальных сетях и подписаться на нашу нечастую рассылку, нажав на ссылку ниже.
Ключевые различия между диоксидом углерода и оксидом углерода
Большинство людей в лучшем случае имеют временное понимание химии, поэтому у обычного человека возникает некоторая путаница, когда дело доходит до отличия окиси углерода от двуокиси углерода. Хотя эти два вещества связаны общей связью через углерод, они обладают разными химическими свойствами и физическими характеристиками, которые их различают.Они также представляют различные угрозы для здоровья человека, что может быть важным фактором при принятии решения о том, какая система обнаружения газа для продажи лучше всего соответствует вашим потребностям.
Нужен ли вам газоанализатор CO2 или газоанализатор CO, зависит от вашей отрасли и от того, какой газ может представлять опасность на рабочем месте. Разница между двумя химическими веществами больше, чем простое присутствие одного атома кислорода, и некоторые из этих свойств могут повлиять на безопасность сотрудников. Продолжайте читать, чтобы узнать больше о ключевых различиях между оксидом углерода и диоксидом углерода.
Химические различия
CO2 и CO похожи тем, что оба имеют связи между атомами углерода и атомами кислорода. Однако монооксид углерода представляет собой молекулу, состоящую из одного атома углерода, связанного с одним атомом кислорода тройной ковалентной связью. Углекислый газ имеет атом углерода, связанный с двумя атомами кислорода регулярной ковалентной связью, образуя молекулу. При полном сгорании образуется двуокись углерода. Это означает, что углеводород участвует в химической реакции с водой, в результате чего образуются молекула углекислого газа и молекула воды.Окись углерода образуется при неполном сгорании, которое происходит, когда имеется ограниченное количество доступного воздуха, которое ограничивает молекулу одним атомом кислорода.
Где это происходит
Еще одно различие между двумя химическими соединениями — их естественная доступность. Углекислый газ является ключевым компонентом атмосферы Земли и имеет решающее значение для биологических процессов всего растительного мира. Он естественным образом присутствует в атмосфере и является результатом как естественных процессов, так и деятельности человека, поскольку люди и животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ.Окись углерода, однако, не присутствует в атмосфере естественным образом. Он недолго выживает в атмосфере, потому что, в отличие от углекислого газа, он уязвим для процессов окисления. После создания он может накапливаться в замкнутых пространствах и оставаться там в течение некоторого времени, если не вентилировать.
Физические свойства
Двуокись углерода и окись углерода обладают некоторыми общими физическими свойствами, хотя и с двумя заметными различиями. Оба газа невидимы, бесцветны, без запаха и вкуса.Однако основное различие физических свойств состоит в том, что диоксид углерода негорючий. Фактически, пламя перестанет гореть в присутствии углекислого газа. Окись углерода считается легковоспламеняющейся и горит в присутствии пламени. Кроме того, двуокись углерода считается неядовитым газом, тогда как двуокись углерода ядовита и потенциально смертельна.
Опасности для здоровья
Еще одним ключевым моментом различия между диоксидом углерода и оксидом углерода является риск, который они представляют для здоровья человека.Углекислый газ обычно считается безопасным газом, поскольку он является естественным побочным продуктом процесса дыхания. Тем не менее, были редкие случаи, когда углекислый газ может накапливаться в замкнутом пространстве и представлять риск удушья, поскольку он занимает пространство, которое обычно удерживается кислородом. Избыточное воздействие углекислого газа может вызвать головные боли и головокружение. Однако окись углерода опасна в любой концентрации и при любом воздействии. При вдыхании окись углерода связывается с гемоглобином, который обычно переносит кислород в ткани тела.Это предотвращает адекватное насыщение тканей кислородом, что приводит к медленному удушению. Поскольку газ не обнаруживается пятью органами чувств, многие из тех, кто подвергается воздействию, не знают, что их отравили. Симптомы воздействия включают головную боль и вялость.
Хотя углекислый газ и окись углерода химически разделяются только присутствием атома кислорода, они представляют разные уровни угрозы на рабочем месте и обладают множеством различных свойств, которые их различают. Чтобы узнать больше, свяжитесь с DOD Technologies, Inc., по телефону (815) 680-6086.
Цикл кислорода и углекислого газа
Кислородный цикл и цикл двуокиси углерода (углеродный цикл) — это два биогеохимических цикла на Земле, которые делают возможной жизнь. Они действуют отдельно, но зависят друг от друга, потому что углеродный цикл выделяет кислород для использования в кислородном цикле, и, в свою очередь, кислородный цикл выделяет углекислый газ (CO 2 ), который возвращается в углеродный цикл. Растения являются основным средством связи между кислородным и углеродным циклами.Дыхание, сгорание и разложение — это еще три способа, которыми CO 2 и / или кислород высвобождаются обратно в атмосферу. Другой биогеохимический цикл, водородный цикл, связывает некоторые природные пути, которые участвуют в углеродном и кислородном циклах.
Кислородный цикл
Фотосинтез является движущей силой кислородного цикла. В этом процессе растения превращают CO 2 и воду в сахара, которые используются в их метаболизме, помогают им расти и служат пищей для других организмов.Атмосфера, общее содержание биологического вещества на планете и земная кора являются тремя основными резервуарами кислорода. Около 20% атмосферы Земли состоит из молекулярного кислорода. Некоторое количество кислорода в атмосфере находится в форме озона (CO 3 ), который составляет озоновый слой и поглощает большую часть солнечного ультрафиолетового излучения, защищая поверхность планеты. Ученые считают, что в начале истории Земли кислород впервые попал в атмосферу под действием ультрафиолетового света на водяной пар.
Углеродный цикл
Жизнь на Земле основана на углероде. Резервуары углерода — это атмосфера, биосфера, океаны, отложения (включая ископаемое топливо), а также мантия и кора планеты. Двуокись углерода и метан — две основные формы углерода в атмосфере. Растения потребляют CO 2 и воду для создания сахаров, таких как глюкоза, в процессе фотосинтеза. Затем растения выделяют кислород и водяной пар в качестве побочных продуктов. Кислород возвращается в кислородный цикл, а водяной пар входит в круговорот воды.Без растений CO 2 достигал бы опасного уровня в атмосфере и усиливал бы парниковый эффект. Около 500 гигатонн углерода хранится в растениях и животных, которые живут на поверхности планеты, а почва содержит около 1500 гигатонн.
Подобно углероду, который используется во время фотосинтеза, углерод в океанах, отложениях, мантии и коре планеты совершал углеродный цикл в течение сотен миллионов лет. Углерод может проходить через различные процессы в течение дней, недель, месяцев или лет.Для высвобождения углерода, хранящегося на дне океана, могут потребоваться десятки миллионов лет, если он вообще когда-либо будет выпущен. Извержения вулканов — это один из способов выброса углеродсодержащих молекул из глубины планеты на поверхность. Комбинация сжигания ископаемого топлива (высвобождение CO 2 ) и вырубки лесов (уменьшение фотосинтеза и накопления углерода) по вине человека нарушает углеродный цикл отрицательным образом.
Дыхание, горение и разложение
Дыхание
Клеточное дыхание — это процесс, при котором животные поглощают сахар и кислород и выделяют CO 2 , воду и энергию.Насекомые, рыбы, птицы, млекопитающие, рептилии и земноводные — все они тем или иным образом дышат, используя специализированные системы и пути, которые развивались за миллионы лет естественного отбора.
Горение
CO 2 выбрасывается в атмосферу в результате естественного горения несколькими способами, включая извержения вулканов и лесные пожары. Как упоминалось ранее, сжигание ископаемого топлива и другая деятельность человека оказали тревожное воздействие на углеродный цикл Земли.Об этом свидетельствует увеличение выбросов углерода в результате деятельности человека с 1 миллиарда тонн в 1940 году до более 6 миллиардов тонн к 2000 году, и продолжает увеличиваться по сей день. Существует ограничение на количество углерода, которое могут поглощать океаны и растения, поэтому остальной остается в атмосфере и усиливает парниковый эффект, вызывая изменение климата.
Разложение
Когда растение или животное умирают, углерод, кислород и другие компоненты, такие как вода, кальций, азот и т. Д.возвращаются в почву и воздух в процессе разложения. За разложение ответственны грибы, бактерии и некоторые насекомые (называемые деструкторами), и большинству из них требуется кислород для осуществления процесса.
На изображении выше показана взаимосвязь между циклами углерода, кислорода и водорода в растениях.
Ссылки
.
- Биогеохимические циклы. (нет данных). Получено 8 августа 2017 г. с сайта https://enviroliteracy.org/air-climate-weather/biogeochemical-cycles/
- Carbon Cycle.(нет данных). В Википедия . Получено 8 августа 2017 г. с https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_cycle
- Oxygen Cycle. (нет данных). В Википедия . Получено 8 августа 2017 г. с https://en.wikipedia.org/wiki/Oxygen_cycle
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера на прием файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Разница между кислородом и диоксидом углерода
Ключевое отличие между кислородом и диоксидом углерода состоит в том, что кислород представляет собой двухатомную молекулу, имеющую два атома кислорода, тогда как диоксид углерода представляет собой трехатомную молекулу, имеющую один атом углерода и два атома кислорода.
Кислород и углекислый газ — две важнейшие составляющие атмосферы Земли. Это связано с его важностью для живых организмов. Точно так же нам нужен кислород для дыхания, а в процессе дыхания выделяется углекислый газ. Этот вдыхаемый кислород нужен нам для выработки энергии (АТФ) внутри живых клеток в процессе, известном как клеточное дыхание. С другой стороны, растения используют углекислый газ для фотосинтеза для производства углеводов. Итак, растения участвуют в поддержании баланса кислорода и углекислого газа в атмосфере.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое кислород
3. Что такое диоксид углерода
4. Сравнение бок о бок — кислород и диоксид углерода в табличной форме
5. Резюме
Что такое кислород?
Газообразный кислород — это двухатомный газ, в котором два атома кислорода связаны друг с другом двойной связью. Эти два атома кислорода связаны друг с другом ковалентной химической связью. Следовательно, молекула кислорода представляет собой молекулярное соединение (или ковалентное соединение).При стандартной температуре и давлении это соединение существует в газообразном состоянии.
Кроме того, наша атмосфера содержит около 21% этого газа. И он не имеет цвета и запаха. Это очень важно для жизни на Земле, потому что мы используем этот газ для клеточного дыхания. Более того, атомы кислорода являются важными компонентами биологических систем, включенных в биомолекулы, такие как углеводы, белки и нуклеиновые кислоты.
Рисунок 01: Двухатомная молекула кислорода
С другой стороны, фотосинтез — это важный процесс, в котором растения используют энергию солнечного света для производства углеводов и кислорода из воды и углекислого газа.Аллотроп кислорода, озона, образует слой в верхних слоях атмосферы, который может защитить нас от вредных ультрафиолетовых лучей.
Вкратце, можно выделить несколько благоприятных характеристик этого газа; он легко растворяется в воде, что облегчает его транспортировку по всему человеческому телу с жидкостями организма. Кроме того, мы можем получить газообразный кислород высокой чистоты путем фракционной перегонки сжиженного воздуха. Этот газ реагирует со всеми элементами с образованием оксидов, кроме инертных газов. Следовательно, это хороший окислитель.Кислород также необходим для горения. Кислород полезен в больницах, сварке и во многих других отраслях промышленности.
Что такое углекислый газ?
Двуокись углерода представляет собой трехатомную молекулу, содержащую один атом углерода и два атома кислорода. Каждый атом кислорода образует двойную связь с углеродом. Следовательно, молекула имеет линейную геометрию. Молекулярная масса диоксида углерода составляет 44 г моль -1 . Химическая формула — CO 2, , это бесцветный газ. Кроме того, при растворении в воде он образует угольную кислоту.Что еще более важно, этот газ плотнее воздуха. Концентрация углекислого газа в атмосфере составляет 0,03%.
Рисунок 02: Трехатомная молекула диоксида углерода
Однако количество углекислого газа в атмосфере уравновешивает его содержание в атмосфере посредством углеродного цикла. Источники этого газа, который выбрасывает его в атмосферу, включают некоторые естественные процессы, такие как дыхание, извержение вулкана, а также деятельность человека, например, сжигание ископаемого топлива в транспортных средствах и на заводах.Более того, процесс фотосинтеза удаляет углекислый газ из воздуха, и, таким образом, он откладывается в виде карбонатов в долгосрочной перспективе.
Человеческое вмешательство (сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов) вызывает дисбаланс в углеродном цикле, увеличивая уровень CO 2 . Следствием этого стали глобальные экологические проблемы, такие как кислотные дожди, парниковый эффект, глобальное потепление. Этот газ используется для приготовления безалкогольных напитков, в хлебопекарной промышленности, в качестве огнетушителя и т. Д.
В чем разница между кислородом и углекислым газом?
Газообразный кислород представляет собой двухатомный газ, в котором два атома кислорода связаны друг с другом двойной связью, тогда как диоксид углерода представляет собой трехатомную молекулу, содержащую один атом углерода и два атома кислорода. Следовательно, ключевое различие между кислородом и диоксидом углерода состоит в том, что кислород представляет собой двухатомную молекулу, имеющую два атома кислорода, тогда как диоксид углерода представляет собой трехатомную молекулу, имеющую один атом углерода и два атома кислорода. Кроме того, химическая формула газообразного кислорода — O2, а химическая формула газообразного диоксида углерода — CO2.
Кроме того, еще одно важное различие между кислородом и углекислым газом состоит в том, что содержание кислорода в воздухе сравнительно очень высокое (21%), чем содержание углекислого газа (0,03%). В качестве еще одного важного различия между этими двумя газами мы можем взять на себя роль каждого газа в процессе дыхания; мы вдыхаем кислородный газ, выдыхая углекислый газ.
Резюме — кислород против двуокиси углерода
Кислород и углекислый газ являются газообразными компонентами атмосферного воздуха.Ключевое различие между кислородом и диоксидом углерода состоит в том, что кислород представляет собой двухатомную молекулу, имеющую два атома кислорода, тогда как диоксид углерода представляет собой трехатомную молекулу, имеющую один атом углерода и два атома кислорода.
Артикул:
1. «Кислород». Википедия, Фонд Викимедиа, 26 октября 2018 г. Доступно здесь
2. «Двуокись углерода». Википедия, Фонд Викимедиа, 7 ноября 2018 г. Доступно здесь
Изображение предоставлено:
1. «Молекула кислорода» Ульфлунд — собственная работа, (CC0) через Commons Wikimedia
2.«Углекислый газ-3D-vdW» Автор: Яцек Ф.Х. — собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia
Подробная ошибка IIS 8.0 — 404.11
Ошибка HTTP 404.11 — не найдено
Модуль фильтрации запросов настроен на отклонение запроса, содержащего двойную escape-последовательность.
Наиболее вероятные причины:
- Запрос содержал двойную escape-последовательность, а фильтрация запросов настроена на веб-сервере, чтобы отклонять двойные escape-последовательности.
Что можно попробовать:
- Проверьте параметр configuration/system.webServer/security/requestFiltering@allowDoubleEscaping в файле applicationhost.config или web.confg.
Подробная информация об ошибке:
| Модуль | RequestFilteringModule | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Уведомление | BeginRequest | |||||||||||||||||||||
| Обработчик | StaticFile | |||||||||||||||||||||
| Код ошибки | ||||||||||||||||||||||
| Запрошенный URL | https: // www.analytictechnology.com:443/analyticaltechnology/gas-water-monitors/blog.aspx?id=1383&title=what’s%20the%20difference%20between%20carbon%20monoxide%20and%20carbon%20dioxide? |
|---|---|
| Физический путь | C: \ inetpub \ wwwroot \ analysistechnology.com \ analytics \ gas-water-monitors \ blog.aspx? Id = 1383 & title = какой% 20разница% 20между% 20углеродом% 20моноксидом% 20и% 20углеродом % 20 диоксид? |
| Метод входа в систему | Еще не определено |
| Пользователь входа | Еще не определено |
Дополнительная информация:
Это функция безопасности.Не изменяйте эту функцию, пока не полностью осознаете масштаб изменения. Перед изменением этого значения следует выполнить трассировку сети, чтобы убедиться, что запрос не является вредоносным. Если сервер разрешает двойные escape-последовательности, измените параметр configuration/system.webServer/security/requestFiltering@allowDoubleEscaping. Это могло быть вызвано неправильным URL-адресом, отправленным на сервер злоумышленником.Просмотр дополнительной информации »
Некоторые обычные газы. Водород, кислород и диоксид углерода. | |
| Двуокись углерода очень важна газ. Мы используем его в кулинарии и в безалкогольных напитках. Углекислый газ также используется в огнетушителях. Вы можете сделать углерод диоксид на вашей кухне. Смешивание уксуса и разрыхлителя вызовет химическое происходит реакция, во время которой образуется двуокись углерода.Газированная природа из некоторых напитков напитки, которые вы употребляете при расстройстве желудка происходит из-за производства углекислого газа. | |
| Двуокись углерода
тяжелее воздуха и может быть вылита из стакана в огонь для тушения
Это. Нажмите, чтобы посмотреть видео размером 120 КБ. Один из способов определить углекислый газ — положить в контейнер горящую спичку. Если пламя гаснет, скорее всего, присутствует углекислый газ.Нажмите чтобы посмотреть видео размером 120 Кб. | |
Кислород газообразный, например двуокись углерода,
Бесцветный газ без запаха, поддерживающий горение. Другими словами
кислород поддерживает горение. Без кислорода не было бы пожаров. Кислород
можно определить, поместив в емкость горящий, раскаленный докрасна фитиль свечи.
Если фитиль загорится, скорее всего, присутствует газообразный кислород.
Нажмите, чтобы посмотреть видео размером 300 КБ. Кислород также отвечает для коррозии металлов. Ржавчину можно значительно увеличить при нагревании. металл перед помещением в чистый кислород. Нажмите чтобы посмотреть видео размером 120 Кб и отметить количество тепла, выделяемого ржавчиной процесс. | |
| Водород также без запаха и цвета. В отличие от углекислого газа водород легче чем воздух, и широко использовался в начале 1900-х годов в гигантских дирижаблях.Однако газообразный водород очень взрывоопасен. Его можно определить, поместив горящую спичку в контейнер. Слышен небольшой « POP» с производством небольшого пламени. Это называется «ПОП». тест. Щелкните, чтобы просмотреть видео размером 120 КБ. | |
Invetigation. Дрожжи — это грибки, которые используется в хлебопечении. Почему для выпечки хлеба используются дрожжи? Нажмите для дополнительной информации. Свеча, горящая в запечатанном
бутылка скоро тухнет. Почему? | |
Что было за катастрофой Гинденберга? Какой газ был виноват? Почему вообще был использован этот газ? Где еще используется водород? Нажмите | |
