什么是甲烷的性质、来源和利用

甲烷是最简单的烃，化学式为CH4。在标准状态下，甲烷是一种无色气体，密度为0.717克/升，极难溶于水。通常情况下，甲烷稳定，不会与强酸、强碱和强氧化剂等发生化学反应。但在特定条件下，甲烷能够与某些物质发生化学反应，如燃烧和取代反应等。

甲烷在自然界中广泛分布，是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。它不仅可以作为燃料，还可以用来制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸和甲醛等物质。甲烷的主要来源包括有机废物的分解、天然源头（如沼泽）、化石燃料、动物（如牛）的消化过程、稻田中的细菌、生物物质缺氧加热或燃烧等。

由于甲烷是一种可燃性气体，且可以人工制造，因此在石油用完之后，甲烷将成为重要的能源。沼气是有机物在厌氧条件下经微生物发酵作用生成的一种可燃性气体。沼气不仅可以作为能源，还可以帮助净化环境，用于处理城乡生活污水、垃圾和工农业废水等。此外，沼气还可以作为有机肥料，用于农牧渔业生产。

天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数。与煤炭、石油等能源相比，天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生，具有使用安全、热值高、洁净等优势。

天然气在能源应用方面有多种用途，包括天然气发电、天然气化工工业、城市燃气事业和压缩天然气汽车等。天然气化工是以天然气为原料生产化学产品的工业，包括天然气的净化分离、化学加工等。

我国能源结构以煤炭为主，石油、天然气所占比例远远低于世界平均水平。随着国家对能源需求的不断增长，提高天然气在能源结构中的比重和引进LNG，将对优化我国的能源结构，有效解决能源供应安全和生态环境保护，实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。

然而，甲烷也是一种温室气体，其全球变暖潜能为22。北冰洋世界八成甲烷的产生皆来自人为活动（主要是畜牧业）。在过去200年，地球大气中的甲烷浓度升了1倍多。甲烷并非毒气；然而，其具有高度的易燃性，和空气混合时也可能造成爆炸。甲烷和氧化剂、卤素或部分含卤素之化合物接触会有极为猛烈地反应。甲烷同时也是一种窒息剂，在密闭空间内可能会取代氧气。若氧气被甲烷取代后含量低于19.5%时可能导致窒息。当有建筑物位于垃圾掩埋场附近时，甲烷可能会渗透入建筑物内部，让建筑物内的居民暴露在高含量的甲烷之中。某些建筑物在地下室设有特别的回复系统，会主动捕捉甲烷，并将之排出至建筑物外。研究发现，气候变暖导致海洋释放出更多甲烷。气候变暖不但表现为人类排放的温室气体增多，还会导致地球自身释放出更多的温室气体。据美国最新一期《地球物理通讯》杂志刊登的一篇英国国家海洋中心的研究报告显示，研究人员探测到北冰洋中存在大量甲烷，这证实了地球暖化导致海底释放大量甲烷的说法。他们担心，这些甲烷可能使得地球变暖问题更加恶化。英国研究人员搭乘皇家科学考察船前往北极海域，利用声纳探测到从海底升起250多个甲烷气泡。经过分析他们发现，这块海域在过去30年中水温升高了1℃，导致海底的甲烷水合物分解出甲烷，并以气泡方式浮上海面。甲烷水合物又称“可燃冰”，通常存在于海底高压稳定状态下。30年前，这些物质可在海面下360米深处稳定存在，而现在，它们要到400米下才能稳定存在。研究人员担心，如果北极海域普遍出现这种现象，那么，每年将释放出数千吨甲烷。由于甲烷是一种温室气体，因此，这将会使得地球变暖的问题更加恶化。而且溶于海水中的甲烷会造成海水酸度增加，对海洋生态形成负面影响。