Почему вода горит: Может ли вода гореть? — ГазАкадемия

Морская вода загорелась под воздействием радиочастот

Почему вода не горит? Что говорит химия?

Чтобы понять, почему вода не горит, сначала нужно вспомнить, что представляет собой сам процесс горения. Химия говорит: горение – это химический процесс окисления, при котором происходит выделение большого количества тепла.

Если быть более точными в формулировках, горение можно определить как очень быстрое соединение какого-либо химического элемента с кислородом (это и называется окисление). Как известно, у каждого химического вещества есть своя формула. Для воды это формула Н₂О, то есть оксид водорода.

Таким образом, уже из названия и состава формулы понятно: вода – это продукт сгорания, ведь водород в ее составе уже вступил в реакцию с кислородом и окислился (сгорел). Атомы водорода в составе молекул воды не являются свободными, они связаны с атомами кислорода.

Но утверждать, что вода не может гореть в принципе – не совсем верно. Для горения воде нужен контакт с еще более сильным окислителем, чем кислород. Таким окислителем, например, является фтор, с которым вступают в реакцию и водород, и кислород, находящиеся в составе воды. Правда, увидеть, как происходит это горение, можно только в лабораторных условиях.

Связь между атомами водорода и кислорода ослабевает, фтор, как агрессивный электроотрицательный элемент, вытесняет кислород из его соединения, и в результате образуются фтороводород и кислород.

Почему горящую нефть нельзя тушить водой?

Вы, наверное, не один раз видели в кино или выпусках новостей, как горит разлившаяся по поверхности моря нефть. Выражение «по поверхности» выбрано неслучайно: нефть по своим свойствам гораздо легче воды, и при разливе не смешивается с ней, а поднимается на ее поверхность.

Именно поэтому нефть нельзя тушить водой – для тушения горящих нефтепродуктов используют пенные, порошковые, углекислотные огнетушители. Главная задача содержимого огнетушителя при этом – прекратить доступ воздуха к горящей нефти.

Почему горящий керосин нельзя тушить водой?

По той же причине: керосин получают путем перегонки или ректификации нефти, а нефть, как мы помним – вещество, которое намного легче воды.

Плотность керосина также намного ниже плотности воды, и если заливать горящий керосин водой, он просто моментально поднимется на поверхность и продолжит гореть.

Почему горящий бензин нельзя тушить водой?

Из нефти сделан и бензин, и его свойства в отношении воды и процесса горения аналогичны: он горит на поверхности воды. При этом чем больше растекается вода, которой пытаются погасить горящий бензин, тем шире распространяется пламя.

Если под рукой нет огнетушителя, для тушения бензина можно использовать песок, соду, землю, плотную ткань, одеяла.

Если вы видите, как горит, например, море – знайте: в воде в этом районе находятся нефтепродукты. Во всех же других случаях горящее в естественной среде море – лишь фантазии, как в старых и любимых детских стихах: «А лисички взяли спички, к морю синему пошли, море синее зажгли».

Научное исследование связывает легковоспламеняющуюся питьевую воду с фрекингом — ProPublica

Впервые научное исследование связало бурение скважин с природным газом и гидравлический разрыв пласта с настолько сильным загрязнением питьевой воды, что некоторые краны могут загореться.

Рецензируемое исследование, опубликованное сегодня в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, должно положить начало спорным дебатам о том, безопасно ли бурение, и начинает заполнять информационный пробел, из-за которого законодателям и общественности было трудно понять риски.

Исследование проводилось четырьмя учеными из Университета Дьюка. Они обнаружили, что уровни легковоспламеняющегося газа метана в колодцах с питьевой водой возрастали до опасного уровня, когда эти источники воды находились рядом с колодцами с природным газом. Они также обнаружили, что тип газа, обнаруженный на высоких уровнях в воде, был тем же типом газа, который энергетические компании добывали на глубине в тысячи футов, что явно указывает на то, что газ может просачиваться под землю через естественные или искусственные разломы и трещины, или из-за трещин в самой конструкции скважины.

«Наши результаты свидетельствуют о загрязнении метаном неглубоких систем питьевой воды по крайней мере в трех районах региона и указывают на серьезные экологические риски, связанные с разведкой сланцевого газа во всем мире», — говорится в статье.

Группа протестировала 68 скважин с питьевой водой в районах бурения сланцевых месторождений Марселлус и Ютика на северо-востоке Пенсильвании и на юге штата Нью-Йорк. Шестьдесят из этих скважин были проверены на наличие растворенного газа. В то время как в большинстве скважин было некоторое количество метана, пробы воды, взятые ближе всего к газовым скважинам, в среднем в 17 раз превышали уровни, обнаруженные в скважинах, расположенных дальше от активного бурения. Группа определила активную зону бурения в пределах одного километра или примерно шести десятых мили от газовой скважины.

Согласно исследованию, средняя концентрация метана, обнаруженная в водяных колодцах вблизи буровых площадок, находится в диапазоне, который, по мнению Министерства внутренних дел США, является опасным и требует срочных действий по «снижению опасности».

Исследователи не нашли доказательств того, что химические вещества, используемые при гидроразрыве пласта, загрязнили какую-либо из протестированных ими скважин, развеяв на время некоторые из самых больших опасений среди защитников окружающей среды и противников бурения.

Но их встревожило то, что они описали как четкую корреляцию между бурением скважин и просачиванием газовых загрязнителей под землю, опасность сама по себе и доказательство того, что пути проникновения загрязняющих веществ глубоко в землю существуют.

«Конечно, мы не ожидали увидеть такую ​​сильную зависимость между концентрацией метана в воде и ближайшими газовыми скважинами. Это было настоящим сюрпризом», — сказал Роберт Джексон, профессор биологии Университета Дьюка и один из авторов доклада.

Загрязнение метаном колодцев с питьевой водой было распространенной жалобой среди людей, живущих в районах бурения газовых скважин по всей стране. Расследование, проведенное ProPublica в 2009 году, показало, что загрязнение метаном в результате бурения было широко распространено, в том числе в Колорадо, Огайо и Пенсильвании. В нескольких случаях дома взрывались после того, как газ просачивался в их подвалы или водопровод. В Пенсильвании в 2004 году в результате аварии погибли три человека, в том числе ребенок.

В Даймоке, штат Пенсильвания, где проводилась часть исследования Дьюка, у некоторых жителей взорвались колодцы с водой, или их вода могла загореться. По крайней мере, в дюжине случаев в Колорадо, как показало расследование ProPublica, метан проникал в источники питьевой воды, которые, по словам местных жителей, были чистыми, пока поблизости не был проведен гидроразрыв пласта.

Представители буровой отрасли и регулирующие органы некоторых штатов охарактеризовали некоторые из этих случаев как «анекдотические» и заявили, что они либо не связаны с бурением, либо являются изолированной проблемой. Но постоянство выводов Дьюка вызывает вопросы о том, насколько необычными и широко распространенными могут быть такие случаи загрязнения метаном.

«Это говорит о том, что, по крайней мере, в регионе, который мы изучали, это более общая проблема, чем люди ожидали», — сказал Джексон ProPublica.

Для тех, кто живет в эпицентре этой проблемы, отчет служит долгожданным подтверждением. «Мы не просто пускали дым. То, о чем мы говорили, было правдой», — сказал Рон Картер, житель Димока, чья вода испортилась, когда там началось бурение в 2008 году, и позже ее проверили в рамках исследования. «Теперь я счастлив, что хоть что-то помогает доказать нашу теорию».

Содержание метана в питьевой воде не регулируется, и, хотя исследования ограничены, в настоящее время не считается, что его употребление вредно для здоровья. Но метан опасен тем, что, скапливаясь в закрытых помещениях, он может задушить находящихся рядом людей или привести к взрыву.

Чтобы определить, откуда взялся метан в проверенных ими скважинах, исследователи провели для него процесс молекулярного отпечатков пальцев, называемый изотопным анализом. Образцы воды, наиболее удаленные от газового бурения, показали следы биогенного метана — типа метана, который может естественным образом появляться в воде в результате биологического распада. Но образцы, взятые ближе к бурению, имели высокие концентрации термогенного метана, который поступает из тех же углеводородных слоев, на которые нацелено бурение газа. Это, а также близость к газовым скважинам, подсказали исследователям, что загрязнение было связано с процессами бурения.

В дополнение к метану были также обнаружены другие типы газов, что является дополнительным свидетельством того, что газ возник из залежей углеводородов на много миль ниже земли и что он был уникальным для активных районов бурения газовых скважин. Этан, еще один компонент природного газа, и другие углеводороды были обнаружены в 81% водозаборных скважин рядом с активным газовым бурением, но только в 9% водозаборных скважин дальше. В некоторых скважинах района бурения также были обнаружены пропан и бутан.

В отчете отмечалось, что дно неглубоких колодцев с питьевой водой от глубоких зон, разломленных на наличие газа, отделяло не менее мили горной породы, и определялось несколько путей перемещения флюидов или газовых загрязнителей под землю: Вещества могли вытесняться давление под землей; может проходить через новые трещины или соединения с разломами, созданными в процессе гидроразрыва пласта; или могла течь из самой обсадной трубы где-то ближе к поверхности.

Геология в Пенсильвании и Нью-Йорке, по их словам, тектонически активна с разломами и другими проходами через скалы. Они отметили, что протекающие обсадные колонны скважин были наиболее вероятной причиной загрязнения, но не могли исключить дальнюю подземную миграцию, которая, по их словам, «может быть возможной как из-за обширных систем трещин, о которых сообщалось в этих пластах, так и из-за многих более старых, необсаженных пород». скважины пробурены и заброшены».

Вода также была проанализирована на наличие признаков того, что опасные жидкости из газовых скважин могли попасть в водопровод. Группа проверила на наличие солей, радия и других химических веществ, которые, если бы они были обнаружены, сигнализировали бы о том, что пластовая вода или природные флюиды в целевой зоне скважины попадают в водоносные горизонты. Но таких жидкостей обнаружено не было. Группа не тестировала химикаты для гидроразрыва пласта или углеводороды, такие как бензол, вместо этого полагаясь на солевой раствор или радиоактивные соединения, такие как радий, в качестве индикаторов.

В интервью Джексон сказал, что газ с большей вероятностью мигрирует под землю, чем жидкие химикаты. Основываясь на своих выводах, он не верит, что токсичные химические вещества, закачанные в землю во время гидроразрыва пласта, могут попасть в водоснабжение так же, как метан. «Я не готов использовать слово «невозможно», — сказал он, — но маловероятно».

В официальном документе, опубликованном группой вместе с журнальной статьей, Джексон и другие признали неопределенность и призвали к дополнительным исследованиям. «Часто утверждается, что загрязнение невозможно из-за расстояния между колодцем и питьевой водой», — написали они. «Хотя это кажется разумным в большинстве (и, возможно, во всех) случаях, для подтверждения этого предположения необходимо провести полевые и модельные исследования. … Понимание любых случаев, когда это предположение неверно, будет важно — когда, где и почему они происходят — для ограничения проблем с операциями гидроразрыва пласта».

Гидрогеолог, тесно связанный с буровой промышленностью, поднял вопрос об исследовании. «Возможно, если их измерения точны, все, что они сделали, — это задокументировали естественные условия водоносного горизонта», — сказал Джон Конрад, президент Conrad Geosciences в Покипси, штат Нью-Йорк. Конрад говорил с ProPublica по предложению Energy In Depth, группа защиты интересов буровой промышленности, но сказал, что он не работал на EID.

Он сказал, что термогенный метан, который, по мнению многих ученых, поступает из тех же самых глубоких газовых слоев, где ведется бурение, может иметь естественное происхождение. Он также сказал, что исследователи не проверили достаточное количество скважин, чтобы подтвердить свои выводы, хотя он не может сказать, сколько скважин было бы целесообразно.

Конрад сказал, что наиболее вероятная причина загрязнения, обнаруженная исследователями Дьюка — утечка газа из неисправных обсадных труб — кажется невероятной.

«Чтобы их предположения подтвердились, должно быть нечто большее, чем случайные плохие цементные работы», — сказал он. «Они подразумевают, что там, где вы видите гидравлический разрыв пласта, вы должны ожидать повышенного содержания метана. Мы знаем о дефектах цементных работ. Но мы не верим, что это распространено, и мы, конечно, не верим, что это универсально».

Исследование Дьюка предшествовало национальному исследованию опасности гидроразрыва пласта Агентством по охране окружающей среды, которое должно быть завершено где-то в следующем году. В прошлом году Агентство по охране окружающей среды обнаружило, что некоторые химические вещества, которые, как известно, использовались при гидроразрыве пласта, были среди загрязняющих веществ, обнаруженных в 11 жилых скважинах с питьевой водой в Павильоне, штат Вайоминг, где за последние годы было пробурено более 200 скважин природного газа, но это расследование продолжается. и ученые не пришли к выводу, что загрязнение связано с бурением или гидроразрывом пласта.

Публикация результатов исследования Дюка может немедленно сформулировать все более интенсивные общественные дебаты по поводу бурения и гидроразрыва пласта, особенно в некоторых областях, где проводилось исследование. По словам Джексона, Пенсильвания, которая возлагает на буровые компании ответственность за загрязнение питьевой воды в пределах 1000 футов от газовой скважины, может принять во внимание тот факт, что исследователи из Дьюка обнаружили, что загрязнение распространилось примерно на 3000 футов. В штате Нью-Йорк действует мораторий на гидроразрыв пласта в горизонтально пробуренных скважинах, которые охватывают большую площадь и требуют большего количества химикатов, до конца июня, чтобы лучше учитывать риски. «Я бы продлил это хотя бы временно», — сказал Джексон.

Конгресс тоже принимает к сведению.

«Это исследование представляет собой поучительные научные данные о загрязнении метаном и о рисках, которые безответственное бурение скважин на природный газ представляет для источников питьевой воды», — сказал конгрессмен Морис Хинчи, штат Нью-Йорк. и риски для здоровья, связанные с гидроразрывом пласта».

Хинчи является одним из нескольких членов Конгресса от Демократической партии, которые недавно повторно представили Закон о FRAC, который призывает к публичному раскрытию химикатов, используемых под землей. Законопроект, который в настоящее время томится в Палате представителей, отменит исключение из федерального закона, запрещающее EPA регулировать гидроразрыв пласта.

9 мая: Эта история была обновлена, чтобы включить информацию от Джона Конрада, полученную после публикации.

Что происходит, когда океан загорается?

Бани Сапра

      | Наука

| 4 июля

Несмотря на то, что горящий шар пламени был потушен, степень ущерба окружающей среде до сих пор неизвестна.

Фото: MANUAL LOPEZ SAN MARTIN/TWITTER

ИНТЕРНЕТ-ЗРИТЕЛИ СРАВНИЛИ кружащуюся массу оранжевого пламени, горящего в Мексиканском заливе в пятницу, со сценой прямо из Властелина колец .

По мере того, как кадры ада распространялись по сети, экологические группы назвали пожар признаком риска, который мы берем на себя, полагаясь на ископаемое топливо, связав его со смертельными волнами жары, охватившими Северную Америку в последние недели. По данным государственной нефтяной компании Pemex, причиной пожара на поверхности океана стал разрыв подводного трубопровода.

Когда пожарные катера кружили над так называемым «огненным глазом», разбрызгивая непрерывный поток воды на окраине пламени, некоторые пользователи Twitter с недоумением наблюдали за происходящим: тушили ли эти катера пожар, горящий в океане, с… морской водой?

🚨 Incendio registrado en aguas del Golfo de México

В 400 метрах от платформы Ku-Charly (Dentro del Activo Integral de Producción Ku Maloob Zaap)

Una válvula de una linea submarina habría reventado y provocado el incendio

Esta fuera de control hace 8 horas pic. twitter.com/KceOTDU1kX

— Мануэль Лопес Сан Мартин (@MLopezSanMartin) 2 июля 2021 г.

Короткий ответ — да, но пока не ухмыляйтесь. В то время как пожарные катера заливали пламя водой, агентство Reuters сообщило, что Pemex также использовала азот для тушения пламени, и огонь был потушен к 10:30 утра в пятницу, чуть более чем через пять часов после сообщения об утечке (Pemex говорит, что никто не пострадал во время пожара). процесс.)

«Азот… не позволяет кислороду участвовать, поэтому вы не можете сжигать природный газ», — объясняет Кристофер Редди, старший научный сотрудник Океанографического института Вудс-Хоул и эксперт в области изучения разливов нефти. Он считает, что азот использовался для подавления любого кислорода, но добавляет, что трудно узнать больше без каких-либо дополнительных подробностей от Pemex.

Редди, который провел последние несколько недель, изучая последствия пожара на шри-ланкийском грузовом судне, в результате которого тонны пластика попали в океан в прошлом месяце, поначалу мало внимания уделял новостям о разрыве трубопровода Pemex. Он просмотрел детали, провел в уме несколько быстрых расчетов («Первое, что вам [нужно знать], это откуда это — из трубопровода или из скважины», — говорит он, потому что проблемы с нефтяными скважинами гораздо сложнее исправить. вверх), и решил, что долгосрочные последствия вряд ли будут значительными.

Редди указывает на источник пожара в качестве объяснения: Pemex говорит, что его подводный трубопровод — в 150 метрах от платформы Ку-Малоб-Заап, морского нефтяного месторождения прямо над южным краем Мексиканского залива — прорвался в 5:15 утра. Время Мексики. «Это активная область промышленности…. так что поблизости есть ресурсы, чтобы быстро отреагировать», — говорит Редди. «Там есть целая инфраструктура для доставки туда людей, доставки припасов… у них хороший участок земли».

Также необходимо учитывать характер утечки. Исполнительный директор Агентства по безопасности, энергетике и окружающей среде Мексики Анхель Каррисалес написал в Твиттере, что это событие не вызвало никаких разливов, и это утверждение вызвало некоторый скептицизм в отношении того, что стало причиной возгорания. Но Редди, который еще раз взглянул на изображения пожара после прочтения этого твита, говорит, что склонен добросовестно воспринимать это сообщение. Он говорит, что вполне вероятно, что из разорванного трубопровода вместо нефти вытекал просто газ.

«Для него разумно так говорить, потому что по трубопроводу мог поступать только природный газ», — говорит Редди, имея в виду тот факт, что Pemex занимается добычей нефти и газа в этом районе. «Это одна из причин, почему эти образы такие сильные, потому что они такие чистые». Кадры разлива нефти выглядели бы «грязнее», добавляет он.

Редди, возможно, не обратил особого внимания на разлив, но к субботе он понял, что кадры с горящим пламенем вызывают много беспокойства в других кругах. Просматривая запросы в своем почтовом ящике в субботу, он решил твитнуть свое мнение по этому вопросу: «#GulfofMexicoFire вряд ли повредит жизни океана», — написал он. «Как и при покупке дома, все зависит от местоположения. @Pemex очень повезло, что рядом есть люди/технологии».

#GulfOfMexicoFire вряд ли повредит обитателям океана. Природный газ, а не нефть. Как и при покупке дома, все зависит от местоположения. @Pemex очень повезло, что рядом есть люди/технологии; это был поврежденный трубопровод, а не колодец глубоко под океаном. Требует сопровождения. @WHOI @nsf @NatGeo

— Кристофер Редди (@Chris__Reddy) 3 июля 2021 г.

«К счастью, это было всего пять часов, а не 50 часов», — говорит Редди, отмечая, что в противном случае качество воздуха могло повлиять на рабочих на пожарных катерах. — Похоже, они с этим справились.

Это не значит, что огонь не нанесет ущерба морской жизни. В то время как морские млекопитающие, рыбы и птицы, возможно, держались подальше от огня (который был виден издалека), Редди говорит, что планктон в воде, вероятно, погиб бы.

Опять же, Мексиканский залив находится далеко не в первозданном виде: «Он находился рядом с трубопроводом, — говорит Редди.