1.1. Газы в природе

Газы содержатся в атмосфере,  в водах Мирового океана, в земной коре.

Атмосфера состоит из N2 – 78%, O2– 21%, Ar –0,9%, остальное: неон, гелий, криптон, ксенон, H2, CO2, NH4, NO2, озон. Атмосферный воздух – неисчерпаемый и возобновляемый источник получения N2, O2 и инертных газов, которые извлекаются попутно.

В земной коре газы содержатся в свободном состоянии, растворенные в воде и нефти и в состоянии сорбированном породами, особенно ископаемыми углями.

Газы катагенического происхождения – возникают в результате преобразований естественных органических веществ в осадочных породах, при их погружении на глубину и увеличении давления от 100 до 2500 атм и температуры от +20 до +300оС. Это природные газы.

В зависимости от происхождения газы разделяются на:

газы возрождения – возникают при дальнейшем повышении параметров;

газы вулканические – из глубин Земли;

газы биохимические – при бактериальном разложении органических веществ – метан, СО2, сероводород и др. Это так называемые болотные газы, а также искусственно получаемые;

газы радиоактивные – возникают в процессе распада радиоактивных элементов – гелий.

Три основных группы газов, важные для деятельности человечества:

- углеводородные горючие (соединения С и Н);

- азотные;

- углекислотные (соединения С и О).

Углеводородные газы находятся в земной коре в виде сухих скоплений в пластах, а также растворены в нефти (попутный газ) и особенно в подземных водах, здесь они во много раз превышают все запасы газовых и нефтяных месторождений.

Из таблицы Менделеева следует, что «чистыми» газами, то есть газами, состоящими из молекул, образованных атомами одного элемента, являются водород, кислород, азот, аргон, гелий и др.*) Понятие «чистый» газ применяется также и к газам, чьи молекулы образованы соединением атомов различных элементов, например: метан (NH3), углекислый газ (CO2), сероводород (H2S) и др.**) Однако в природе не существует  «чистых» газов. Природные газы, как правило, являются смесью различных газов, паров и примесей (жидких и твердых). Например, атмосферный воздух есть смесь, состоящая из:

N2+O2+Ar+CO2+Ne+He+пары Н2О+примеси;

природный газ различных месторождений может существенно отличаться друг от друга, но обычно включает в себя, кроме метана, также этан, пропан, бутан, пентан, гексан, азот, двуокись углерода, сероводород, водяные пары.

В практике применяются так называемые технические газы, содержащие некоторое количество примесей, что в большинстве случаев технологически допустимо.

Технические газы, получаемые из природных компонентов путем разделения или синтеза, также не являются строго говоря чистыми, а содержат, пусть и в малой степени, добавки других газов. Здесь следует иметь в виду, что получение очень чистых газов промышленным путем – задача сложная и дорогостоящая. Вместе с тем в большинстве случаев применения газов такая чистота и не требуется.

Широкое использование естественных газов (воздуха, природного газа и продуктов их переработки) имеет колоссальное значение для развития человечества. Объемы использования этих газов громадны и растут с каждым годом. Но если запасы атмосферного воздуха практически неисчерпаемы, к тому же и возобновляется природным путем, то запасов природного газа при современных темпах добычи может хватить на 50-100 лет. Поэтому уже сейчас остро стоит проблема сокращения потребления природного газа за счет сберегающих и альтернативных технологий. На Земле имеются гигантские запасы сероводорода, содержащегося в водах Мирового океана и в вулканических недрах. Добыча и использование этого газа – задача ближайшего будущего.

Следует отметить также возможность проявления неисследованной пока опасности влияния опорожненных полостей коры Земли на внутренние геологические процессы, могущие повлечь катастрофические последствия. За нерачительное использование земных богатств человечество может заплатить высокую плату.