甲烷=沼氣？
日常生活中大家談論起甲烷，也許大多都會將其與沼氣劃上等號。誠然，甲烷是沼氣的最主要成分（50%-80%），但是后者還包括有二氧化碳（20%-40%）、氮氣（0%-5%）、氫氣（<1%）、氧氣（<0.4%）及硫化氫（0.1%-3%）等氣體，因此并不能簡單地將甲烷等同于沼氣。同樣地，天然氣或煤氣雖然也主要由甲烷組成，但同時還包含他多種體。
那什么是甲烷？
甲烷，化學式為CH4，是最簡單的有機物。甲烷分子為四面體結(jié)構(gòu)，四個鍵的鍵長相同鍵角相等。標準狀態(tài)下的甲烷是一種無色無味的氣體。甲烷由于其高度可燃性，通常是作為燃料（天然氣及沼氣等的主要成分）為我們?nèi)粘Ｉ钏?。并且甲烷也可作為化工原料，廣泛應用于氫氣、一氧化碳、乙炔及甲醛等的制造。
人類發(fā)現(xiàn)并認識甲烷的歷程
說到人類對于甲烷最早的發(fā)現(xiàn)，那自非我們勤勞智慧的中華民族莫屬。我國西周時期（前1046年-前771年）成書的《易經(jīng)》在談到一些自然界發(fā)生的現(xiàn)象時就說：“象曰：澤中有火?！边@里的“澤”就是沼澤。而“火井”則是我國古代人們給天然氣井的形象命名。不過由于技術(shù)與認識的局限，古代的中國人并沒有將甲烷與天然氣區(qū)分開來進行單獨的研究。直到18世紀，甲烷才被歐洲的科學家們進行了科學的研究。1790年英國醫(yī)生奧斯汀研究發(fā)現(xiàn)甲烷燃燒生成水和二氧化碳，從而確定甲烷是碳和氫的化合物。在隨后的漫長歲月里，通過一代代化學家不懈的努力，人類對于甲烷的認識逐漸清晰。1874年，范霍夫提出了甲烷的四面體假說：即甲烷分子中，碳原子位于正四面體的中心，連接氫原子的四個鍵伸向四面體的四個頂點。在此之后，隨著化學鍵概念以及量子化學的先后誕生，人類對于甲烷分子構(gòu)型的理論解釋才日漸完善。
不僅僅只是燃料
前面已經(jīng)提到，甲烷是天然氣的最主要成分，作為一種清潔能源得到了廣泛的普及使用。隨便試想一下：當你饑腸轆轆回家后打開燃氣灶卻發(fā)現(xiàn)家里斷氣無法生火做飯只能挨餓，當你有急事外出好不容易攔到一輛的士但是司機卻告訴你的士就快沒氣了不能載客……是不是忽然才發(fā)現(xiàn)甲烷原來在我們的生活中扮演著如此重要的角色？然而，甲烷對于人類的重要性絕不僅是燃料二字可以囊括的。
也許為許多人所不知的是，甲烷也是一種主要的溫室氣體，并且是使人類造成全球氣候變暖的第二大溫室氣體。根據(jù)相關(guān)機構(gòu)的研究，以單位分子數(shù)而言，甲烷的溫室效應要比二氧化碳大上25倍。而最新的計算方式甚至得出甲烷的溫室效應比二氧化碳強72倍。在全球氣候持續(xù)變暖的大環(huán)境下，當你知道了甲烷的這一屬性后，是否對這一小小的氣體也陡增了一絲絲復雜的情感呢？
甲烷從何而來？
甲烷的產(chǎn)生，除了來自大自然，如海洋、永凍層和一些濕地外，人類的活動是其最大的來源。導致甲烷排放的主要人類活動為畜牧業(yè)和生質(zhì)燃燒（在開墾土地或改變土地用途時燃燒土地上的草木）。據(jù)專家報告，全球的牛、羊等反芻動物每年至少產(chǎn)生了8千萬噸的甲烷，不僅加速了氣候暖化進程，而且還導致了飼料中營養(yǎng)和能量的損失。值得關(guān)注的是，大自然和家畜所排放的甲烷都是經(jīng)由一類微生物的代謝活動所產(chǎn)生，那就是甲烷菌。
甲烷菌是一類嚴格厭氧的古細菌，在自然界中分布極為廣泛：海底沉積物、河湖淤泥、沼澤地、水稻田、反芻動物瘤胃、以及人和動物的腸道，甚至是植物體內(nèi)都有甲烷菌的存在。自然界中的甲烷菌通過降解有機廢物產(chǎn)生甲烷，而反芻動物瘤胃中甲烷菌的甲烷生產(chǎn)也在相當程度上促進了纖維飼料的消化分解。事實上，反芻動物瘤胃中產(chǎn)生的甲烷是通過噯氣從嘴部排放的，并不是像插圖中描繪的那樣（當然插圖的重點在于夸張的喜劇效果），而人和動物排放的甲烷則確實是由后腸道的甲烷菌所產(chǎn)生的。順便說說相關(guān)的一個奇聞：《新西蘭先驅(qū)報》曾報道該國一名男子在醫(yī)院接受痔瘡移除手術(shù)時突然放了個屁，沒想到其中的甲烷接觸到醫(yī)生手中的透熱療法儀器，立即引發(fā)了一場小型火災，導致病人被燒傷。。。
甲烷與物種滅絕
2.52億年前的二疊紀末期，一場全球性災難讓超過90%的海洋物種和70%的陸地脊椎動物滅絕，這是地球經(jīng)歷的5次物種滅絕中規(guī)模最大的一次。美國麻省理工學院的研究人員最近在美國《國家科學院學報》上提出了新的假設：引發(fā)這場浩劫的罪魁禍首是一種名為甲烷八疊球菌的甲烷菌。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在那個時期，西伯利亞發(fā)生了一次災難性的火山噴發(fā)，大量增加了海洋中的鎳濃度，而這種金屬元素恰恰非常有利于甲烷八疊球菌的生長。甲烷八疊球菌的瘋狂繁殖向大氣層排放大量甲烷，從而導致氣候急劇升溫，同時使海洋酸度增大，從根本上改變了海洋的化學成分，導致許多物種失去了適宜居住的環(huán)境，在海洋中生活了數(shù)億年的三葉蟲和廣翅鱟就此消失……
結(jié)語
甲烷雖然聞不到看不見摸不著，但在我們?nèi)祟惖纳婕吧钪袇s發(fā)揮著相當重大的作用。為了保證人類的可持續(xù)發(fā)展，如何減少甲烷排放并對其加以充分利用，已經(jīng)成為許多國家及機構(gòu)的工作與研究重點。筆者希望這篇短文的讀者們對此也能有所收獲和感悟。