Доклад на тему свинец в бензине и экологии
Обновлено: 05.05.2024
Одной из наиболее серьезных экологических проблем сегодня признано превышение содержания в окружающей среде свинца - опасного токсического металла и его соединений. Основные источники их образования - промышленные производства и автомагистрали. Для измерения концентрации свинца и других вредных веществ в воздухе, воде и почве используется специальный прибор - фотометр.
Влияние загрязнений
В последнее время уровень содержания свинца в природе значительно повысился. С газовыми выхлопами автомобильного транспорта в атмосферу выбрасывается от 40 до 85% токсичных соединений, находящихся в составе этилированных бензинов. Деревья поглощают свинец и его производные из воздуха и почвы, тем самым очищая их. Особенно много ядовитых веществ накапливают в себе хвойные породы, а также грибы и лишайники. Поэтому небезопасно собирать их вблизи автомобильных дорог.
В почву свинец попадает обычно в виде соединений с кислородом и растворяется, образуя новые, - гидроксиды и карбонаты. Это на время защищает от загрязнения растущие на ней травы и деревья, а также грунтовые воды. Но когда концентрация свинца в почве становится критической, происходит разрушение ее органики. В результате земля становится непригодной для сельского хозяйства. Самое неприятное то, что свинец при этом попадает в воду, тогда как все его растворимые соединения ядовиты и могут привести к острому отравлению.
В организм человека токсичный металл попадает различными способами. В городах ведущим является атмосферный путь. Заметный вклад в насыщение воздуха отравляющими веществами помимо автомобилей вносят промышленные предприятия и горящие свалки. Немалое количество свинца люди съедают с пищей и выпивают с водой.
Токсическое воздействие проявляется по-разному, в зависимости от концентрации яда в организме. Хроническое отравление сравнительно небольшими дозами оказывает влияние на репродуктивные функции, а также на центральную нервную систему. Снижается иммунитет, люди часто болеют. Острые отравления случаются редко, сопровождаются бледностью, астенией, коликами в животе, рвотой, параличами.
Во избежание катастрофических последствий необходимо контролировать уровень содержания свинца в окружающей среде. Для произведения замеров в лабораториях со средней загруженностью подойдет спектрофотометр В-1200.
Из-за постепенно вводившегося во всем мире запрета на использование бензина с добавлением свинца, сегодня его вряд ли увидишь в продаже. Первая половина XX века ознаменовалась бурной эволюцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с высокой степенью сжатия, для эксплуатации которых требовалось топливо с высоким октановым числом. Тут то и нашёл себе широкое применение бензин, обогащённый химическим элементом под названием тетраэтиловый свинец, больше известный как этилированный бензин.
В качестве топлива для ДВС бензин и сейчас пользуется большой популярностью. При его сгорании в цилиндре двигателя образуется очень высокая компрессия, что при низком октановом числе топлива вызывает детонацию. Для увеличения октанового числа бензин смешивали с углеводородным соединением гидрокарбоном или изооктаном. Это углеводородные горючие материалы, которые в конечном счёте выбрасывались в атмосферу в виде вызывающих парниковый эффект газов. Для сокращения отложений нагара внутри двигателя, увеличения интенсивности сгорания топлива и улучшения запуска двигателя в холодное время года требовалось использование специальных присадок.
До того, как в бензин стали добавлять свинец, его раннее воспламенение и детонация, вызывающая стук в двигателе и пагубно влияющая на ДВС, были обыденным делом. Появление в бензине тетраэтилового свинца всё изменило. Обогащённый свинцом бензин не только прекрасно справлялся с высокой компрессией, но и смазывал цилиндры и клапаны двигателя, предотвращая быстрый износ клапанных сёдел.
Первыми сомнения и беспокойства по поводу использования свинцового бензина подняли экологи и медики. Стало очевидным, что такое топливо несовместимо с начавшими появляться на большинстве автотранспортных средств каталитическими нейтрализаторами отработанных газов. Задача данных катализаторов – снижать токсичность выхлопных газов автомобиля. При контакте со свинцом происходит химическая реакция и катализатор перестаёт выполнять свои функции. Множество организаций по защите окружающей среды взялись за контроль и регулирование объёма выбрасываемых в атмосферу выхлопных газов, что в последствии привело к повсеместному запрету на использование данного вида топлива.
Помимо всего прочего медики обнаружили, что использование содержащей свинец продукции, в том числе и бензина, коррелировалось с количеством свинца обнаруженного в крови человека. Данное обстоятельство создаёт угрозу свинцового отравления, что в свою очередь может привести к неврологическим расстройствам, нарушению пищеварительных функций организма и нарушению когнитивных функций у детей.
С развитием нефтяной промышленности свинцовым присадкам нашли замену. Современные присадки представлены углеводородами ароматического ряда, эфирами, этанолом и метанолом, а взамен смазывающих свойств свинца, автомагазины предлагают широкий ассортимент различных топливных добавок. 1 января 1996 г. вступил в силу Закон о чистом воздухе, и во многих странах продажа обогащённого свинцом бензина для использования в автотранспортных средствах была запрещена. Нарушение данного запрета грозит высокими штрафами. Позже использование свинцового бензина было запрещено и на морских судах, и в сельскохозяйственной технике, и в других использующих ДВС агрегатах.
В настоящее время в Советском Союзе и ряде других стран переходят на новый вид автомобильного топлива с более высоким октановым числом, что способствует снижению содержания окиси углерода в выхлопных газах, однако оксиды азота и свинец остаются активными компонентами выброса. Резко повышено содержание свинца и цинка в почве и растительности вдоль транспортных магистралей.[ . ]
В бензин для повышения октанового числа добавляют тетраэтилсвинец (СгНб РЬ. Свинец, содержащийся в бензине, после сгорания топлива выбрасывается с выхлопными газами, загрязняя воздух, оседает на растительности и почве вдоль транспортных магистралей. При сгорании 1 кг этилированного бензина в атмосферу выбрасывается 1,0 г свинца. ПДК свинца в воздухе населенных пунктов установлена 0,0007 мг/м3 Следовательно, это количество свинца (1,0 г) способно загрязнить на уровне ПДК около 1400 тыс. м3 воздуха.[ . ]
Свинец - токсичный материал, широко применяемый в промышленности. Интенсивное техногенное поступление свинца в среду обитания привело к увеличению его содержания в ней на 4 порядка. К числу наиболее важных техногенных источников свинца относятся выбросы продуктов, образующихся при высокотемпературных технологических процессах, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, сточные воды, добыча и переработка металла. Так свинец выделяется в воздух рабочего помещения в процессах пайки, распространенных в любом сварочно-монтажном производстве, при котором используются сплавы ПОС-40, ПОС-61 (припой оло-вяно-свинцовый с содержанием свинца 40-61%). При конденсации пары свинца сорбируются на стенах помещения и на оборудовании.[ . ]
Весьма существенную роль в загрязнении воздуха крупных "ородов играют отработавшие газы автомобилей, а также процессы испарения топлива. Содержание вредных веществ в отработавших газах автомобилей в значительной степени зависит эт условий эксплуатации двигателей. Выхлопные газы, содержащие реакционноспособные олефиновые углеводороды и оксиды азота, могут под действием солнечной радиации вступать в фотохимические реакции в атмосфере, приводящие к образованию токсичного смога, губительного для растений и конструкционных материалов и вредного для живых организмов.[ . ]
Определению концентраций выхлопных газов в городском воздухе посвящены многочисленные исследования как зарубежных, так и отечественных авторов. Наиболее изученными компонентами являются окись углерода, углеводороды, окислы азота и свинец.[ . ]
Металлические частицы. Цинк, свинец, мышьяк, бериллий и другие металлы в форме частиц размером менее 10 мкм попадают в воздух с выхлопными газами, отходами красильных производств и печей для плавки руд. Этот вид загрязнителей вызывает хронические заболевания почек и печени и разрушает кровь.[ . ]
Сокращение содержания свинца в горючем. Для предотвращения детонации горючего в двигателях автомашин используются химические средства, содержащие свинец. Добавление свинца делает выхлопные газы особо токсичными. В настоящее время предпринимаются попытки сократить или исключить содержание свинца в горючем.[ . ]
Тяжелые металлы могут содержаться в красках, воде и выхлопных газах. Нельзя использовать для питья воду из крана с горячей водой. Краску, содержащую свинец, в жилых помещениях применять нельзя (она легко обнаруживается по трещинам и характерному шелушению). Ее надо удалить или хотя бы покрыть краской на водной основе. Меньше использовать полимерные материалы. Термометры и ртутные лампы, не разбивая, сдавать на спец-предприятия.[ . ]
Наряду с изменением естественного соотношения газов в составе атмосферы, в последнее время наблюдается прогрессирующее загрязнение ее пылью и газообразными веществами промышленных выбросов. В частности, весьма опасными оказываются кислотные выбросы, а также иные токсичные газы. Подсчитано, что тепловая электростанция средней мощности только за час выбрасывает а атмосферу около 5 т сернистого ангидрида и 16—17 т золы. Вокруг химических и металлургических комбинатов от вредных выбросов погибают леса, болеют люди и животные. В частности, остро стоит проблема загрязнения воздуха оксидом углерода СО, выделяемым при работе двигателей внутреннего сгорания. Особенно опасно накопление этого газа в городах с их интенсивным автомобильным движением. Помимо СО в выхлопных газах содержатся такие токсичные компоненты, как оксиды азота, углеводороды, сернистый газ, свинец и др.[ . ]
Было обнаружено, что около половины твердого вещества в выхлопных газах, составляет свинец. Кроме того, в этом веществе имеются хлор, бром и углерод. Свинец, хлор и бром добавляют в бензин для того, чтобы увеличить его октановое число и тем самым улучшить рабочие характеристики двигателя. Свинец присутствует в бензине главным образом в виде различных химических соединений, содержащих упомянутые выше вещества.[ . ]
Большая доли выбросов приходится на автомобильный транспорт. В выхлопных газах двигателей содержатся оксид углерода, углеводороды, оксиды азота, оксиды серы, канцерогенные вещества (например, бензпирен), а также свинец, поскольку до сих пор применяется этилированный бензин.[ . ]
С начала 30-х годов к подавляющему большинству бензинов добавляют в качестве антидетонатора тетраметил- или тетраэтилсвинец в количестве 80 мг/л. При движении автомобиля от 25 до 75 % этого свинца выбрасывается в атмосферу, осаждается на землю, попадает в поверхностные воды. Свинец аккумулируется в почве и растительности вдоль автострад (в городах — вдоль улиц с оживленным движением), заметное количество соединений свинца содержится в воздухе крупных городов. По данным США и Великобритании, до 90 % всего свинца, содержащегося в атмосфере, следует отнести на счет выхлопных газов. В настоящее время в ряде стран (Япония и др.) использование этилированного бензина запрещено.[ . ]
Перед промышленностью поставлена задача прекратить производство содержащих свинец химических средств (тетраметилового и тетраэтилового свинца), используемых для предотвращения детонации в двигателях автомобилей. Под детонацией понимают преждевременное зажигание смеси бензина и воздуха, вызванное сжатием в цилиндрах двигателя. Добавление свинца препятствует этому, но выхлопные газы становятся особо токсичными.[ . ]
К факторам, оказывающим неблагоприятное влияние на организм человека, откосятся также соединения свинца, содержащиеся в выхлопных газах автотранспорта. В атмосферном воздухе свинец содержится почти исключительно в виде неорганических соединений.[ . ]
Для окислительных процессов применяют катализатор из благородных металлов или оксидов переходных металлов (медь, никель, хром и др.). Содержание оксида углерода в выхлопных газах автомобиля с нейтрализатором снижается почти в 10 раз, а углеводородов - в 8 раз. Широкому применению каталитических нейтрализаторов препятствует использование этиллированного бензина, который содержит определенное количество свинца. Свинец дезактивирует катализаторы в течении 100-200 ч.[ . ]
К главным неорганическим загрязнителям атмосферы относят оксиды углерода, серы и азота, а также сероводород и галогены, основным источником которых являются индустриальные загрязнения и выхлопные газы автомобилей [1, 2]. Кроме того, воздушная пыль содержит в адсорбированном состоянии аэрозоли металлов (свинец, ртуть, бериллий и др.) и аэрозоли других неорганических веществ (соли, кислоты, оксиды) [3]. Композиции летучих неорганических веществ в воздухе производственных помещений еще более разнообразны и определяются спецификой производства (неорганический синтез, металлургия, текстильное производство и т. д. ) [4, 5].[ . ]
Биологическое накопление свойственно и зеленым растениям, которые аккумулируя определенные химические элементы, изменяют окраску хвои, листьев, цветков и плодов. Это иногда служит индикаторным признаком при поисках полезных ископаемых. Например, береза и осина в Восточной Сибири накапливает в своей древесине значительные содержания бария и стронция, что приводит к появлению необычной окраски — неестественно зеленого цвета. В ареале рассеяния урановых месторождений лепестки иван-чая вместо розовых становятся белыми, у голубики темно-синие плоды приобретают белый цвет и т. д. Некоторые растения обладают выраженной способностью поглощать и накапливать свинец (выхлопные газы автомобилей) в своих листьях: каштан конский, тополь пирамидальный, липа крупнолистная, береза пушистая и др. Зеленые растения способны также накапливать из воздуха и радиоактивные вещества: листья и хвоя деревьев могут извлекать до 50% радиоактивного йода. Эти свойства живых организмов можно использовать для индикации и контроля загрязнения окружающей среды различными токсикантами.[ . ]
Нефтеперерабатывающая промышленность относится к отраслям производства, оказывающим заметное влияние на общее загрязнение природной среды. По загрязнению воздушного бассейна она занимает примерно шестое место после таких отраслей промышленности, как электроэнергетика, цветная и черная металлургия, коммунальное хозяйство и производство строительных материалов, а по загрязнению водного бассейна она находится на втором месте после сельского хозяйства. Наряду с непосредственным загрязнением природной среды промышленными отходами при осуществлении процессов переработки нефти предприятия нефтеперерабатывающей промышленности, вырабатывая большое количество моторных и печных топлив, оказывают и косвенное влияние на общий фон загрязнения воздушного бассейна страны; при сжигании топлив воздушный бассейн загрязняется выхлопными и дымовыми газами, содержащими такие вещества, как ароматические углеводороды, сера, смола, свинец, ванадий, никель, азот и др. . Кроме того, светлые нефтепродукты способны испаряться при хранении, транспортировании и наливе во время их производства и потреблений. Эта способность зависит от состава и давления паров легких фракций, содержащихся в нефтепродуктах, и определяется технологией их производства. Таким образом, из сказанного выше ясно, насколько высока ответственность нефтеперерабатывающей промышленности за загрязнение природной среды.[ . ]
Почему он появился
Дело в том, что с развитием автомобильной промышленности, качество топлива для автомобилей оставляло желать лучшего. Конечно не так, как на современных АЗС в регионах нашей страны, но проблем оно приносило не мало.
Выход был найден сотрудником американской компании GM. Он нашел способ добавлять свинец в качестве присадки к бензину. На удивление, он значительно повышал октановое число. Теперь им можно было пользоваться в авиационной отрасли. Это сыграло положительную роль во время Второй Мировой Войны.
Что это такое
Добавление свинца не происходило напрямую в топливо. Его начали выпускать в виде химического соединения, в основе которого лежал свинец. Оно свободно растворялось в бензине, придавая ему определенные полезные свойства. Дали ему название – тетраэтилсвинец.
Это порошкообразное вещество желтоватого цвета. Применяется в качестве антидетонирующей присадки в топливе. Увеличивается его октановое число. Добавляя в определенных пропорциях, можно добиться любого значения этого числа, повысить качество бензина.
Почему от него отказались
Со временем стало известно, что свинец – это тяжелый металл, который негативно влияет на человеческий организм. Ученые выяснили, что пары свинца, даже в небольшой дозе, могут сильно подорвать здоровье человеку.
После долгих разбирательств было выяснено, что во всем виноват свинец. Он не выводиться из организма, накапливается в нем. Поэтому, персонал АЗС, нефтеперерабатывающих заводов начинали чаще обращаться за медицинской помощью. Потому что они большую часть рабочего времени контактировали с бензиновыми парами, вдыхая растворенный в них свинец.
Подобную присадку можно было свободно купить в автомагазинах, на заправках. Он продавался в пакетиках. Им не брезговали пользоваться владельцы отечественных машин, и иномарок, когда не было качественного топлива. Им удавалось повысить октановое число до 95.
Читайте также: