Свинец и экология

|протекает медленно, образуются УВ с|0С) Процесс протекает значительно |

|неразветвленной цепью атомов |быстрее, при этом происходит не |

|углерода. |только расщепление молекул УВ, но и|

| |их изомеризация. |

|В бензине, полученном в процессе |Бензин каталитического крекинга |

|термического крекинга, на ряду с |обладает еще большей детонационной |

|предельными содержится много |стойкостью, ибо в нем содержатся УВ|

|непредельных УВ. Поэтому этот |с разветвленной цепью углеродных |

|бензин обладает большей |атомов. |

|детонационной стойкостью, чем | |

|бензин прямой гонки. | |

|Непредельные УВ, содержащиеся в |Содержание непредельных УВ меньше, |

|бензине, легко окисляются и |поэтому процессы окисления и |

|полимеризуются. Поэтому это бензин |полимеризации не протекают. Такой |

|менее устойчив при хранении. При |бензин более устойчив при хранении.|

|его сгорании могут засориться | |

|различные части двигателя. Для | |

|устранения этого вредного действия | |

|к такому бензину добавляют | |

|антиокислители. | |

4.3.2. Состав бензина.

Бензин, полученный в результате перегонки нефти, состоит в основном из

УВ (предельных 25-61 %, непредельных 13-45 %, нафтеновых 9-71 %,

ароматических 4-16 %). При полном его сгорании образуются углекислый газ,

вода и выделяется тепло. Для одного из компонентов бензинов – октана эта

реакция выглядит следующим образом:

C8H18+12,5O2+47N2=8CO2+9H2O+47N2+5062 kДж/моль.

В состав бензина могут входить примеси – серо-,азот- и

кислослородсодержащие соединения. Большая часть этих соединений удаляется

из бензина при его очистке.

4.3.3. Октановое число.

Автомобильный бензин представляет собой горючее с низкими

детонационными характеристиками. Детонацией называют такой характер

горения, при котором воспламенение горючей смеси происходит в нескольких

точках цилиндра или по всему объему сразу. При этом возникают очень высокие

пики давления и двигатель может быть поврежден. Детонационные

характеристики количественно определяются так называемым октановым числом,

которое принято равным нулю для н-гептана, весьма подверженного детонации,

и равным 100 для изооктана (2,2,4-3метилпентан) – углеводорода, стойкого к

детонации. Если конкретное топливо и смесь н-гептана с изооктаном имеют

одинаковые детонационные свойства, то содержание последнего (в % по объему)

определяет октановое число рассматриваемого топлива. Например, бензин с

октановым числом 76 детонирует также, как смесь 24 % н-гептана с 76 %

изооктана. Чем выше октановое число, тем лучше эксплуотационные качества

бензина. В основном с помощью тетраэтилсвинца (ТЭС) и увеличивают октановое

число. Механизм антидетонационного действия алкилов свинца до конца не

установлен. Очевидно, тетраэтилсвинец, поступает в цилиндр в виде паров

вместе с топливной смесью, и вследствие возрастания температуры распадается

с образованием частиц твердого оксида свинца. Эти частицы блокируют

активные атомы кислорода, которые инициируют реакцию, приводящую к взрыву.

Дибром – и дихлорэтаны действуют как раскислители и, вступая во

взаимодействие с оксидом свинца, образуют летучий хлорбромид свинца,

выносящийся из цилиндров отработавшими газами.

Недостатки применения ТЭС – негативное действие на всю биосферу, более

быстрый износ двигателя и невозможность применения каталитической системы

очистки отработавших газов вследствие её отравления антидетонатором. Вот

почему, несмотря на все достоинства ТЭС, применение его нежелательно, как и

нежелательно применение самого бензина, потому что выхлопные газы,

образовавшиеся в результате сгорания топлива, оказывают негативное влияние

на всю биосферу Земли.

4.3.4. Воздействие отработавших газов автомобиля на живые организмы

сводится к следующему:

- максимальные энергетические показатели двигателя достигаются в

условиях избытка топлива, но при этом из-за недостатка кислорода

часть УВ бензина не окисляется до конца, что приводит к образованию

элементного углерода (сажи) и оксида углерода(II), оказывающего

вредное воздействие на здоровье человека даже при низких

концентрациях в следствие более активного по сравнению с кислородом

взаимодействия с гемоглобином крови;

- УВ, попадающее в атмосферу в следствие испарения, а также продукты

неполного сгорания топлива, взаимодействуя с оксидом азота, образуют

токсичные продукты в составе смога – вредного для людей тумана,

образование которого характерно для крупных городов;

- оксид азота (II), являющийся одним из компонентов выхлопных газов, -

сильный яд;

- оксид серы (II) нарушает процессы дыхания и способствует повышению

кислотности атмосферных осадков;

- альдегиды оказывают наркотическое действие на ЦНС;

- среди ароматических УВ наиболее опасны полициклические производные,

обладающие канцерогенными свойствами, особенно 3,4-бенз(а)пирен;

- попадание галогенидов в атмосферу весьма опасно вследствие

возможного накопления свинца в крови и тканях человека и животных, в

плодах растений, листьях деревьев, чуть ли не во всех живых

организмах.

5. Влияние ионов свинца на живую природу.

5.1. Влияние на организм человека. Общий характер действия. Токсическое

действие свинца.

В природе свинец встречается повсеместно, но жизненно необходимым он не

является. За последние десятилетия уровень концентрации в природе все более

повышается вследствие антропогенных нагрузок. Главным источником, из

которого свинец попадает в организм человека, служит пища, наряду с этим

важную роль играет вдыхаемый воздух, а у детей также заглатываемая ими

свинецсодержащая пыль. Вдыхаема пыль примерно на 30-50 % задерживается в

легких, значительная доля её всасывается током крови. Всасывание в

желудочно-кишечном тракте составляет в целом 5-10 %, у детей – 50 %.

Дефицит кальция и витамина Д усиливает всасывание свинца в желудочно-

кишечном тракте. В среднем за сутки организм человека поглощает 26-42 мкг

свинца. Это соотношение может варьировать. Около 90 % общего количества

свинца в человеческом теле находится в костях, у детей – 60-70 %.

Биологический период полураспада в костях – около 10 лет. Количество

свинца, накопленного в костях, с возрастом увеличивается, и в 30-40 лет

(фаза насыщения) у лиц, по роду занятий не связанных с загрязнением свинца,

составляет 80-200 мг. Особую опасность представляет свинец для женщин, так

как этот элемент обладает способностью проникать через плаценту и

накапливаться в грудном молоке.

Острые свинцовые отравления встречаются редко.

Таблица №6. Симптомы свинцовых отравлений.

|Острые отравления |Хронические отравления |

|Слюнотечение, рвота, кишечные |Ощущение слабости, отсутствие |

|колики, острая форма отказа почек, |аппетита, быстрая утомляемость, |

|поражение мозга (особенно у детей).|нервозность, дрожь, дурнота, |

|В тяжелых случаях – смерть через |головная боль, нарушение функций |

|несколько дней. |желудка и кишечника, бледность, |

| |черная свинцовая кайма на деснах |

| |возле зубов. |

Для диагностики загрязнения организма свинцом служит анализ крови.

Концентрация свинца в крови не должна превышать 15 мкг/100 мл, у

беременных и детей – 7 мкг/100 мл. Уже при концентрации свинца в крови 50-

60 мкг/100 мл в поведении человека появляются признаки депрессии,

агрессивности, а также ухудшения общего самочувствия.

Вероятно, существуют связи между свинцовым загрязнением, приобретенным

человеком до рождения и /или в раннем детстве, и снижением уровня его

интеллекта, способности к обучению, нарушением двигательных процессов и

поведения (сверхактивность). Наиболее выражены изменения

психоневрологического статуса у детей, проживающих вблизи аккумуляторных и

металлургических заводов.

Свинец активно влияет на синтез белка, энергетический баланс клетки и

её генетический аппарат. Многие факты говорят в пользу денатурационного

механизма действия. Свинец нарушает синтез порфиринов и гема , угнетая ряд

ферментов, учавствующих в обмене порфиринов. Свинец подавляет также

активность SH- содержащих ферментов, холинэстеразы в мембранах эритроцитов.

Свинец вызывает заметное отклонение в липоидном обмене – повышается

содержание общего и не связанного с белками холестирина. Считают, что

свинец предрасполагает к развитию атеросклероза. Не стоит забывать, что

дети более чувствительны к свинцу, чем взрослые. Одним словом, свинец – яд,

действующий на все живое, но вызывающий изменения особенно в нервной

системе, крови и сосудах.

Все соединения свинца действуют в общем сходно; разница в токсичности

объясняется в основном неодинаковой растворимостью их в жидкостях

организма, в частности в желудочном соке; но и труднорастворимые соединения

свинца подвергаются в кишечнике изменениям, в результате чего их

растворимость и всасываемость сильно повышаются. Свинцовые белила, сульфат

и окись свинца токсичнее других соединений.

5.2. Влияние ионов свинца на почву и растения.

Вследствие глобального загрязнения окружающей среды свинцом, он стал

вездесущим компонентом любой растительной и животной пищи и кормов.

Растительные продукты в целом содержат больше свинца, чем животные.

Причины летнего листопада – высокое содержание свинца в воздухе. Но,

концентрируя свинец, деревья тем самым очищают воздух. В течении

вегетативного периода одно дерево обезвреживает соединения свинца,

содержащиеся в 130 л. бензина. Наименее восприимчивым к свинцу является

клен, а наиболее восприимчивы орешник и ель. Сторона деревьев, обращенная к

автомобильным магистралям, на 30-60 % “металличнее”. Хвоя ели и сосны

обладает свойствами хорошего фильтра по отношению к свинцу. Она его

накапливает и не обменивает с окружающей средой.

Накопление свинца ведут интенсивно грибы, мхи и лишайники и доводят его

концентрацию до 64,76 частей на миллион соответственно. А вот более

знакомые нам овес и клевер уже при концентрации свинца 50 частей на миллион

начинают замедлять рост и урожайность снижается.

Исследователи изучили процесс накопления свинца в почве. Из атмосферы в

почву свинец попадает чаще всего в форме оксидов, где постепенно

растворяется, переходя в гидроксиды, карбонаты или форму катионов.

Атмосфера.

поступление металла в почву с газопылевыми выбросами

PbO

Почва

PbO PbCO2

Pb3(CO3)2(OH)2

Миграции грунтовых вод

Если почва прочно связывает свинец, это предохраняет от загрязнения её

грунтовые и питьевые воды, растительную продукцию. Но тогда сама почва

постепенно становится все более зараженной и в какой-то момент может

произойти разрушение органического вещества почвы с выбросом свинца в

почвенный раствор. В итоге такая почва окажется непригодной для

сельскохозяйственного использования. Общее количество свинца, которое может

задержать метровый слой почвы на 1 гектаре, достигает 500-600 тонн. Такого

количества свинца даже при очень сильном загрязнении в обычной обстановке

не бывает. Почвы песчаные, малогумусовые устойчивы против загрязнения; это

значит, что они слабо связывают свинец, легко отдают его растениям или

пропускают через себя с фильтровыми водами.

Установлено, что в слое глубиной до 5 см свинец накапливается более

интенсивно, чем медь, молибден, железо, никель и хром. И это печально,

поскольку из всего этого ряда свинец – самый ядовитый. Ученые изучали почву

и растительность в районах расположения свинцово-цинкового завода и завода

по производству аккумуляторов. И, конечно же, свинец в почве обнаружили в

количествах, превышающих раз в 40-50 среднее. При такой “подкормке”

растения “свинцевеют”. Отмечено интересная особенность растений – различных

своих частях накоплять различное количество свинца. Например, салат и

сельдерей в листьях накапливают значительно больше свинца, чем в корнях, а

морковь и одуванчик – наоборот.

Отмечено активное накопление свинца в капусте и корнеплодах, причем

именно в тех, которые повсеместно употребляются в пищу; например, отмечают

большое содержание свинца в картофеле.

Выявили интересную особенность репчатого лука. Оказалось, что на

фоновых участках он содержит свинца всего 0,07 частей на 1 млн. частей

сухого вещества. На придорожных участках его концентрация гораздо меньше,

но степень возрастания этой концентрации десятикратная. Так что и у

репчатого лука “свинцовые фильтры” не вполне надежны. Но вот, что особенно

странно: зеленый лук и ежа сборная оказались самыми устойчивыми к

накоплению свинца из всех изученных растений; содержание свинца в них не

превышало 4 частей на 1 млн.

Водное растение эйхорния, которое преимущественно произрастает в

Америке, удивило ученых своим свойством жадно поглощать всяческую “химию”,

в частности свинец. Эйхорния оказалась великолепным работником по очистке

водоема от химических соединений, причем работает она очень быстро. Это

объясняется тем, что у эйхорнии длинные, разветвленные корни. Заметим, что

поглощая большие количества свинца, сама эйхорния остается здоровой.

Оказалось, что и после насыщения ядами эйхорния может быть полезна. Её

подвергают газификации и получают газ, по свойствам близкий к природному. А

из золы извлекают металлы: свинец, ртуть, кадмий.

Но, пожалуй, рекордсменом среди растений по стойкости к соединениям

свинца являются дрожжи. Биологи утверждают, что дрожжи могут поглощать

огромные количества свинца в виде уксуснокислой соли – до 15 тысяч частей

на миллион частей веса дрожжей – без всякого угнетения обмена веществ. Так

может быть дрожжи помогут в борьбе с загрязнением солями свинца? Хлористый

и йодистый свинец угнетают брожение. Однако, повторяю, дрожжи – рекордсмен

по “свинцовостойкости”. Увы! Этим замечательным свойством обладают не все

растения.

В ничтожном количестве свинец необходим живым организмам.

Растительность суши вовлекает в биологический круговорот ежедневно 70-80

тыс. т свинца. Содержание его в растениях обычно не значительные: примерно

1-2 тысячных долей % от веса золы. Верхний порог концентраций свинца для

растений пока не установлен. Воды рек выносят в год 17-18 тыс.т свинца, что

примерно в 200 раз меньше количества выплавляемого металла. Техногенное

рассеяние свинца происходит интенсивно.

6. Экспериментальное определение содержания оксида углерода (II) в

отработавших газах автомобилей.

6.1. Общие требования. Выпускная система автомобиля должна быть

исправна. Перед измерением двигатель должен быть прогрет не ниже рабочей

температуры охлаждающей жидкости. Средства измерения, в данном случае

газоанализатор “Infralit 2Т”, должны соответствовать требованиям настоящего

стандарта.

6.2. Требования безопасности. 1)Помещение, предназначенные для

измерения содержания окиси углерода в отработавших газах автомобилей,

должны быть оборудованы принудительной или естественной вентиляцией,

обеспечивающей санитарно-гигиенические требования к воздуху в зоне

измерений. 2)Уровень шума в зоне проведения измерений должен

соответствовать определенному ГОСТу. 3)Уровень вибрации в зоне проведения

измерений также должен соответствовать определенному ГОСТу. 4)При

измерениях должны быть приняты меры безопасности, исключающие

самопроизвольное движение автомобиля.

6.3. Методы подготовки.

6.3.1. Подготовка прибора к работе. Подключить прибор к электросети 220

В. соединить шлангом газозаборный зонд с отделителем конденсата. Соединить

шлангом отделитель конденсата с входом прибора. На газозаборный зонд надеть

термостойкий шланг. Заполнить сборник отделителя конденсата водой. К

выходному штуцеру присоединить шланг для отвода газа, выходящего из

прибора, от места измерения.

6.3.2. Регулировка прибора. Перед включением прибора необходимо

проверить механическую установку нуля. При отклонениях выполняют коррекцию

регулятором (Н). Нажатием на кнопку сетевого выключателя (В) включают

прибор. Через 20-30 минут, нажатием на кнопку выключателя насоса (Г) в

прибор подается чистый воздух. Проверяют электрическую точку нуля. При

отклонениях коррекцию выполняют регулятором электрической установки нуля

(Т). Для индикации прибора нажимают кнопку выключателя для контроля

чувствительности (Ч). Если показания выше или ниже красной маркировки на

шкале прибора, то выполняют коррекцию регулятором чувствительности (М).

Отключить все выключатели, кроме сетевого. Прибор готов к работе. Принцип

действия газоанализатора основан на испускании инфракрасного излучения и

его приеме. Поток излучения сначала преобразуется в электрический сигнал,

затем в сигнал, поступающий на показывающий прибор.

И – индикатор – деление в объемн. - %СО.

Н – механическая настройка нулевой точки для индикатора.

В – сетевой выключатель.

Г – выключатель для подающего газового насоса.

Ч – выключатель для контроля чувствительности.

Т – электрическая настройка нулевой точки.

М – регулятор чувствительности, мелкий.

Ш – шнур для сетевого подключения.

Ф – защитный фильтр.

6.3.3. Подготовка автомобиля к проверке.

Устновить рычаг переключения передач в нейтральное положение.

Затормозить автомобиль стояночным тормозом. Заглушить двигатель. Установить

пробоотборный зонд газоанализатора в выпускную трубу автомобиля на глубину

не менее 300 мм от среза. Полностью открыть воздушную заслонку карбюратора.

Запустить двигатель. Увеличить частоту вращения вала двигателя до nпов и

работать на этом режиме не менее 15 секунд.

6.4. Определение содержания окиси углерода в отработавших газах. Установить

минимальную частоту вращения вала двигателя и, не ранее чем через 30 с.,

измерить содержание окиси углерода. Установить повышенную частоту вращения

вала двигателя, равную nпов и, не ранее чем через 30 с, измерить содержание

окиси углерода. Измеряют фактическую величину содержания окиси углерода в

отработавших газах. После проведения замера вынимают газозаборный зонд и

через 30 с отключают насос прибора (Г). После проведения измерений прибор

отключается от сети.

6.5. Содержание окиси углерода в отработавших газах автомобилей должно быть

в пределах значений, установленных предприятием – изготовителем, но не выше

приведенных в таблице №7.

Таблица №7.

|Частота вращения |Предельное допустимое содержание |

| |окиси углерода, объемная доля, % |

|nmin |1,5 |

|nпов |2,0 |

6.6. Результаты проверок автомобилей на содержание оксида углерода (II) в

отработавших газах автомобилей.

|№ |Дата |Модель автомобиля |Содержание СО в отработавших газах |

|п.п.|измерени| | |

| |я | | |

| | | |До регулировки |После регулировки |

| | | |nmin |nпов |nmin |nпов |

|1. |30.10.98|М 412 |8,0 |8,0 |1,5 |1,5 |

|2. |30.10.98|М 412 |3,0 |3,0 |1,5 |1,5 |

Страницы: 1, 2, 3