Отравление продуктами горения

Свинец

Свинец мягкий металл, который имеет 1 группу опасности. Отравление его соединениями занимает первое место по частоте среди всех соединений металлов . В бензине этот металл известен под названием тетраэтилсвинец. По сути это тот же металл, только растворенный в жидкости (металлоорганическое соединение). Тетраэтилсвинец до недавнего времени (в России до 2003 года ) использовался в качестве присадки в моторное топлива, повышающее его октановое число и препятствующее образованию детонации в цилиндрах двигателя. Этилированный бензин пожалуй самое большое зло человечества, его соединение находили буквально повсюду, в том числе и в костях, мозгу, нервных волокнах и т.д. организмов.

А все началось с Джона Рокфеллера, который в 1870 году основал фирму «Standard Oil» . В то время топливом для автомобилей являлся спирт, а бензин (в классическом его понимании) продавался в аптеках в качестве отбеливателия, Джон решил (после покорения рынка керосина — да, раньше вместо керосина использовали китовый жир), что вместо спирта для двигателей внутреннего сгорания нужно использовать его бензин. Но проблема заключалась в том, что тот бензин имел очень низкое октановое число и двигателя запускались с большим трудом (а тогда был только кривой стартер), а срок службы значительно снижался — двигатель работал неустойчиво и издавал стуки. Перед Джоном Рокфеллером встала непростая задача — повысить октановое число бензина. Именно тогда ему пришло на помощь изобретение Томоса Миджли — тетраэтисвинец. В 1916 году изобретатель Чарлз Кеттеринг объединился с молодым ученым Томосом. Вместе они собрали команду для поиска и исследования такой добавки в бензин, которая могла бы устранить шум и запах ДВС. Они перепробовали сотни различных веществ — присадка была изобретена 1921 году и чтобы не вызывать лишних вопросов у населения, имела короткое название «Ethyl». Двигатель на этилированном бензине работал ровно и шептал словно кошечка. Однако в последствии изобретатель тетраэтилсвинца отравился своим же изобретением, но выздоровел, чего не скажешь о его коллегах.

Отравление чистым тетраэтилсвинцом происходит очень быстро. Всего лишь чайная ложка, попавшая непосредственно на кожу, может убить. После впитывания в дерму, вещество проникает в мозг и через несколько недель вызывает симптомы, подобные бешенству: галлюцинации, тремор, дезориентацию и, наконец — смерть. Дети в 5 раз более чувствительны к свинцу чем взрослые, но они также более склонны испытывать неврологические проблемы, связанные с накоплением свинца в организме.

В 1983 году отделение Центра по контролю и профилактике заболеваний выявило «снижение уровня свинца в крови 1 к 1 со снижением свинца в бензине». При снижении продаж свинцового бензина на 50% уровень свинца в крови упал на 37%. Сегодня общеизвестно, что уровень свинца в крови выше 5 мкг/дл может привести к повреждениям в мозгу ребенка, увеличивая шанс расстройств внимания, низкого IQ, влияя на успеваемость и задерживая половое созревание. В середине 1980-х, Агентство по токсичным веществам подсчитало, что практически у 17% дошкольников уровень свинца в крови был выше 15 мкг/дл. Проблема была особенно острой в более бедных кварталах, странах и городах с высоким уровнем автомобилизации

В настоящее время от тетраэтилсвинца отказались практически все страны, в результате чего уровень свинца в крови американца упал до 0,858 мкг/дл, когда в 1975 году он равнялся 15 мкг/дл. Исследование 2002 года под номером PMC1240871 обнаружило, что из-за снижения свинца в окружающей среде к концу девяностых годов, уровень IQ среднего дошкольника вырос на пять баллов.

Теперь очередь за алюминием!

Оксиды серы

Оксиды серы образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе по механизму схожему с образованием СО.

Концентрацию токсичных компонентов в отработавших газах оценивают в объемных процентах, миллионных долях по объему – млн -1, (частей на мил­лион, 10000 ррm = 1% по объему) и реже в миллиграммах на 1 л отработавших газов.

Кроме отработавших газов, источниками загрязнения окружающей среды автомобилями с карбюраторными двигателями являются картерные газы (при отсутствии замкнутой вентиляции картера двигателя, а также испарение топлива из топливной системы.

Давление в картере бензинового двигателя, за исключением такта впуска, значительно меньше, чем в цилиндрах, поэтому часть топливовоздушной смеси и отработавших газов прорывается через неплотности цилиндропоршневой группы из камеры сгорания в картер. Здесь они смешиваются с па­рами масла и топлива, смываемого со стенок цилиндра холодного двигателя. Картерные газы разжижают масло, способствуют конденсации воды, старе­нию и загрязнению масла, повышают его кислотность.

В дизельном двигателе во время такта сжатия в картер прорывается чи­стый воздух, а при сгорании и расширении – отработавшие газы с концентрациями токсичных веществ, пропорциональными их концентрациям в цилинд­ре. В картерных газах дизеля основные токсичные компоненты – оксиды азота (45…80%) и альдегиды (до 30%). Максимальная токсичность картерных газов дизелей в 10 раз ниже, чем отработавших газов, поэтому доля картерных газов у дизеля не превышает 0,2…0,3% суммарного выброса токсичных веществ. Учитывая это, в автомобильных дизелях принудительную вентиляцию карте­ра обычно не применяют.

Основные источники топливных испарений – топливный бак и система питания. Более высокие температуры подкапотного пространства, обусловленные более нагруженными режимами работы двигателя и относительной стесненнос­тью моторного отсека автомобиля, вызывают значительные топливные испаре­ния из топливной системы при остановке горячего двигателя. Учитывая большой выброс углеводородный соединений в результате топливных испарений все производители автомобилей в настоящее время применяют специальные системы их улавливания.

Кроме углеводородов, поступающих из системы питания автомобилей, значительное загрязнение атмосферы летучими углеводородами автомобиль­ного топлива происходит при заправке автомобилей (в среднем 1,4 г СН на 1 л заливаемого топлива). Испарения вызывают также физические изменения в самих бензинах: вследствие изменения фракционного состава повышается их плотность, ухудшаются пусковые качества, снижается октановое число бен­зинов термического крекинга и прямой перегонки нефти. У дизельных автомо­билей топливные испарения практически отсутствуют вследствие малой ис­паряемости дизельного топлива и герметичности топливной системы дизеля.

Оценка уровня загрязнения атмосферы производится сопоставлением измеренной и предельно допустимой концентрации (ПДК). Значения ПДК устанавливаются для различных токсичных веществ при постоянном, среднесуточном и разовом действиях. В таблице приведены среднесуточные значения ПДК для некоторых токсичных веществ.

Таблица. Допустимые концентрации токсичных веществ

Вещество	Содержание мг/м3
Оксиды азота	NO	0,06
NOx	0,1
Соединения свинца	Pb	0,0003
Pb(NO3)2	0,0003
Оксид серы, SO2	0,2
Оксид углерода, СО	3
Углерод, (сажа)	0,05
Бенз (а) пирен, С20Н12	0,000001
Бензин, С	1,5

По данным исследований, легковой автомобиль при среднегодовом про­беге 15 тыс. км «вдыхает» 4,35 т кислорода и «выдыхает» 3,25 т углекислого газа, 0,8 т оксида углерода, 0,2 т углеводородов, 0,04 т оксидов азота. В отли­чие от промышленных предприятий, выброс которых концентрируется в опре­деленной зоне, автомобиль рассеивает продукты неполного сгорания топлива практически по всей территории городов, причем непосредственно в призем­ном слое атмосферы.

Удельный вес загрязнений автомобилями в крупных городах достигает больших значений.

Таблица. Доля автомобильного транспорта в общем загрязнении атмосферы в крупнейших городах мира, %

Город	Оксид углерода	Углеводороды	Оксиды азота
Мадрид Стокгольм Токио Торонто Лос-Анджелес Нью-Йорк Москва Санкт-Петербург	95 99 95 98 98 97 96 88	90 93 95 69 66 63 65 79	35 53 33 19 72 31 33 32

Токсичные компоненты отработавших газов и испарения из топливной системы отрицательно воздействуют на организм человека. Степень воздей­ствия зависит от их концентраций в атмосфере, состояния человека и его ин­дивидуальных особенностей.

Причины отравления организма человека бензином

Большинство людей контактируют только с бензином и парами бензина на АЗС или при использовании газонокосилки; люди, работающие с оборудованием, подвержены повышенному риску возникновения проблем со здоровьем, по причине ежедневного воздействия бензина, паров бензина или других видов топлива, таких как дизельное топливо и керосин.

Примерами таких рабочих мест являются

• работники АЗС
• гаражники и механики
• работники нефтепроводов
• рабочие морских погрузочных доков и балкерных погрузочных терминалов
• лица, обслуживающие и демонтирующие подземные резервуары для хранения газа
• водители бензиновых грузовиков
• рабочие, которые выявляют и устраняют утечки и утечки газа.
• рабочие газоперерабатывающего завода
• фермеры
• газонокосилки
• работники пунктов сбора пошлин
• горняки и железнодорожники
• люди, которые управляют тяжелой техникой.

Со временем газопроводы и резервуары могут пропускать небольшое количество бензина в подземные воды.

Обычные процессы очистки обычно удаляют эти следы бензина, но некоторые люди иногда могут контактировать с загрязненной водой. К ним относятся те, кто использует воду из колодцев для питья, купания или и то, и другое.

У детей больше шансов испытать серьезные побочные эффекты от бензина, потому что они сами по себе:

• поглощают больше паров бензина за счет большей площади поверхности в легких
• обычно короче, чем у взрослых, и концентрации паров выше по отношению к грунту.
• с большей вероятностью случайно проглотят токсины.
• не распознают признаков воздействия или запахов, а также могут быть обнаружены взрослыми.

Последствия хронического воздействия бензина на организм человека

Хроническое воздействие бензина или паров бензина может привести к необратимым последствиям, повреждению органов, коме или смерти.

Ученые связывают постоянное воздействие паров бензина в течение 2 лет с раком печени и почек в исследованиях на животных. Однако в настоящее время нет достаточных научных доказательств того, что воздействие паров бензина вызывает эти раковые заболевания у людей.

Хроническое вдыхание бензина, например, вдыхание паров бензина, может вызвать широкий спектр симптомов, включая внезапную смерть.

Симптомы хронического злоупотребления бензином включают в себя:

• раздражительность
• нарушенная походка при ходьбе
• потеря памяти
• тошнота
• толчки
• непроизвольные движения глаз
• припадки
• мышечные спазмы
• галлюцинации
• изменённое зрение
• растерянность
• сонливость
• бессонница
• плохой аппетит

Со временем хроническое злоупотребление бензином может привести к возникновению более серьезных, а иногда и постоянных проблем со здоровьем, таких как

• заболевание почек
• нервные расстройства
• заболевание мозга
• мышечная дегенерация
• поведенческие и интеллектуальные вызовы

Длительный контакт кожи с бензином может повлиять на естественные защитные слои кожи. Это повреждение может привести к отслаиванию и растрескиванию кожи, что в тяжелых случаях может привести к образованию рубцов.

Хроническое или сильное воздействие топливных продуктов, изготовленных из бензина, таких как дизельное топливо и бензин, может также вызывать серьезные медицинские осложнения, включая несколько видов рака и повреждения органов.

Продукты горения пластика

Опасность отравления при сжигании пластмассовых изделий зависит от их производственной технологии, состава, температуры плавления.

Отравления продуктами горения при пожаре жилых помещений, автомобилей напрямую связано с термической деструкцией изделий из пластмассы. Проникая через дыхательные пути, слизистую оболочку продукты горения влияют на витальные (жизненно важные) функции организма человека.

Полиэтилентерефталат (ПЭТ)

Такой вид пластмассы применяют при производстве упаковки бутилированной воды, соков, соусов. При горении или плавлении ПЭТ может высвобождаться сурьма и другие вещества канцерогенного действия.

Пыль и пары соединений сурьмы, проникая через дыхательные пути, вызывают носовые кровотечения, «сурьмяную лихорадку» — профессиональное заболевание работников металлургической промышленности, пневмосклероз — замещение лёгочной ткани соединительной.

Токсичное вещество способно накапливаться в органах. Основные депо в организме человека — щитовидная железа, печень, селезёнка, костная ткань, эритроциты.

Полиэтилен высокого и низкого давления — ПВД и ПНД

Продукцию, изготовленную из ПВД, можно встретить в быту. Из него делают пищевую плёнку и контейнеры, продуктовые сумки, мусорные пакеты. Полиэтилен высокого давления применяют для изготовления кнопок в приборах. Его температура плавление достигает порядка 90 °C. При сжигании, ПВД выделяет лишь углекислый газ и воду.

Из полиэтилена низкого давления изготавливают флаконы для косметических и моющих средств, канистры для моторных масел. При нагревании ПНД свыше 140 °C, возможно, выделение в воздух формальдегида, ацетальдегид и окиси углерода. Формальдегид способен вызывать поражения кожи, конъюнктивиты. При длительной интоксикации появляются признаки расстройства центральной нервной системы — головные боли, слабость, нарушения сна. Ацетальдегид при остром отравлении может вызвать угнетение сознания, развитие отёка лёгких.

Поливинилхлорид (ПВХ)

Благодаря своей устойчивости ко многим реагентам, эта разновидность пластмассы используется в строительстве домов, изготовлении предметов быта. ПВХ применяют при производстве линолеума, оконных профилей, натяжных потолков, сайдинга, изоляции проводов. Не обходятся без этого материала и современные автомобили — из поливинилхлорида выполнены приборные панели, подлокотники, ручки, держатели стаканов.

Продуктами горения этого вида полиэтилена являются хлористый водород и окись углерода — угарный газ.

Хлористый водород — это бесцветный газ с резким запахом. Попадая в дыхательные пути, он вызывает жжение, кашель, одышку. При высоких концентрациях развивается ларингоспазм (смыкание голосовых связок), отёк лёгких (острая левожелудочковая недостаточность). При попадании хлористого водорода в глаза появляются признаки конъюнктивита.

Полистирол (ПС)

Используются при производстве фасовочных коробок для куриных яиц, сандвич панелей, потолочной декоративной плитки, одноразовых шприцев. Продукты горения полистирола могут содержать пары стирола, бензола, толуола, оксида углерода.

Пары ПС проникают через дыхательные пути и вызывают раздражение слизистой оболочки с развитием острых и хронических заболеваний. При длительном воздействии продуктами горения полистирола у человека нарушаются функции центральной и периферической нервной системы, печени, почек, органов кроветворения, желудочно-кишечного тракта. У женщин стирол вызывает дисфункцию репродуктивных органов.

Методы добычи топлива

Процесс перекачивания нефти на российских нефтеперерабатывающих фабриках – трудоемкий и дорогой, при этом итоговая продукция не соответствует экологическим нормам Евросоюза. Вот почему топливо в России очень дорогое.

Для улучшения его свойств применяются разные методы, но все это сказывается на стоимости. «Черное золото» из Азербайджана и Персидского залива имеет в составе минимальное число тяжелых веществ, соответственно, и изготовление бензина из нее выходит дешевле.

Такой метод получения был не самым дешевым и безопасным, так как все тяжелые компоненты из нефти попадали в воздух вместе с выхлопными газами автомобиля. В них было огромное число свинца и парафинов, из-за этого страдала окружающая среда и двигатели машин того времени.

Позже были найдены новые методы добычи топлива – крекинг и риформинг. Все эти химические процессы долго описывать, но примерно это выглядит так. Углеводороды – это самые длинные молекулы, главными компонентами которых считаются кислород и углерод.

Читать также:

По какой формуле рассчитывают перевод бензина?

Во время разогревания нефти соединения этих молекул разрываются, и формируются более легкие углеводороды. Почти все группы нефти применяются, а не выбрасываются, как в начале прошлого века. Перекачивая нефть методом крекинга, мы получаем горючее, дизельное топливо, моторные масла. Из перекаченных отходов получается мазут, масла для моторов с высокой вязкостью.

Риформинг является более совершенным процессом перекачивания нефти, в результате которого можно получать бензин с более высокой октановой величиной, и устранение из конечного продукта всех тяжелых компонентов.

Чем чище топливо становится после всех этих процессов перекачивания, тем меньше токсичных веществ присутствует в выхлопных газах. Также при изготовлении топлива почти нет отходов, то есть, все составляющие нефти применяются по назначению.

Основа марки бензина — октановое число

Октановое число — это безразмерный и относительный показатель детонационной стойкости топлива. Чем выше ОЧ, тем топливо больше сопротивляется детонации. В группе АИ различают 4 марки бензина, различающиеся составом, свойствами и октановыми числами. Бензин марки АИ-95 менее качественный по сравнению с АИ-98.

Эталонами для определения октанового числа являются 2 предельных углеводорода:

• изооктан (2,2,4-триметилпентан) — вещество, которое даже при высокой степени сжатия практически не самовоспламеняется. Его октановое число принято за единицу или 100%;
• н-гептан, который хорошо взрывается и имеет минимальное октановое число, равное 0.

Если первого 92%, а второго 8%, получается бензин АИ-92.

Суть термина более понятна, если рассматривать такт сжатия поршнем топливно-воздушной смеси. В этот момент смесь, находящаяся под давлением, может самостоятельно воспламениться еще до попадания в нее искры от свечи зажигания. Промежуточные перекисные соединения, которые накапливаются в верхней части цилиндра провоцируют взрыв. При этом пламя начинает распространяться с огромной скоростью (до 2500 м/с). В результате многократного отражения ударной волны возникает вибрация, появляется характерный металлический стук и шум. Собственно это явление и называется детонацией.

Долгое время в качестве антидетонатора использовался тетраэтилсвинец. Сегодня этилированный бензин не используется по причине чрезвычайной токсичности, а ОЧ повышают другими антидетонационными присадками.

В бак автомобиля следует заливать марку бензина, рекомендуемую производителем. Высокооктановый продукт вреда транспортному средству не нанесет. Наоборот, при медленной скорости горения топлива повышается его КПД, экономичность, отдача двигателя и другие важные показатели. Кроме этого, у качественного бензина более стабильный состав и свойства, а также менее токсичные продукты горения. В современных авто, комплектованных ЭБУ, настройки корректируются в зависимости от ОЧ и качества горючего.

Вот и получается, что для атмосферного мотора в бак следует залить топливо марки АИ-95, но АИ-92 тоже допускается. Если в основу брать степень сжатия, то при показателях ниже 10 подойдет АИ-92, а если выше, то только АИ-95. Турбированные двигатели требуют только Экстра АИ-95 или АИ-98, но никак не 92-й бензин.

Подводя итог, следует отметить, что не получится сохранить двигатель и сэкономить на бензине. Только качественный продукт, купленный на сертифицированной заправке, может гарантировать долголетие «железному коню» и спокойную жизнь его владельцу.

Токсичность дизельных двигателей

Концентрация ряда вредных веществ в выбросах дизельных агрегатов ниже, чем у бензиновых моторов. Но это не является свидетельством большей экологической чистоты. По уровню концентрации окислов азота и серы дизельные двигатели уступают бензиновым. За счет принудительного нагнетания воздуха создаётся избыток кислорода при горении смеси. Под воздействием высокой температуры и давления это способствует образованию большого количества окиси азота с двуокисью серы.

Объёмное содержание вредных веществ в отработанных газах дизельных ДВС составляет (%):

• Окись углерода (СО) – 0,01 – 0,5.
• Окись, двуокись азота (NО, NO₂) – 0,001 – 0,4.
• Двуокись серы (SO₂) – 0,0 – 0,03.
• Сажа – 0,01 – 1,1.
• Не догоревшие углеводороды (С_хН_у) – 0,009 – 0,5.
• Альдегиды – 0,01 – 0,09.
• Бензапирен – до 0,01.

С картерными газами в атмосферу поступает до 6% СО, СН и NO (по 2% от общего количества выбросов). Испаряемость дизельного топлива ниже, чем у бензина. В виде паров в окружающую среду поступает не более 8% СН. Процентное содержание NO и NO₂ в отработанных газах дизеля не велико, но массовая доля этих токсинов выше, чем у бензинового мотора. Хуже обстоят дела по показателям выброса сажи, сернистых соединений.

Сажа негативно влияет на окружающую среду. Попадание сажи в организм человека сопровождается сильным раздражением органов дыхания. Взвешенные частицы сажи снижают видимость на автодорогах, оседают на поверхностях транспортных средств, на коже человека, перенося на себе углеводородные канцерогены.

Двуокись серы, поступая с отработанными газами в воздух, превращается в SO₃ (сернистый ангидрид). Химическая реакция с парами воды преобразует ангидрид в серную кислоту. Кислота наносит огромный вред растениям, животным, здоровью человека. Усиливает процессы коррозии металлов.

Сезонный бензин

Среди водителей имеет хождение стойкий миф о том, что в сильные холода (минус 20 градусов и ниже) следует заливать в бензобак бензин с более низким, на одну ступень, чем рекомендовано, октановым числом. Например, АИ-92 вместо «родного» АИ-95.Чем мотивируют? Более низкой температурой воспламенения, а значит – его надёжностью загораться в цилиндрах двигателя в сильный мороз.

Ну, хорошо. Залили вы 10 литров АИ-92 вместо рекомендованного АИ-95 при холоде на улице в минус 20. А в течение дня мороз спал до минус 10, свойства бензина другие, отличающиеся от расчётных – и зазвенели клапана и цилиндры от «вдруг» возникшей детонации! Замена мотора потом обойдётся несопоставимо дороже копеечной экономии.

Тем более, что такую замену можно делать, если в инструкции по эксплуатации вашей машины прямо сказано, что такая замена топлива на с более низким октановым числом вообще допустима.

Мало кто знает, что все крупные компании производят бензин в зависимости от времени года, так существует зимний и летний его состав, именно для целей более надежной работы двигателя в разные времена года.

Так что, выбирая топливо для зимних поездок, стоит обратить внимание не на октановое число, а на такой показатель, как «давление насыщенных паров» — ДНП, измеряемого в килопаскалях (кПа). Чем выше ДНП, тем лучше воспламеняемость воздушно-бензиновой смеси

Обычный, «летний», бензин, превращается в «зимний» добавлением бутана. Если технология смешивания произведена верно, на выходе получится легко воспламеняемая в морозы смесь.

Но многие ли заправочные станции заморачиваются такой заботой о потребителе? Крупные, брендовые – да. Удар по их престижу может обернуться многомиллионными убытками, особенно, если после грамотной экспертизы и распиаренной в СМИ историей автомобилист докажет убытки по вине автозаправочного гиганта. С мелких же производителей, зачастую, взятки гладки. Закроют его керосиновую лавочку – он возродится под другим названием и под другой фамилией. Любимой тёщи, например. А теперь представьте такую же манипуляцию с названием и сменой фактического владельца у бренда «Лукойл»?

Профилактика

Основные профилактические меры в борьбе с отравлениями нефтепродуктом направлены в основном на соблюдение техники безопасности как на предприятиях, АЗС, так и дома в быту. Необходимо обеспечить хорошую вентиляцию/проветривание рабочего пространства, использовать средства индивидуальной защиты (перчатки, защитный костюм, противогаз). Лицам, постоянно работающим с бензином, рекомендовано чаще проветривать и стирать рабочую одежду, а также проходить регулярные медицинские осмотры. При обнаружении симптомов хронического отравления рекомендуется покинуть вредную работу либо временно от нее отстраниться.

С трудными подростками необходимо быть бдительными и в случае чего обращаться за квалифицированной медицинской помощью. Все емкости с токсическими веществами нужно хранить подальше от детей.

Не рекомендуется держать дома этилированный бензин, а также применять химическое вещество для различных бытовых целей.

Уважаемые читатели сайта 1MedHelp, если у вас остались вопросы по этой теме – мы с радостью на них ответим. Оставляйте свои отзывы, комментарии, делитесь историями как вы пережили подобное отравление и успешно справились с последствиями! Ваш жизненный опыт может пригодиться другим читателям.