Реферат: Свинец и экология
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 колики, острая форма отказа почек, поражение мозга (особенно у детей). В тяжелых случаях – смерть через несколько дней. | Ощущение слабости, отсутствие аппетита, быстрая утомляемость, нервозность, дрожь, дурнота, головная боль, нарушение функций 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.