Kāpēc svins tiek pievienots benzīnam

2024 Autors: Sherilyn Boyd | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 09:37

"Tetraetilēna svins" tika izmantots agrīnās modeļa automašīnās, lai palīdzētu samazināt motoru klauvē, paaugstināt oktānskaitļus un palīdzētu nomainīt vārsta sēdekļus motorā. Ņemot vērā bažas par gaisa piesārņojumu un veselības apdraudējumiem, šāda veida gāze tika pakāpeniski izbeigta, sākot no 1970. gadu beigām, un 1995. gadā ASV visās autotransporta nozarēs tika aizliegta.

Lai detalizētāk izskaidrotu, kāpēc benzīnam pievieno svinu, ir nepieciešams nedaudz vairāk izprast benzīnu un kādas īpašības padara to par labu degvielas materiālu automašīnu motoros. Pati benzīns ir jēlnaftas produkts, kas izgatavots no oglekļa atomiem, kas savienoti kopā oglekļa ķēdēs. Dažādu ķēžu garums rada dažādu degvielu. Piemēram, metānam ir viens oglekļa atoms, propanam ir trīs, un oktāna skaitā ir astoņi oglekļa atomi, kas ir sakabināti. Šīm ķēdēm ir īpašības, kas dažādos apstākļos izturas atšķirīgi; Piemēram, tādas īpašības kā viršanas temperatūra un aizdegšanās temperatūra var ievērojami atšķirties. Tā kā degviela tiek saspiesta motora cilindrā, tā uzsilst. Ja degviela kompresijas laikā sasniedz aizdedzes temperatūru, tas automātiski aizdegas nepareizā laikā. Tas izraisa jaudas zudumu un dzinēja bojājumus. Tādi kurināmie kā heptāns (kam kopā ir 7 oglekļa atomi) var aizdegties zem ļoti mazas kompresijas. Tomēr oktāns ļoti labi apstrādā kompresiju.

Jo lielāka ir spiede cilindros, ko var ražot automašīnas motors, jo lielāka ir jauda, ko tā var izkļūt no katra virzuļa gājiena. Tādēļ ir vajadzīgs degvielas veids, kas spēj nodrošināt lielāku kompresiju bez automātiskas aizdedzes. Jo augstāks ir oktānskaitlis, jo lielāka kompresija, ko degviela var apstrādāt. Oktāna skaitlis 87 nozīmē, ka kurināmais ir 87% oktāna un 13% heptāna maisījums vai kurināmo vai piedevu maisījums, kam ir tāds pats rezultāts kā 87/13.

1919. gadā Dayton Metal Products Co. apvienojās ar General Motors. Viņi veidoja pētniecības nodaļu, kas risināja divas problēmas: vajadzība pēc augsta kompresijas dzinējiem un nepietiekama degvielas piegāde, kas tos darbinātu. 1921. gada 9. decembrī ķīmiķi, kuru vadīja Charles F. Kettering un viņa asistenti Thomas Midgley un T.A. Boyd pievienoja tetraetilēna vidi degvielai laboratorijas dzinējā. Jebkurš pašreizējais klauvē, ko izraisīja degvielas automātiska aizdedzināšana, saspiežot aiz tās aizdedzes temperatūras, pilnībā tika izslēgta. Visu laiku visās automašīnās šis dzinējs bija pakļauts, tāpēc izpētes komanda bija ļoti apmierināta. Laika gaitā citi ražotāji konstatēja, ka, pievienojot degvielu, tie varētu būtiski uzlabot gāzu oktānskaitli. Tas ļāva viņiem ražot daudz lētākas degvielas kategorijas un joprojām uztur vajadzīgos oktāna rādītājus, kas vajadzīgi automašīnas dzinējiem.

Vēl viens ieguvums, kas kļuva zināms laika gaitā, bija tas, ka tetraetilēna svins neļāva priekšlaicīgi nomainīt vārsta sēdekļus. Izplūdes vārsti, agrīnā modeļa automašīnās, kas bija pakļauti dzinēja klauvē, parasti bija tādi, lai iegūtu mikro-metinātas šuves, kuras tiktu atdalītas atverē. Tas noveda pie nepatīkamiem vārstu krēsliem un priekšlaicīgas bojājumiem. Svins palīdzēja dega aizdegties tikai tad, kad tas bija piemērots jaudas gājienam, tādējādi palīdzot novērst izplūdes vārsta nodilumu.

Tetraetilēna svina problēmas bija zināmas pat pirms lielāko naftas uzņēmumu sāka to izmantot. 1922. gadā, kad plānoja ražot svinu saturošu benzīnu, Thomas Midgley saņēma vēstuli no vācu zinātnieka Charlesa Klausa, norādot svinu: "tas ir rāpojošs un ļaundarisks inde", un brīdināja, ka viņš ir nogalinājis citu zinātnieku. Šķiet, ka neuzskatīja, ka Midlijs, kurš plānošanas posmā pats nokāpa ar svina saindēšanos. Atgūstot Maiami, Midgli rakstīja naftas rūpniecības inženierim, ka publiska saindēšanās bija "gandrīz neiespējama, jo neviens no viņiem atkal nesaņems rokās benzīnu saturošu svinu …". Citu opozīciju līderim nāca sabiedrības veselības dienesta laboratorijas direktors ( Daļa no ASV Veselības un Cilvēktiesību departamenta), kurš rakstīja galvenajam ķirurgam, norādot svina, bija "nopietna draudi sabiedrības veselībai".

Neskatoties uz brīdinājumiem, ražošana ar svinu saturošā benzīna sākās 1923. gadā. Darba ņēmējiem nevajadzēja ilgi sākt cīnīties, lai izraisītu saindēšanos. DuPont rūpnīcā Deepwater Ņūdžersijas darba ņēmēji sāka krist kā domino. 1923. gada rudenī nomira viens darbinieks. Trīs nomira 1924. gada vasarā, bet vēl 1925. gada ziemā. Neskatoties uz to, publiskā diskusija netika sākta, kamēr pieci darbinieki nomira un četrpadsmit četri tika hospitalizēti 1924. gada oktobrī Standarta eļļu rūpnīca Bayway NJ.

Sabiedrības veselības dienests rīkoja konferenci 1925. gadā, lai risinātu etilēta benzīna problēmu. Kā jūs varētu sagaidīt, Kettering liecināja par svina lietošanu, norādot, ka naftas uzņēmumi varētu ražot alkohola degvielu, kam bija priekšrocības, ko nodrošināja svins, tomēr apjomi, kas nepieciešami, lai piegādātu pieaugošu degvielas izsalkumu sabiedrību, nevarētu izpildīt. Alisa Hamiltona no Hārvardas universitātes cīnījās pret svina benzīna atbalstītājiem un apliecināja, ka šāda veida kurināmais ir bīstams cilvēkiem un videi. Galu galā Sabiedrības veselības dienests atļāva svina benzīnam palikt tirgū.

1974. gadā, kad vides apdraudējumi sāka kļūt pārsvarā acīmredzami, EPA (Vides aizsardzības aģentūra) paziņoja par plānoto posmu no svina satura benzīnā. Viens no veidiem, kā ražotāji izpildīja šos un citus emisijas standartus, bija izmantot katalītisko neitralizatoru. Katalītiskie konverteri izmanto ķīmisku reakciju, lai mainītu piesārņotājus, piemēram, oglekļa monoksīdu un citus kaitīgus ogļūdeņražus, oglekļa dioksīdam, slāpeklim un ūdenim. Tetraetila svins apgrūtinātu šos pārveidotājus, padarot tos neīstenojamu. Tādējādi bezsvina benzīns kļuva par izvēlētu degvielu jebkurai automašīnai ar katalītisko neitralizatoru.

EPA prasības, emisijas kontroles mehānismi uz automašīnām un citu oktāna palielināšanas alternatīvu parādīšanās izteica plašu svina benzīna izmantošanu. Ražotāji drīz atklāja, ka automašīnas vairs nevarētu rīkoties ar šādu degvielu; sabiedrības tolerance pret vides un veselības apdraudējumiem to neļautu; un tas kļuva par pārmērīgu cenu, lai turpinātu to ražot. 1996. gada 1. janvārī Clean Air Act pilnībā aizliedza izmantot svinu saturošu degvielu jebkuram autotransporta līdzeklim. Ja jūs atradīsiet, ka jūsu automašīnā ir svinu saturošs benzīns, jums var piemērot 10 000 dolāru naudas sodu.

Tas nav pilnībā atbrīvojies no svina benzīna. Jums joprojām ir atļauts izmantot to bezceļu transportlīdzekļiem, lidmašīnām, sacīkšu automobiļiem, lauksaimniecības aprīkojumu un kuģu dzinējiem Amerikas Savienotajās Valstīs.

Bonus fakti:

• Tā kā svina benzīna aizliegums lielākajai daļai lietojumu Amerikas Savienotajās Valstīs, vidējais svina līmenis amerikāņu asinīs ir samazinājies par vairāk nekā 75%. Tas ir īpaši svarīgi, jo svina negatīvā ietekme, ievadot cilvēka organismā, ir tālejoša, ļoti smaga un potenciāli pastāvīga. Svins pussabrukšanas periods ķermenī ir arī diezgan ilgs nedēļas asinīs, mēnešos mīkstos audos un gados jūsu kaulos. Turklāt, atšķirībā no daudziem citiem indēm, saskaņā ar slimību kontroles un profilakses centriem, "nav konstatēts drošs asinsspiediena līmenis".
• 1985. gadā EPA novērtēja, ka vairāk nekā 5000 amerikāņu katru gadu nomira no sirds slimībām, ko izraisa saindēšanās ar svinu.
• 1988. gadā Amerikas Savienotajām Valstīm Ziņojums par Toksisko vielu un slimību reģistrācijas aģentūru kongresam tika piešķirts par bērnu saindēšanās ar svinu Amerikas Savienotajās Valstīs. Tajā tika secināts, ka katru gadu no 1970. līdz 1987.gadam, kad EPN ir izbeigusi svina izmantošanu benzīnā, 2 miljoniem bērnu gadā tika samazināts asinsrades līmenis līdz toksiskam līmenim. Pārskats lēsts, ka no 1927. līdz 1987.gadam 68 miljoniem bērnu bija toksiski pakļauti svina no svinu saturoša benzīna.
• Tā kā svins ir dabiski sastopams smagais metāls, tas atšķirībā no kancerogēniem, piemēram, pesticīdiem, atkritumeļļām un radioaktīviem materiāliem, laika gaitā nesabojās. Tas iztvaikojas vai izzūd.
• Tikai tādēļ, ka, šķiet, ir vesels, nenozīmē, ka Jums nav augsta līmeņa svina asinīs. Pazīmes un simptomi parasti neuzrāda sevi, kamēr svina uzkrāšanās nav sasniegusi bīstamas vielas. Šīs pazīmes un simptomi ir: paaugstināts asinsspiediens, garīgās darbības traucējumi, sāpes, nejutīgums un ekstremitāšu tirings, muskuļu vājums, galvassāpes, sāpes vēderā, atmiņas zudums, garastāvokļa traucējumi, spermatozoīdu skaita samazināšanās, spermatozoīdas darbības traucējumi un spontāns aborts vai priekšlaicīgas dzemdības grūtniecēm.
• Ārstēšana saindēšanās ar svinu sastāv no simptomu ārstēšanas un Dimercaptosuccinic acid, kas ir organisko sērskābju savienojums, vai Dimercaprol, kas pazīstams arī kā britu anti-lewisite.
• 2011. gada 27. oktobrī Apvienoto Nāciju Organizācijas Vides programma paziņoja, ka līdz 2013. gadam tiks likvidēta svina benzīna izmantošana visā pasaulē. Svina benzīna izmantošana joprojām ir atļauta 6 valstīs. Šīs valstis ir Afganistāna, Alžīrija, Irāka, Ziemeļkoreja, Mjanma un Jemena. U.N. palīdz tām valstīm pakāpeniski izbeigt tās izmantošanu.