Strefa alienacji grzybów • Arkady Kuramshin • Zadania naukowo-popularne w "Elementach" • Chemia, biologia

Strefa Mushroom

Zadanie

Rospotrebnadzor zaleca: "Zbieraj grzyby z dala od dróg, autostrad, poza obszarami zaludnionymi, w ekologicznie czystych obszarach." Nie zaleca się zbierania grzybów bliżej niż 500 metrów od niezbyt obciążonych dróg lokalnych i mniej niż 1000 metrów od dużych dróg o dużym natężeniu ruchu (jeżeli las jest bardzo gęsty i bez polan, te odległości można zmniejszyć o połowę), i nie ma znaczenia, czy droga jest obecnie wykorzystywana czy opuszczona . Podobnie jest w przypadku lotnisk – nawet małych samolotów, nawet długo opuszczonych: nie należy zbierać grzybów bliżej niż kilkaset metrów od nich. Ale dla kolei strefa "alienacji grzybów" jest znacznie mniejsza – tylko 50 metrów od linii kolejowej. Ta sama zasada obowiązuje również w przypadku nowych dróg oddawanych do eksploatacji po 1 lipca 2003 r .: bezpieczne jest zbieranie grzybów w odległości zaledwie 50 metrów od drogi. Wytłumaczco jest przyczyną takiej różnicy w normach sanitarnych dla różnych typów dróg i różnych rodzajów transportu.


Wskazówka 1

Czy silniki, śmigła i śmigła napędzane silnikiem, olejem napędowym lub śmigłowcem różnią się pod względem działania? Czy potrzebują innego lub tego samego paliwa?


Wskazówka 2

Zwrot "Grzyby pochłaniają składniki spalin" jest dość powszechny. Jak zmieniać skład spalin z silników samochodowych, lotniczych i diesla.


Wskazówka 3

Pamiętaj, że pochodne jakich pierwiastków są najtrudniejsze do połączenia w obiegu substancji w naturze i w rezultacie są gorzej wydalane z organizmu.


Rozwiązanie

Zwykle niebezpieczeństwo zbierania grzybów w pobliżu dróg wyjaśnione jest w kategoriach ogólnych: "kiedy pali się paliwo, substancje, które mogą mieć działanie rakotwórcze, mutagenne i toksyczne na organizm ludzki, dostają się do powietrza i gleby z gazami spalinowymi."

Z warunków problemu można zrozumieć, że substancje, które wchodzą (lub spadają) do środowiska, a raczej do gleby (rosnące ciało owocu grzyba gromadzi niebezpieczne substancje z gleby), z gazami spalinowymi z samochodów, śmigieł i śmigłowców są bardziej niebezpieczne dla ciała niż substancje z gazów spalinowych z lokomotyw kolejowych. Taka różnica jest spowodowana, jak łatwo się domyślić, przy użyciu różnych typów silników i różnych paliw.

Śrubowe silniki lotnicze i większość samochodów to silniki spalinowe z silnikiem benzynowym, w których wstępnie sprężona mieszanka paliwowo-powietrzna jest zapalana przez iskrę elektryczną.Ważne jest, aby ta mieszanina była dobrze skompresowana, ale nie wybuchła przedwcześnie (z powodu kompresji i wysokich temperatur). Ta właściwość nazywa się paliwem odpornym na detonację. Czysta benzyna – frakcja oleju otrzymywana podczas destylacji – nie nadaje się jako paliwo do silnika benzynowego. Aby poprawić właściwości przeciwstukowe, benzynę można modyfikować chemicznie i / lub dodawać do niej za pomocą dodatków przeciwstukowych.

Silniki lokomotyw spalinowych to głównie silniki wysokoprężne i działają w wyniku samozapłonu paliwa rozpylanego w komorze spalania w wyniku działania ogrzanego powietrza podczas sprężania. Silniki wysokoprężne są bardziej "wszystkożerne": jako paliwo można stosować praktycznie wszystkie ciężkie frakcje oleju rektyfikacyjnego z nafty do oleju opałowego, a nawet ropy naftowej, a także olej rzepakowy, zużyty olej kuchenny itp. Ponadto wszystkie te rodzaje oleju napędowego są odpowiednie -lub modyfikację.

Dla kompletności należy dodać, że w "dużym lotnictwie" stosowane są głównie silniki odrzutowe nafty, ale nie ma to znaczenia dla rozwiązania problemu – strefa bezpieczeństwa lotniska jest zwykle dość duża, więc nie pasuje do grzybów bardzo blisko nich.

Każde paliwo otrzymywane z ropy naftowej jest mieszaniną składającą się głównie z nasyconych i aromatycznych węglowodorów. Jedyna różnica tkwi w szczegółach: na przykład w serii benzyny – nafta – olej opałowy wzrasta masa cząsteczkowa i temperatura wrzenia węglowodorów.

Jeżeli porównamy średni skład gazów spalinowych z nowoczesnych silników benzynowych i wysokoprężnych, widzimy, że nie ma zasadniczych różnic w zawartości szkodliwych substancji emitowanych przez każdy z silników. Poniżej znajduje się tabela z artykułu Gazy wydechowe. Zawiera jednak dane dla silników samochodów z silnikiem Diesla, ale silniki Diesla lokomotyw spalinowych działają na tej samej zasadzie, co pojazdy samochodowe, dlatego też względny skład gazów spalinowych będzie bardzo blisko, jeśli nie identyczny.

Komponenty
spaliny
Silniki
Petrol AutomotiveDiesel
Azot, vol.%74-7776-78
Oxygen, vol.%0,3-8,02,0-18,0
Woda (opary), vol.%3,0-5,50,5-4,0
Dwutlenek węgla,% obj.0,0-16,01,0-10,0
Tlenek węgla,% objętości0,1-5,00,01-0,5
Tlenki azotu,% obj.0,0-0,80,0002-0,5
Węglowodory, vol.%0,2-3,00,09-0,5
Aldehydy, vol.%0,0-0,20,001-0,009
Sadza, g / m30,0-0,040,01-1,1
Benzopiren, g / m310-20×10−610×10−6

Toksyczne i mutagenne składniki gazów spalinowych obejmują produkty niecałkowitego spalania paliw węglowodorowych – tlenku węgla (tlenku węgla), węglowodorów, aldehydów, sadzy i benzopirenu, a także tlenków azotu powstających podczas spalania.Spośród nich tylko węglowodory, sadza i benzoterreny mają szansę gromadzić się w glebie, a reszta jest niebezpieczna tylko przy bezpośrednim wdychaniu spalin. W dłuższej perspektywie tlenek węgla miesza się z atmosferą i będzie powoli utleniany do dwutlenku węgla, tlenki azotu lub produkty ich reakcji z wodą – kwasami azotowymi i azotowymi oraz ich solami – zostaną wchłonięte przez rośliny, aldehydy zostaną utlenione do alkoholi, które zostaną wchłonięte przez mikroorganizmy i gazowe węglowodory (metan, etan, propan i butany) będą również uwalniane do atmosfery i będą zaangażowane w procesy chemiczne tam, a nie w glebę.

Porównanie gazów wydechowych silników wysokoprężnych i benzynowych pokazuje, że niewiele różnią się one od "wzbogacenia" gleby niebezpiecznymi substancjami: benzastreny są w przybliżeniu takie same, silnik wysokoprężny emituje więcej sadzy, ale samochód benzynowy produkuje więcej węglowodorów. W rzeczywistości to brak znaczących różnic spowodował, że dla nowych dróg i kolei "normy sanitarne" dotyczące zbierania grzybów są takie same.

Ryc. 2 Plakat "Uwaga na zatrute benzyną" i podobne plakaty ostrzegające przed niebezpieczeństwem związanym z benzyną ołowiowąsłużyły do ​​spędzania czasu na stacjach benzynowych. Artyści V.V. Danilov, D.A. Dmitriev, 1956. Zdjęcie z litfund.ru

Okazuje się, że stół nie wskazuje przyczyny większego zagrożenia dróg. Jest to jednak logiczne, ponieważ najniebezpieczniejsze substancje w glebie od lipca 2003 r. W Rosji w spalinach silników samochodowych po prostu nie powinny się formować (dzięki ustawie nr 34-FZ). Są to organiczne i nieorganiczne związki ołowiu obecne w spalinach, ponieważ przez długi czas zwiększano moc silnika i zwiększano liczbę oktanową benzyny, stosowano benzynę ołowiową, do której dodawano tetraetylo ołowiowo jako dodatek przeciwstukowy (Pb2H5)4). Ale w przypadku benzyny lotniczej, która jest wykorzystywana do lotnictwa śrubowego, do dziś używany jest tetraetylooł.

Ponieważ dodatki "ołowiu" były używane przez dość długi czas, produkty całkowitego i niepełnego spalania tetraetylo ołowiu, naturalnie, gromadziły się wzdłuż dróg. Jeśli znasz średni roczny przebieg i zużycie paliwa, możesz oszacować skalę katastrofy. Zawartość ołowiu w benzynie ołowiowej wynosiła od 0,15 do 0,37 g / l, a na przykład w 1995 r. W Rosji było 19,6 miliona samochodów.Według niektórych danych całkowite uwolnienie ołowiu do atmosfery z transportu samochodowego w tym roku szacuje się na około 4000 ton.

Wiatry niosły aerozole ołowiu od spalin do kilometra od autostrad. Roślinność przydrożna zmniejsza ten efekt (osłabia wiatr i pochłania szkodliwe substancje), więc jest to jednym z powodów, dla których pasy osłon leśnych zostały posadzone wzdłuż dróg biegnących między użytkowanymi gruntami rolnymi.

Od końca lat 70. ZSRR rozpoczął proces zaniechania stosowania tetraetyloołowiu, który zakończył się, jak już wspomniano, w 2003 roku. Mimo to, drogi są nadal mocno zanieczyszczone ołowiem, a ponieważ i jego pochodne należą do pierwszej klasy niebezpieczeństwa, nadal należy powstrzymać się od zbierania grzybów na autostradach, bez względu na to, jak kuszący jest pomysł "zaparkowany przy poboczu drogi, udał się do lasu, zdobył pełną pień. "


Posłowie

Benzyna przewlekana, a raczej benzyna zawierająca tetraetylo ołowiu, była produkowana masowo od lat dwudziestych ubiegłego wieku. W pewnym momencie pozwolił, by samochody produkowane seryjnie stały się konkurentami, a następnie wypędzał pojazdy na powozie konnym.Ale mimo to w 2010 został włączony do magazynu Czas na liście pięćdziesięciu najgorszych wynalazków w historii ludzkości.

Wynalazca benzyny w skali oktanowej i innych paliw Sir Harry Ricardo (1885-1974). Zdjęcie z imechearchive.wordpress.com

W silnikach spalinowych z benzyną mieszanina sprężonego powietrza i paliwa jest zapalana przez iskrę elektryczną. Aby zapewnić efektywną pracę silnika, konieczne jest, aby ta mieszanina mogła być maksymalnie skompresowana, czyli możliwie jak najmniejszą objętością. Podpalenie mieszaniny przy maksymalnej kompresji zwiększa ilość użytecznej pracy, która, rozszerzając się, wytwarza produkty spalania mieszaniny, co wpływa zarówno na prędkość samochodu, jak i zużycie paliwa. Ale czasami paliwo, gdy jest sprężone, eksploduje samoistnie przed iskrą podpalenia. To "podpalenie" nazywa się detonacją. Detonacja obniża sprawność silnika i przyczynia się do jego szybszego zużycia (należy pamiętać, że jednocześnie podstawą działania silnika wysokoprężnego jest, przeciwnie, zdolność samozapłonu podczas kompresji). Zdolność paliwa do przeciwstawiania się detonacji podczas kompresji nazywana jest liczbą oktanową. Pierwszą oktanową skalę paliwa węglowodorowego w 1921 r. Zaproponował brytyjski inżynier Harry Ricardo.

Niska liczba oktanowa (około 66 jednostek) benzyn z bezpośredniej destylacji (otrzymywana jedynie przy pomocy rektyfikacji oleju – tj. Metodami fizycznymi i bez dalszej chemicznej obróbki frakcji destylowanej) nie pozwoliła na zwiększenie mocy silników spalinowych poprzez spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej i rozwijanie dużych prędkości.

Thomas Midgley (1889-1944). Zdjęcie z ru.wikipedia.org

W 1921 r. Amerykański inżynier Thomas Midgley (Thomas Midgley, stare źródła – Thomas Midgley) odkrył, że pierwszy związek metaloorganiczny uzyskany w 1852 r. I nigdzie indziej używany – tetraetyloołowiu – zwiększył liczbę oktanową benzyny. Dwa lata później, w 1923 roku, trzy amerykańskie korporacje – General Motors, DuPont i Standard Oil utworzyły spółkę joint venture Ethyl Gasoline Corporation. Słowo "etyl" w tytule zostało użyte specjalnie po to, aby nie straszyć ludzi słowem "ołów". Niemal natychmiast pracownicy pracujący zaczęli wykazywać objawy przewlekłego zatrucia ołowiem. W 1924 r. Sam Midgley udał się na urlop, by wyleczyć się z zatrucia ołowiem, ale ukrył ten fakt. On, podobnie jak Ethyl Corporation, zawsze postępował zgodnie z praktyką stanowczego odrzucania toksyczności produktu.

W naszym kraju tetraetyloołowinę nie stosowano do 1942 r.Ale po otrzymaniu Lend-Lease od sojuszników partii ciężarówek i amerykańskich i brytyjskich myśliwców, ZSRR musiał pilnie kupić płynny etyl w celu dodania tetraetylowego ołowiu do domowych benzyn w celu zwiększenia ich zdolności detonacji – niskooktanowa liczba sowieckich benzyn doprowadziła do szybkiego zużycia amerykańskich i brytyjskich silników Przeznaczony do paliwa o wyższej liczbie oktanowej. Ciecz etylowa stanowiła roztwór tetraetylo ołowiu w bromoetanie lub dibromopropanie (znajdował się na stacjach benzynowych w zbiornikach z napisem "Etyl – trucizna!"). Związki bromowo-organiczne nie tylko rozpuszczają dobrze osad tetraetylowo-ołowiowy, pozwalając na jego wprowadzanie do benzyny, ale również przyczyniają się do tego, że produkty spalania tetraetyloołku uciekają łatwiej niż spaliny, a nie osadzają się na częściach silnika. Po pierwsze, benzyna etilirovanie została zorganizowana w wojskowych składach paliw, a następnie – w rafineriach.

Ograniczenie stosowania dodatków ołowiu tetraetylowego ze względu na zwiększone zatruwanie ołowiem środowiska zaczęło się tam, gdzie zostały wynalezione – w USA.Proces ten trwa od 1970 r., A do 1986 r. Produkcja i stosowanie benzyny ołowiowej było całkowicie zabronione. W Europie, tetraetyloołow był zakazany w 2000 r. (Chociaż niektóre kraje porzuciły go wcześniej), w Rosji – w 2003 r. (Chociaż ponownie większość pojazdów została już przekształcona w bardziej przyjazne dla środowiska wersje paliwa w czasie obowiązywania zakazu). Obecnie tetraetyloołow jest nadal używany w Jemenie, Palestynie, Afganistanie i Korei Północnej.

Teraz liczba oktanowa benzyny zwiększa się na dwa sposoby. Pierwsza – obróbka chemiczna wyścigu bezpośredniego benzyny. Metody takie obejmują procesy kruszenia i reformowania, w których długie łańcuchy węglowodorowe dzielą się na krótsze i następuje izomeryzacja liniowych węglowodorów w rozgałęzione (węglowodory o długich i liniowych łańcuchach obniżają liczbę oktanową paliwa i zwiększają je krótkimi i rozgałęzionymi).

Zastosuj i dodatki przeciwstukowe. Są to również związki metaloorganiczne – cymantren (trikarbonyl (η5-cyklopentadienylo) mangan, Mn (r |5-C5H5) (CO) i ferrocen (bis-η5-cyklopentadienyl (II), η5-C5H5)2Fe).Kiedy te substancje są spalane, tlenki manganu i żelaza praktycznie nie są niebezpieczne dla środowiska, jednak stałe cząstki tych tlenków mogą (jak, nawiasem mówiąc, stałe produkty spalania tetraetylo ołowiu) prowadzić do zatykania silnika. Aby zwiększyć liczbę oktanową, można dodać do paliwa i związków zawierających tlen – alkohole i etery (liczba oktanowa etanolu wynosi 100 jednostek), ale dodanie niewielkiej ilości dodatków przeciwstukowych do bezpośredniego produktu rafinacji chemicznej jest bardziej skuteczne niż zwykłe dodanie dużej ilości dodatków do otrzymanej frakcji oleju benzylowego tylko przez rektyfikację oleju bez późniejszej obróbki chemicznej.


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: