Токсико-хімічний аналіз нафтових та газових сполук - Альтернативна енергетика
Токсико-хімічний аналіз нафтових та газових сполук
Нафтопромислові підприємства забруднюють довкілля багатьма небезпечними речовинами з різною токсикологічною небезпекою. Забруднювачами виступають, крім природних вуглеводнів та продуктів їх переробки – каталізатори, ПАР, інгібітори, луги та кислоти, речовини, що утворюються при хімічних перетвореннях нафтопродуктів та нафт.
Бензинта його пари потрапляють в організм людини через дихальні шляхи, всмоктуються в кров із шлунково-кишкового тракту. Слабші бензини потрапляють в організм через шкіру. Потрапляючи в організм, бензини розчиняють жири та ліпіди, вражає центральну нервову систему та шкірні покриття, викликає гострі та хронічні отруєння не рідко зі смертельним наслідком. Усі бензини тим чи іншим чином згубно діють на серцево-судинну систему та процеси обміну. Кора мозку контролює діяльність організму загалом, забезпечує процес адаптації організму до умов довкілля, взаємодія органів чуття. Роздратування нюху тягне за собою збудження в корі головного мозку, яке поширює по всьому організму і втягує в процес органи зору та слуху.
Гостро отруєння бензину викликає стан, що нагадує алкогольне сп'яніння. Гостре отруєння настає при концентрації бензину повітря 0,005-0,010 мг/м3, і якщо концентрація 0,040 настає майже миттєва смерть. При частих повторних отруєнь парами бензину мають місце розвиватися гострі нервові розлади (ми з вами щодня отруюємося, йдучи з дому на роботу, додому, в магазин чи будь-яке інше місце).
Геросин– дієгас схоже з бензином, проте дратівливий вплив його парів на слизові оболонки виражено сильніше. Токсичні концентрації парів гасу близькі до пар бензину, проте вони набагато сильніше діють на шкіру – викликають дерматити та екземи – як мазути, газойлі та мастила.
Граничні вуглеводні- є найсильнішими наркотиками. При збільшенні числа атомів вуглецю їх токсична дія збільшується. При впливі на організм, виявляється в нестійкій реакції центральної нервової системи, що виникає при впливі парів вуглеводнів - навіть при низьких концентраціях. Контакт із речовинами викликає почервоніння, свербіж, пігментацію шкіри. При підвищеній температурі та при H2S небезпека значно зростає.
Природний газ– помилково вважається нешкідливим, проте за своєю дією ідентичний із граничними вуглеводнями. Основна небезпека пов'язана з ядухою при нестачі кисню. Відбувається це при значному вмісті метану CH4 у повітрі, при парціальному тиску та питомому вмісті кисню на низькому рівні. Гази, що містять H2S, сильно токсичні. Відомі безліч випадків миттєвих отруєнь такими сумішами газів. Природний газ без концентрацією в повітрі до 20% «практично» не дає токсичного ефекту.
Оксид вуглецю CO- Без кольору, смаку та запаху газ, щільність його 0,967, розчинність у крові людини 0,1709. Його токсичність пов'язана з дуже високою здатністю вступати в хімічні реакції із залізом гемоглобіну, в результаті утворюється карбоксигемоглобін, який не здатний транспортувати кисень з легень до споживаючих органів та тканин. Настає аноксемія, що відбивається на центральній нервовій системі, посилюється атеросклеротичний процес.
Сіроводень H2S- газ безбарвний,має неприємний запах, відчути його можна навіть за дуже незначних концентрацій (1:1000000). Токсичний. Щільність H2S по відношенню до повітря 1912 - він накопичується в низьких місцевостях (ями, колодязі, траншеї). Легко розчинний у воді. Переходить із розчиненого у вільний стан. В організм потрапляє через органи дихання, а також у невеликих кількостях через шкіру та шлунок. Якщо вдихнути, затримується у верхніх дихальних шляхах. Стикаючись з вологою поверхнею слизових оболонок, H2S реагує з лугами, утворюються сульфіди і мають дію, що припікає. Токсичність сірководню полягає у трьох процесах: діє на центральну нервову систему, веде до окислювальних процесів, діє на кров.
При невеликих кількостях сірководень має пригнічуючу дію на центральну нервову систему, при помірних – збуджує ЦНС, у великих дозах – викликає параліч дихального судинного центру (ці зміни у більшості випадків оборотні) Має токсичну дію на механізми окисних реакцій, знижуючи здатність крові насичуватися киснем. Хронічне отруєння супроводжується зниженням здатності гемоглобіну до поглинання кисню до 80-85%, гостре отруєння знижує цю здатність до 15%. Вицявлено також зниження окислювальної здатності тканин.
Концентрація вище 1000мг/м3 викликає моментальне отруєння, концентрація 140-150 мг/м3 дії протягом кількох годин – спостерігається дратівливі процеси слизових оболонок. Після гострого отруєння часто проявляються такі захворювання: пневмонія, набряк легень, менінгіт, енцефаліт. H2S при переробці та видобутку нафти діє спільно з іншими вуглеводнями, при комбінованому дії може бути різним характер його токсикологічного впливу. Часто загальнийефект скомбінованої дії суміші різних компонентів перевищує суму дій усіх компонентів окремо – синергічний вплив.
Меркаптани RSH- дуже токсичні сіркоорганічні сполуки - утворюються в результаті термічного впливу на сполуки нафти, які містять сірку. Меркаптани знаходяться у повітрі нафто-газо-промислових та переробних заводів, фабрик. Мають яскраво виражений особливо неприємний запах. Їх використовують для одорування природного газу.
Діоксид сірки SO2– з різким запахом газ, безбарвний, дратує дихальні шляхи, утворює на їх поверхнях сірчисту та сірчану кислоту. Має загальну токсичну дію, порушує нормальний білковий та вуглеводний обміни. При 20 мг/м3 – настає поріг подразнюючої дії SO2. Гостро токсичну дію мають вищі його концентрації – вище порога подразнюючої дії. При 20-60 мг/м3 діоксид сірки обпалює слизову оболонку дихальних шляхів і очей, при цьому людина чхає і кашляє. 120 мг/м3 – концентрація викликає задишку та синюшність, перенести цю концентрацію можна лише протягом трьох хвилин. Концентрація в 300мг/м3 змушує втрачати свідомість людини.
Вже встановлено залежність гострих респіраторних захворювань і хронічних захворювань легких (дихальних шляхів) у дітей і дорослих від забруднення SO2 повітря атмосферного. Рефлекторна дія на функціональні стани кори головного мозку – поріг лежить на рівні 0,6 мг/м3. Вивчаючи поріг запаху SO2 з'ясувалося, що з людини (більшість), відчуття запаху газу починається з концентрації 2,6 мг/м3, більш чутливі – 1,6 мг/м3. Гранично допустима концентрація 0,5 мг/м3 відповідно є нижчою за поріг відчуття запаху газу та рефлекторного впливу надихання та функції, стан кори головного мозку. При одночасному дії в повітрі SO2 діоксиду та SO3 триоксиду сірки – гранично допустима концентрація обох речовин знижується (тобто як можна зрозуміти вже небезпечною стає менша доза газу). Небезпека SO2 сильно зростає за одночасної дії монооксиду вуглецю CO. За наявності сірчистого ангідриду повітря 26 мг/м3 хвойні дерева гинуть протягом кількох годин. Концентрація 5,2-25,0 мг/м3 викликає гостре отруєння хвойних та листяних порід, при 1,8-5,2 мг/м3 настає їхнє хронічне отруєння.
Оксид азоту NO- слабо хімічно активний газ, без кольору, без запаху, погано розчиняється у воді, швидко окислюється в діоксид азоту. Швидкість окислюваності залежить від температури, атмосферного тиску, концентрації оксиду азоту. NO - отрута для крові, що блокує гемоглобін, як і CO. Прямо впливає центральну нервову систему, надає наркотичну дію.
Діоксид азоту NO2– газ із задушливим запахом, колір червоно-бурий, легко зріджуваний – при мінус 21 *С, при зрідженні перетворюється на червоно-буру рідину. При t *C 140 *C починається початок розпаду на NO і O2, при t *C 600 *C розпадається повністю. Діоксид азоту серйозно ушкоджує тканини дихальних шляхів, перешкоджає роботі легких. При перебуванні серед з концентрацією NO2 0,8-5 мг/м3 розвиваються хронічні захворювання – емфізема легень, бронхіти різного ступеня, астма. Вкрай знижується опірність організму до легеневих захворювань – як негативний наслідок впливу NO2. Підвищена концентрація азотних оксидів в атмосферному повітрі діє не тільки на людину, але також і на рослинний світ. Все більш загрозливими стають масштаби по згубному впливу на довкіллякислотних дощів, які є ослаблені розчини азотної і азотистої кислоти, що утворюються при взаємодії азотних оксидів і вологою, що міститься в атмосфері. При вплив кислотних дощів виходить окислення (закислення) грунтів, збіднення грунтів поживними елементами, знижує продуктивність сільськогосподарських культур, збільшуючи кислотність поверхневих водойм. Через кислотні дощі деградують і гинуть цілі лісові масиви.
Бенза(а)пірен C20H12– Найбільш канцерогенний та розповсюджується у навколишньому середовищі за допомогою транспорту, відпрацьованих газів автомобілів, згорянням палив – природного газу, нафтових палив. Належить до ряду поліароматичних вуглеводнів (ПАУ). Бензапірен виділено як індикатор для всієї групи ПАУ. C20H12 (Бенз(а)пірен) викликає та сприяє розвитку пухлин, вражає нервову систему та дихальну систему організмів, провокує утворення та виникнення безлічі онкологічних захворювань. Однією з умов утворення ПАВ є температура 800 – 1000 *С, а це – температура в камері двигуна внутрішнього згоряння. Основними забруднювачами повітря та навколишнього середовища, води та ґрунту є:
-компоненти нафти та природного газу - вуглеводні, сірководень, діоксид вуглецю, меркаптани, що виділяються в навколишнє середовище при переробці, транспортуванні та видобутку; - оксиди азоту, оксиди вуглецю, пари води, які містять у собі шкідливі хімічні речовини – утворюються при згорянні палив, оксиди сірки; 6>-токсичні хім. Реагенти та реактиви, які використовуютьпри бурінні, при добуванні, транспортуванні, підготовці та переробці газу – діетиленгліколь, метанол, глинисті розтовари, бурові шлами, та інші.
З наведених табличних даних можна робити висновок про те, що є 4 санітарні класифікації небезпек хімічних та токсичних речовин. Ті, що належать до нижнього класу небезпек, але у великих концентраціях, можуть прирівнюватись до високонебезпечних компонентів.
Клас 1- надзвичайно небезпечні,клас 2- високонебезпечні,клас 3- помірно небезпечні (у мізерних дозах),клас 4- малонебезпечні (у мізерних дозах).
Висока небезпека для здоров'я населення та навколишнього середовища становить тетраетил(метил)свинець. Його додають до низькоякісних бензинів для підвищення їх якості. На малюнку наведено графічно негативно згубний вплив Pb на здоров'я населення, особливо дітей.
