Почему лидерство было добавлено в бензин

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 09:37

«Тетраэтил-свинец» использовался в ранних модельных автомобилях, чтобы помочь снизить стук двигателя, повысить уровень октанового числа и помочь с износом на сиденьях клапанов в двигателе. Из-за опасений по поводу загрязнения воздуха и рисков для здоровья этот тип газа постепенно прекращался, начиная с конца 1970-х годов и вообще запрещался во всех транспортных средствах на дорогах в США в 1995 году.

Для более подробного объяснения того, почему свинец используется для добавления в бензин, необходимо понять немного больше о бензине и какие свойства делают его хорошим материалом для горения в автомобильных двигателях. Сам бензин является продуктом сырой нефти, которая состоит из атомов углерода, соединенных вместе в углеродные цепи. Различная длина цепей создает разные виды топлива. Например, метан имеет один атом углерода, пропан имеет три, а октан имеет восемь атомов углерода, соединенных вместе. Эти цепи имеют характеристики, которые ведут себя по-разному при различных обстоятельствах; характеристики, такие как температура кипения и температура воспламенения, например, могут сильно различаться между ними. Когда топливо сжато в цилиндре двигателя, он нагревается. Если топливо достигнет своей температуры воспламенения во время сжатия, оно будет автоматически зажечься в неподходящее время. Это приводит к потере мощности и повреждению двигателя. Топлива, такие как гептан (который содержит 7 атомов углерода, соединенных вместе), могут воспламениться при очень небольшом сжатии. Однако Octane имеет тенденцию обрабатывать сжатие очень хорошо.

Чем выше сжатие в цилиндрах, выпускаемых двигателем автомобиля, тем выше мощность, которую он может извлечь из каждого хода поршня. Это делает необходимым наличие топлива, которое может обрабатывать более высокое сжатие без автоматического воспламенения. Чем выше показатель октанового числа, тем больше сжатие может обрабатывать топливо. Октановое число 87 означает, что топливо представляет собой смесь 87% октана и 13% гептана или любую смесь топлив или добавок, которые имеют такую же производительность 87/13.

В 1919 году компания Dayton Metal Products Co. объединилась с General Motors. Они сформировали исследовательское подразделение, которое решило решить две проблемы: потребность в двигателях с высоким коэффициентом сжатия и недостаточный запас топлива для их запуска. 9 декабря 1921 года химики во главе с Чарльзом Ф. Кеттерингом и его помощниками Томасом Мидгли и Т.А. Бойд добавил Тетраэтил к топливу в лабораторном двигателе. Когда-либо существующий стук, вызванный самовоспламенением топлива, сжатого после его температуры воспламенения, был полностью отключен. Большинство автомобилей в то время были подвержены этому движению, так что исследовательская команда была вне себя от радости. Со временем другие производители обнаружили, что добавив свинца в топливо, они могут значительно улучшить октановое число газа. Это позволило им производить гораздо более дешевые сорта топлива и все еще поддерживать необходимые октановые оценки, требуемые двигателем автомобиля.

Еще одно преимущество, которое стало известно с течением времени, заключалось в том, что тетраэтиловый свинец удерживал клапанные сиденья от преждевременного износа. Выхлопные клапаны в ранних модельных вагонах, которые подвергались детонации двигателя, имели тенденцию к получению микросварки, которые могли бы раздвигаться при открытии. Это привело к шероховатости клапанов и преждевременному разрушению. Свинец помог воспламениться топливом только тогда, когда это необходимо, при сильном ходу, что помогает устранить износ выпускных клапанов.

Проблемы с тетраэтилсвинцем были известны еще до того, как нефтяные компании начали его использовать. В 1922 году, когда планы по производству этилированного бензина только начинались, Томас Мидгли получил письмо от немецкого ученого Чарльза Клауса, в котором говорится о свинце, «это ползучий и злой яд», и предупредил, что он убил другого ученого. Это, казалось, не ослабило Midley, который сам сошел с свинцовым отравлением на этапе планирования. Во время выздоровления в Майами Мидгли написал инженеру нефтяной промышленности, что общественное отравление было «почти невозможно, так как никто не будет повторно покрывать свои руки бензином, содержащим свинец …». Другая оппозиция лидерству была получена от директора лаборатории службы общественного здравоохранения ( Часть Министерства здравоохранения и социальных служб США), который написал помощнику генерального хирурга, заявив, что он является серьезной угрозой для общественного здравоохранения.

Несмотря на предупреждения, производство на этилированном бензине началось в 1923 году. Работникам не потребовалось много времени, чтобы начать поддаваться отравлению свинцом. На заводе DuPont в Deepwater New Jersey рабочие начали падать, как домино. Один из рабочих умер осенью 1923 года. Три погибли летом 1924 года и еще четыре зимой 1925 года. Несмотря на это, общественные споры начались только до тех пор, пока пять рабочих не умерли, а сорок четыре были госпитализированы в октябре 1924 года на Завод стандартных масел в Bayway NJ.

В 1925 году служба общественного здравоохранения провела конференцию для решения проблемы использования этилированного бензина. Как и следовало ожидать, Кеттеринг дал показания за использование свинца, заявив, что нефтяные компании могут производить спиртовое топливо, которое имело преимущества, предоставляемые свинцом, однако объемы, необходимые для поставки растущего топлива, не могли быть удовлетворены. Алиса Гамильтон из Гарвардского университета встретилась с инициаторами использования этилированного бензина и показала, что этот тип топлива опасен для людей и окружающей среды. В конечном итоге Служба общественного здравоохранения разрешила оставаться на рынке.

В 1974 году, после того как экологические опасности стали становиться все более очевидными, Агентство по охране окружающей среды (EPA) объявило о запланированном поэтапном отказе от содержания свинца в бензине. Один из способов, которым производители соответствовали этим и другим нормам выбросов, заключался в использовании каталитических нейтрализаторов. Каталитические нейтрализаторы используют химическую реакцию для изменения загрязняющих веществ, таких как монооксид углерода и другие вредные углеводороды, до углекислого газа, азота и воды. Тетраэтилсодержащий свинец будет склонен забивать эти конвертеры, что делает их неработоспособными. Таким образом, неэтилированный бензин стал топливом для любого автомобиля с каталитическим нейтрализатором.

Требования EPA, механизмы контроля выбросов на автомобилях и появление других вариантов повышения октанового числа означали конец широко распространенного использования этилированного бензина. Производители вскоре обнаружили, что машины больше не могут обрабатывать такое топливо; общественная терпимость к опасностям, связанным с окружающей средой и здоровьем, не позволила бы этого; и это стало слишком дорогостоящим, чтобы продолжать его производство. 1 января 1996 года Закон о чистом воздухе полностью запретил использование этилированного топлива для любого на дорожном транспортном средстве. Если вы обнаружите, что в вашем автомобиле содержится этилированный бензин, вы можете получить штраф в размере 10 000 долларов США.

Это не полностью избавилось от этилированного бензина. Вы по-прежнему разрешаете использовать его для внедорожников, самолетов, гоночных автомобилей, сельскохозяйственного оборудования и судовых двигателей, в Соединенных Штатах.

Бонусные факты:

• Поскольку запрет на этилированный бензин для большинства видов использования в Соединенных Штатах, средний уровень свинца в крови американцев снизился более чем на 75%. Это особенно важно, поскольку отрицательные эффекты свинца при введении в организм человека являются далеко идущими, чрезвычайно тяжелыми и потенциально перманентными. Период полувыведения свинца в организме также довольно длинные недели в вашей крови, месяцы в ваших мягких тканях и годы в ваших костях. Кроме того, в отличие от многих других ядов, согласно Центрам по контролю и профилактике заболеваний, «нет безопасного уровня свинца в крови».
• В 1985 году, по оценкам EPA, более 5000 американцев ежегодно умирают от сердечных заболеваний, вызванных отравлением свинцом.
• В 1988 году Конгресс выступил с докладом Конгресса Агентством по токсичным веществам и регистрам заболеваний о отравлении свинцом детей в Америке. Он пришел к выводу, что каждый год, начиная с 1970-1987 годов, по мере того, как происходил отход EPA от свинца в бензине, у 2 миллионов детей в год уровень содержания свинца в крови снижался до уровня ниже токсичных. Согласно сообщению, с 1927 по 1987 год в общей сложности 68 миллионов детей имели токсическое воздействие свинца из этилированного бензина.
• Поскольку свинец представляет собой встречающийся в природе тяжелый металл, в отличие от канцерогенов, таких как пестициды, отработанные масла и радиоактивные материалы, он не будет разрушаться с течением времени. Он не испаряется и не исчезает.
• Просто потому, что вы выглядите здоровым, это не значит, что у вас нет высокого уровня свинца в крови. Признаки и симптомы обычно не проявляются до тех пор, пока накопление свинца не достигнет опасных количеств. Эти признаки и симптомы включают: высокое кровяное давление, снижение психического функционирования, боль, онемение и покалывание конечностей, мышечную слабость, головную боль, боль в животе, потерю памяти, расстройства настроения, снижение количества сперматозоидов, аномальную сперму и выкидыш или преждевременные роды у беременных женщин.
• Лечение отравления свинцом состоит из лечения симптомов и использования димеркаптоянтарной кислоты, которая представляет собой сероорганическое соединение, или димеркапрола, также известного как британский анти-люизит.
• 27 октября 2011 года Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде объявила, что глобальное использование этилированного бензина будет ликвидировано к 2013 году. Использование этилированного бензина по-прежнему разрешено в шести странах. Этими странами являются Афганистан, Алжир, Ирак, Северная Корея, Мьянма и Йемен. У. Н. помогает этим странам в поэтапном отказе от его использования.