لماذا يستخدم الرصاص ليضاف إلى البنزين

2024 مؤلف: Sherilyn Boyd | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 09:38

تم استخدام "رباعي إيثيل الرصاص" في السيارات النموذجية المبكرة للمساعدة في تقليل طرق القفل ، وتعزيز التقييمات الأوكتانية ، والمساعدة في البلى على مقاعد الصمام داخل المحرك. بسبب المخاوف من تلوث الهواء والمخاطر الصحية ، تم التخلص التدريجي من هذا النوع من الغازات بدءًا من أواخر سبعينيات القرن العشرين وتم حظره تمامًا في جميع المركبات على الطرق في الولايات المتحدة في عام 1995.

للحصول على شرح أكثر تفصيلاً عن سبب إضافة الرصاص إلى البنزين ، من الضروري أن نفهم قليلاً عن البنزين وما هي الخصائص التي تجعله مادة احتراق جيدة في محركات السيارات. البنزين نفسه هو نتاج النفط الخام الذي يتكون من ذرات الكربون التي انضمت معا في سلاسل الكربون. طول السلاسل المختلفة يخلق أنواعًا مختلفة من الوقود. على سبيل المثال ، يحتوي الميثان على ذرة كربون واحدة ، بينما يحتوي البروبان على ثلاثة ، ويحتوي الأوكتان على ثمانية ذرات كربون مقيدًا ببعضها. هذه السلاسل لها خصائص تتصرف بشكل مختلف في ظروف مختلفة. خصائص مثل درجة الغليان ودرجة حرارة الاشتعال ، على سبيل المثال ، يمكن أن تختلف بشكل كبير بينهما. عند ضغط الوقود في أسطوانة المحرك ، يتم تسخينه. إذا وصل الوقود إلى درجة حرارة الإشعال أثناء الضغط ، فسيشعل تلقائيًا في الوقت الخطأ. هذا يسبب فقدان الطاقة والضرر للمحرك. يمكن أن تشتعل أنواع الوقود مثل الهبتان (الذي يحتوي على 7 ذرات كربون متسلسلة مع بعضها) تحت ضغط قليل جدًا. ومع ذلك ، يميل الأوكتان إلى التعامل مع الضغط بشكل جيد للغاية.

فكلما زاد الضغط في الاسطوانات التي يمكن أن ينتجها محرك السيارة ، زادت القوة التي يمكنها الحصول عليها من كل ضربة للمكبس. هذا يجعل من الضروري وجود أنواع الوقود التي يمكنها التعامل مع ضغط أعلى بدون إشعال ذاتي. وكلما ارتفع تصنيف الأوكتان ، زادت درجة الضغط التي يمكن للوقود معالجتها. ويعني تصنيف الأوكتان البالغ 87 درجة أن الوقود عبارة عن خليط من 87٪ من الأوكتان والهيبتان بنسبة 13٪ ، أو أي خليط من الوقود أو إضافات لها نفس أداء 87/13.

في عام 1919 ، اندمجت دايتون للمنتجات المعدنية مع جنرال موتورز. قاموا بتشكيل قسم للبحوث يهدف إلى حل مشكلتين: الحاجة إلى محركات ضغط عالية وعدم كفاية إمدادات الوقود التي من شأنها تشغيلها. في 9 ديسمبر 1921 ، قاد الكيميائيون تشارلز كيترينج ومساعدوه توماس ميدجلي و T.A. أضاف بويد رباعي إيثيل الرصاص إلى الوقود في محرك المختبر. تم إخماد الضربة القاضية على الدوام ، والناجمة عن الاشتعال الذاتي للوقود بعد ضغط درجة حرارة الإشعال ، بشكل كامل. معظم السيارات في ذلك الوقت كانت خاضعة لهذا المحرك ، لذلك كان فريق البحث مسرورًا للغاية. مع مرور الوقت ، وجد مصنعون آخرون أنه بإضافة الرصاص إلى الوقود يمكن أن يحسنوا بدرجة كبيرة من تقييم الأوكتان للغاز. وقد سمح لهم ذلك بإنتاج درجات أرخص بكثير من الوقود مع الحفاظ على تقديرات الأوكتان المطلوبة التي يحتاجها محرك السيارة.

فائدة أخرى أصبحت معروفة مع مرور الوقت هي أن الرصاص رباعي الإيثيل يحافظ على ارتداء مقاعد الصمام قبل الأوان. تميل صمامات العادم ، في السيارات النموذجية المبكرة ، التي كانت تخضع لطرق المحرك ، إلى الحصول على اللحامات الدقيقة التي يتم تفكيكها عند الفتح. أدى ذلك إلى وجود مقاعد خشنة في الصمام وفشل سابق لأوانه. ساعد الرصاص الوقود الاشتعال فقط عند الاقتضاء على السكتة الدماغية السلطة ، مما يساعد على القضاء على البلى صمام العادم.

كانت المشاكل مع الرصاص رباعي الإيثيل معروفة حتى قبل أن تبدأ شركات النفط الكبرى في استخدامها. في عام 1922 ، بينما كانت خطط إنتاج البنزين المحتوي على الرصاص قد بدأت للتو ، تلقى توماس ميدلي رسالة من تشارلز كلاوس ، عالم ألماني ، يقول فيها: "إنه سموم زاحفة وخبيثة" ، وحذر من أنها قتلت زميلًا من العلماء. لم يبدِ هذا الأمر مفسدًا لميدلي ، الذي أتى هو نفسه بالتسمم بالرصاص خلال مرحلة التخطيط. أثناء التعافي في ميامي ، كتب Midgley لمهندس صناعة النفط أن التسمم العلني "يكاد يكون مستحيلاً ، حيث لن يحصل أي شخص مرارا على أيده مغطاة بالبنزين المحتوي على الرصاص …" وجاءت معارضة أخرى للرصاص من مدير مختبر لخدمة الصحة العامة ( كان جزءًا من وزارة الصحة والخدمات الإنسانية الأمريكية ، الذي كتب إلى الطبيب العام المساعد الذي أشار إلى أن الجراح كان "خطرًا خطيرًا على الصحة العامة".

على الرغم من التحذيرات ، بدأ الإنتاج على البنزين المحتوي على الرصاص في عام 1923. لم يستغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى يبدأ العمال بالاستسلام لقيادة التسمم. في مصنع دوبونت للتصنيع في ديب ووتر نيوجيرسي ، بدأ العمال في الانخفاض مثل الدومينو. توفي أحد العمال في خريف عام 1923. توفي ثلاثة في صيف عام 1924 وأربعة آخرين في شتاء عام 1925. على الرغم من هذا ، لم يبدأ الجدل العام حتى مات خمسة عمال وأدخل أربعة وأربعون في المستشفى في أكتوبر 1924 في مصنع الزيوت القياسي في بايوي نيوجيرسي.

عقدت دائرة الصحة العامة مؤتمراً في عام 1925 لمعالجة مشكلة البنزين المحتوي على الرصاص. وكما توقعت ، فقد شهد كيترينج على استخدام الرصاص ، مشيرا إلى أن شركات النفط يمكن أن تنتج الوقود الكحولي الذي كان يتمتع بالفوائد التي يوفرها الرصاص ، ومع ذلك لا يمكن تلبية الأحجام اللازمة لإمداد مجتمع متزايد من الوقود الجياع. أجابت أليس هاملتون من جامعة هارفارد أنصار البنزين المحتوي على الرصاص وشهدوا بأن هذا النوع من الوقود يشكل خطراً على الناس وعلى البيئة. في النهاية ، سمحت دائرة الصحة العامة للبنزين المحتوي على الرصاص بالبقاء في السوق.

في عام 1974 ، بعد أن أصبحت المخاطر البيئية واضحة بشكل كبير ، أعلنت وكالة حماية البيئة (EPA) عن التخلص التدريجي المقرر من محتوى الرصاص في البنزين. الطريقة الوحيدة التي واجهت الشركات المصنعة هذه المعايير وغيرها من معايير الانبعاثات كانت استخدام المحولات الحفازة. تستخدم المحولات التحفيزية تفاعل كيميائي لتغيير الملوثات ، مثل أول أكسيد الكربون وغيره من الهيدروكربونات الضارة ، إلى ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والماء. رباعي إيثيل الرصاص يميل إلى سد هذه المحولات مما يجعلها غير صالحة للعمل. وهكذا ، أصبح البنزين الخالي من الرصاص هو الوقود المفضل لأي سيارة ذات محول حفاز.

إن متطلبات وكالة حماية البيئة ، وآليات التحكم بالانبعاثات على السيارات ، ووصول بدائل أخرى لتعزيز الأوكتان كانت بمثابة نهاية لاستخدام البنزين المحتوي على الرصاص على نطاق واسع. سرعان ما اكتشف المصنعون أن السيارات لم تعد قادرة على التعامل مع مثل هذا الوقود ؛ التسامح العام من المخاطر البيئية والصحية لن تسمح بذلك ؛ وأصبحت التكلفة باهظة للاستمرار في إنتاجها. في 1 يناير 1996 ، حظر قانون الهواء النقي تماما استخدام الوقود المحتوي على الرصاص على أي مركبة على الطريق. إذا وجد أنك تمتلك البنزين المحتوي على الرصاص في سيارتك ، فيمكنك أن تخضع لغرامة قدرها 10000 دولار.

هذا لم يتخلص تماما من البنزين المحتوي على الرصاص. لا يزال مسموحًا لك باستخدامها في السيارات على الطرق الوعرة والطائرات وسيارات السباق والمعدات الزراعية والمحركات البحرية في الولايات المتحدة.

حقائق المكافأة:

• منذ حظر استخدام الغازولين المحتوي على الرصاص لغالبية الاستخدامات في الولايات المتحدة ، انخفض متوسط مستوى الرصاص في دم الأمريكيين بأكثر من 75٪. هذا مهم بشكل خاص لأن التأثيرات السلبية للرصاص عند إدخالها إلى جسم الإنسان بعيدة المدى ، شديدة للغاية ، وقد تكون دائمة. عمر النصف من الرصاص في الجسم هو أيضا أسابيع طويلة جدا في الدم ، أشهر في الأنسجة الرخوة ، وسنوات في عظامك. علاوة على ذلك ، على عكس العديد من السموم الأخرى ، وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها ، "لم يتم تحديد مستوى مأمون للدم بالدم".
• في عام 1985 ، قدرت وكالة حماية البيئة أن أكثر من 5000 أمريكي يموتون كل عام بسبب أمراض القلب الناجمة عن التسمم بالرصاص.
• في عام 1988 ، تم تقديم تقرير للكونغرس من قبل وكالة تسجيل المواد السامة والأمراض عن التسمم بالرصاص في مرحلة الطفولة في أمريكا. وخلصت إلى أنه في كل عام من 1970-1987 ، حيث يجري التخلص التدريجي من EPA من الرصاص في البنزين ، فإن 2 مليون طفل في السنة انخفضت مستويات الرصاص في دمهم إلى أقل من المستويات السامة. وقدر التقرير أنه في الفترة ما بين عامي 1927 و 1987 ، كان ما مجموعه 68 مليون طفل يعانون من التعرض السام للرصاص من البنزين المحتوي على الرصاص.
• وبما أن الرصاص عبارة عن معدن ثقيل يحدث بشكل طبيعي ، على عكس المواد المسرطنة مثل المبيدات الحشرية والزيوت المستعملة والمواد المشعة ، فإنه لن يتحلل بمرور الوقت. لا يتبخر أو يختفي.
• فقط لأنك تبدو بصحة جيدة لا يعني أنك لا تملك مستويات عالية من الرصاص في الدم. عادة لا تظهر العلامات والأعراض نفسها حتى يصل تراكم الرصاص إلى كميات خطيرة. تشمل هذه الأعراض والأعراض: ارتفاع ضغط الدم ، والانخفاض في الأداء العقلي ، والألم ، والخدر ، وخز في الأطراف ، والضعف العضلي ، والصداع ، وآلام البطن ، وفقدان الذاكرة ، واضطرابات المزاج ، وانخفاض عدد الحيوانات المنوية ، والحيوانات المنوية غير الطبيعية ، والإجهاض أو الولادة المبكرة. في النساء الحوامل.
• يتكون علاج التسمم بالرصاص من معالجة الأعراض واستخدام حمض Dimercaptosuccinic ، وهو مركب عضوي ، أو Dimercaprol ، والمعروف أيضًا باسم Anti-Lewisite البريطاني.
• في 27 أكتوبر 2011 ، أعلن برنامج الأمم المتحدة للبيئة أنه سيتم القضاء على الاستخدام العالمي للبنزين المحتوي على الرصاص بحلول عام 2013. ولا يزال استخدام البنزين المحتوي على الرصاص مسموحًا به في 6 دول. هذه الدول هي أفغانستان والجزائر والعراق وكوريا الشمالية وميانمار واليمن. تساعد الأمم المتحدة تلك الدول في التخلص التدريجي من استخدامها.