CC BY
254
УДК 621.892.096.1.004:629/12
В.В. Тарасов, МГУ им. адм. Г.И. Невельского, Владивосток
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ НЕОБХОДИМОСТИ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Проведен анализ токсикологических свойств отработанных смазочных материалов в процессе их утилизации. Рассмотрено состояние регенерации отработанных смазочных масел в Российской Федерации и за рубежом, на основании чего сделан вывод о необходимости возобновления регенерации отработанных смазочных масел.
Переработка (регенерация) отработанных смазочных материалов (ОСМ) в промышленном масштабе в Российской Федерации прекратилась в 1992 г. Это объяснялось экономической целесообразностью. На экономику промышленной регенерации влияют выбор способа переработки ОСМ, качество исходного сырья, степень освоения и технико-экономические показатели процессов, размещение нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), требования к охране окружающей среды. Все эти факторы влияют на эксплуатационные затраты производства регенерированного смазочного масла (РСМ); возрастает доля затрат на электрическую и тепловую энергию, катализаторы и реагенты; содержание и эксплуатацию оборудования; усложняются технологические схемы НПЗ; возрастают транспортные расходы. Вышеперечисленные факторы обусловливают увеличение энергетических, трудовых и материальных затрат. К тому же энергоёмкость производства в России на
30 ... 40 % выше, чем в Германии, Франции и Японии вместе взятых. Что касается объема производства смазочных материалов (СМ), то он в 1990 г. составлял 4,9 млн т и снизился к 1998 г. до 1,9 млн т (рис. 1). При этом 80 % потребности на 1998 г. в СМ удовлетворялось за счёт поставок зарубежной продукции. В 1998 г. безвозвратные потери при производстве СМ составляли 1,76 %. Доля использования вторичных ресурсов в производстве СМ составляла не более 8,6 % на 1992 г. [12]. В частности, сбор отработанных смазочных масел (ОСМ) упал с 1,9 млн т в 1990 г. до 0,05 млн т в 1993 г. [12]. С 1994 г. по 1998 г. сбор ОСМ в промышленном масштабе не производился. С 1998 г. появились официальные данные [13] об использовании ОСМ в качестве котельного топлива для получения тепловой энергии.
29
■ производство смазочных масел
■ в том числе моторных масел
■ сбор отработанных масел
■ регенерация отработанных масел
х
х
о
6000
5000
, 4000
а>
и
1 3000 о
Ез 2000
о
| 1000
о
о.
4900
4750
0
2700 4040 3200 400 2350 2350 2576 2290 3200 2200
1900 1150 1 1960 2100 1900 '501 и I250 _1г 1гЛг Тн 300 ^ 50 50 0 5 00 145 1 2 0 0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2005
год
Рис 1. Баланс производства и потребления смазочных масел в России
29
В последние годы в мире увеличился парк энергетических установок с использованием двигателей внутреннего сгорания, для эксплуатации которых применяются не только традиционные сорта тяжелых топлив, но и альтернативные топлива: природный газ, биотоплива и другие. С применением таких топлив ужесточаются требования к свойствам смазочных материалов, которые насыщаются различными присадками, что приводит к удорожанию производства СМ. При этом прогнозируемая потребность в СМ на 2001 г. составила 4,9 млн т, реально было произведено 2,2 млн т [11]. Разницу планировалось ликвидировать за счёт импорта СМ или за счёт экономии СМ на различных этапах его использования. Одним из значимых путей экономии СМ в процессе их эксплуатации является повторное использование после соответствующей переработки. Рациональное применение нефтепродуктов и обострившиеся проблемы охраны окружающей среды ставят задачи по вторичному использованию отработанных продуктов нефтяной промышленности. Необходимость регенерации и возвращения в оборот ОСМ весьма ярко иллюстрирует пример решения этой актуальной задачи.
Сбор и регенерацию ОСМ ведут практически во всех промышленно развитых странах и в большинстве развивающихся стран. Из 10 ... 12 млн т СМ, ежегодно продаваемых в США, приблизительно половина теряется при эксплуатации. Однако 40 % из них, а это около 5 млн т, собирается для последующей переработки. В странах ЕЭС ежегодно потребляется более 4,5 млн т СМ, из которых 50 % расходуется безвозвратно. Остаётся около 2,2 млн т ОСМ [1б]. Таким образом, примерно половина от общего производства масел может быть возвращена на утилизацию. Но это теоретически возможная величина. Она зависит в первую очередь от возможностей организовать сбор ОСМ. В действительности процент сбора масел в различных странах Западной Европы различен. В среднем он составляет лишь половину теоретически возможного. Передовыми в этом отношении являются Нидерланды и Германия, в которых регенерация составляет соответственно 45 % и 30 % от потребления. В Германии в материальном выражении эта величина составляет 360 тыс. т в год. Во Франции ежегодно регенерируется 230 тыс. т ОСМ, или 25 % от потребления, в Великобритании 18 %, в Бельгии около 12 % [17]. В России ежегодно образуется свыше 4 млн т отработанных смазочных материалов. Накопленные запасы ОСМ, по данным Госкомэкологии [17], составляют свыше 400 млн т. В Санкт-Петербурге ежегодно образуется около 50 тыс. т отработки. Накопленные запасы ОСМ составляют около 1 млн т. Данные различных источников о количестве сбора и накопленных запасов ОСМ довольно противоречивы, что объясняется трудностями учёта из-за отсутствия централизованного сбора в большинстве стран, тем более в России. Тем не менее, установлено [19], что общее количество нефтепродуктов, поступающее в Балтийское море, составляет от 21 до 66 тыс. т в год. Четырнадцать стран, полностью или частично
29
располагающихся в пределах водосбора Балтики, являются потенциальными загрязнителями, из них Россия находится на первом месте по количеству и степени токсичности сбрасываемых отходов.
В большинстве развитых стран сбор и регенерация ОСМ являются обязательными или поощряемыми государством. Для этого правительствами стран разработаны различные экономические стимулы, делающие сбор и регенерацию ОСМ выгодными [13, 18]. Государственные органы Российской Федерации (РФ) и стран Содружества независимых государств (СНГ) вопросами квалифицированной утилизации ОСМ перестали уделять внимание. Это привело к тому, что крупные потребители масел осуществляют утилизацию ОСМ, в лучшем случае, сжиганием. Мелкие потребители ограничиваются захоронением ОСМ на свалках, в канализации, или, в нарушение природоохранных норм, сливом их в укромных местах для организации мероприятий по утилизации ОСМ. Поэтому в первую очередь необходимо создать экономические условия, активизирующие их переработку. Предприятия, занимающиеся вопросами утилизации, а тем более регенерации, должны иметь стимулы для своей деятельности, закрепленные законодательством, как на федеральном уровне, так и на уровне региональных властей. На сегодняшний день данная проблема поднимается на федеральном уровне в Свердловской области, Москве, Челябинской, Брянской области и Приморском крае. Поскольку потребление СМ составляет всего около 1 % от общего потребления нефтепродуктов, на первый взгляд вопрос их переработки с точки зрения экологии и экономики не заслуживает столь большого внимания. Однако, именно экологические интересы при регенерации и переработке ОСМ преследуются в первую очередь. Это связано с тем, что значительная часть ОСМ попадает в окружающую среду. Экологами установлено [15], что ОСМ составляют не менее 50 % от общих загрязнений нефтепродуктами. Разработка и применение надлежащих методов утилизации и/или повторного использования ОСМ может оказать существенное влияние на снижение экологического давления на окружающую среду.
В бывшем СССР накоплен значительный опыт в вопросах разработки методов и средств регенерации, а также применения ОСМ для различных технологических нужд. В разное время проблемами регенерации ОСМ занимались такие учёные, как Черножуков Н.И., Шашкин П.И., Брай И.В., Нигородов В.В., Ставицкий Н.М., Чуршуков Е.С., Карпекина Т.П., Турчанинов В. Е., Топилин Г.Е., Лышко Г.П., Итинская Н.И., Григорьев М.А., Коваленко В.П., Рыбаков К.В., Фукс И.Г., Евдокимов А.Ю., Гущин В.А., Бутов Н.П., Остриков В.В. и другие учёные. Научно-исследо-вательскими учреждениями страны (ГАНГ, ГОСНИТИ, ВИМ, АЧИМСХ, ВНИПТИМЭСХ, ВИИТиН, ВНИИ НП) были разработаны и использовались в некоторых производствах технические средства и технологии по переработке ОСМ.
29
Необходимость приоритетного снабжения предприятий рыбодобывающего и рыбоперерабатывающего комплекса народного хозяйства топливом и смазочными материалами объясняется тем, что рыбохозяйственный комплекс - уникальный потребитель продуктов нефтехимии. Во-первых, потому, что отрасль производит предмет жизненно важной необходимости - продовольствие: рыбную продукцию и морепродукты в больших объемах и качественном ассортименте; во вторых, в силу биологического характера производства и большой зависимости от природных условий перебои в снабжении приводят к существенным потерям продукции и снижению её качества. Увеличение агрегатных мощностей двигателей на судах при одновременном повышении их рабочих температур, снижение расхода смазочных масел (СМ) и увеличение сроков его замены привели и к значительному росту жёсткости условий работы СМ. А если принять во внимание постоянное усложнение конструкции двигателей, трансмиссий, навесного оборудования технологических линий и насыщение их механизмами, работу при постоянной высокой влажности и периодически иногда низких или высоких температурах, сезонность и переменные нагрузки, то можно с уверенностью констатировать, что современные СМ должны удовлетворять самым жёстким требованиям, как со стороны производителей техники, так и со стороны эксплуатационников. Неотъемлемой частью эксплуатации современных машин и механизмов является рациональное использование нефтепродуктов, качество которых в значительной степени определяет надёжность работы техники, а также эксплуатационные расходы, трудоёмкость техобслуживания, долговечность её работы [1]. Отсутствие системы утилизации (регенерации) ОСМ в рыбопромышленном хозяйстве наносит наиболее ощутимый вред системе «биоэкология - продукты питания - человек».
Развитие хозяйственной деятельности человечества привело к загрязнению почвы, воды и атмосферы. Это выражается в резком ухудшении среды обитания всех живых организмов и, во многих случаях, необратимыми последствиями для них. По данным Госкомитета охраны окружающей среды размер допустимого воздействия человека на окружающую среду превышен в 8-10 раз [1]. На поддержание экологически необходимых и привычных условий жизни и работы человек тратит все больше энергии с все меньшим полезным эффектом по причине порчи механизма саморегуляции природы агрессивностью своего (антропогенного) воздействия. Таким образом, опасный круг для человека замкнулся дважды: первое по самоотравлению, второе по дефициту энергии с отравлением справиться. Таким образом, требования экологии по иерархии возникших проблем приобретают приоритет среди прочих. Развитие техносферы связано с интенсификацией применения топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей, получаемых из природного и синтетического сырья. Причем, если топлива загрязняют окружающую среду преимущественно в процессе эксплуатации
29
двигателей внутреннего сгорания, смазочные же материалы загрязняют экосистемы еще и при утилизации отработанных смазочных масел. ОСМ представляют собой сложные и многокомпонентные смеси, поэтому зная состав ОСМ, можно оценить степень их воздействия на биосферу и определить пути утилизации.
Экологически опасными компонентами как свежих товарных, так и отработанных смазочных материалов являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), изначально присутствующие в нефти, полигалогендифенилы, в основном полихлордифенилы (ПХД) антропогенного происхождения, серосодержащие и хлорсодержащие присадки, ряд биоцидов, органические соединения металлов (свинца, бария, сурьмы, цинка), нитриты [12]. Они распространяются в атмосфере, воде и почве, и участвуя в процессах обеспечения жизнедеятельности человека, появляются в продуктах питания. Кроме того, углеводороды нефтяных и синтетических масел, имея низкую степень биоразлагаемости (всего до 30 %) и накапливаясь в окружающей среде, могут вызвать сдвиг экологического равновесия среды обитания, из-за мутации и усиленного размножения микроорганизмов, усваивающих нефтепродукты.
Атмосфера земли загрязняется в результате испарения и сжигания ОСМ. Токсичные компоненты (диоксид серы, органические соединения хлора и тяжелых металлов) с облаками разносятся по всей планете, что приводит к ее глобальному загрязнению. При сжигании синтетических продуктов загрязнение воздуха может быть существенно более опасным и менее предсказуемым. Сжигание ОСМ, содержащих ПХД, приводит к образованию более токсичных соединений -полихлордибензодиоксинов и полихлордибензофуранов [15,7], до 60 % которых попадает в биосферу путем сжигания. В сШа в 1989 г. диоксины и фураны обнаружены в воздухе, питьевой воде и придонных осадках [6]. Основными источниками токсикантов являются сжигаемые отходы производств и осадки сточных вод. Диоксины и фураны попадают в реки из атмосферы, которая загрязняется ими при сжигании топлив и ОСМ. В России подобные исследования не проводились.
Загрязнение биосферы ОСМ происходит путем просачивания в грунт и попадания в поверхностные и грунтовые воды при проливах и утечках [12]. При попадании отработанных масел в почву образуются так называемые масляные линзы. Характер распространения компонентов ОСМ из этих линз определяется структурой почвы и наличием грунтовых вод. В почву масла проникают под действием силы тяжести и поверхностно-активных явлений. В ней они частично подвергаются окислению и биоразложению под действием кислорода и микроорганизмов. Загрязнение почвы ОСМ зависит от характера надпочвенного слоя, гидрологических условий, а также от состава, плотности, вязкости, смачивающей способности ОСМ, от содержания и типа присадок в них. Скорость просачивания и бокового распространения нефтяных масел в почве составляет 10,2...10,5 мм/с
30
[12]. На поверхности воды масла образуют разводы и пленки, которые эмульгируются, окисляются кислородом воздуха и частично
биоразлагаются. При контакте с грунтовыми водами ряд компонентов масел растворяется и разносится с водой. Загрязнение грунтовой воды - один из основных источников загрязнения почвенных вод. Около 85 % общего объёма загрязнений приходится на «хронические» небольшие утечки и проливы, и лишь около 15 % - на крупные катастрофы [6]. Известна возможность загрязнения приблизительно 7 миллионов литров воды всего 1 литром отработанного нефтяного масла. Образующаяся при этом экологическая система состоит из трех компонентов: воды, масла и поверхностно-активных веществ.
Последние либо присутствуют в масле, либо являются продуктами его
фотоокисления. Попадая в окружающую среду, ароматические
углеводороды (включая полициклические ПАУ) вредно влияют на жизнедеятельность водных растений, рыб и других биоресурсов. По сравнению с алифатическими углеводородами они лучше растворяются в воде и медленнее выводятся из накапливающих их организмов. Идентифицировано 38 соединений, ряд которых обладает канцерогенным и мутагенным воздействием. По содержанию ПАУ можно судить о масштабах загрязнения почвы продуктами техногенных процессов. В донных отложениях озер Великобритании присутствуют ароматические углеводороды антропогенного происхождения. Источниками загрязнения их нефтью и нефтепродуктами является речной и морской водный транспорт и неочищенные стоки наземных автодорожных и разных других предприятий [8].
Значительно распространены в биосфере хлорорганические соединения. Хлоропарафины обнаружены в почве, морях, донных осадках, тканях растений и животных [6]. В странах ЕЭС производство и применение ПДХ запрещено с 1978-1979 г. Несмотря на это, ПХД распространяются в биосфере в глобальном масштабе, что объясняется их высокой стабильностью, малой биоразлагаемостью и нелегальным применением [15]. Ежегодно в Северные моря попадает около 7т ПХД и других углеводородов [6]. В Чехословакии ПХД обнаружены в детских песочницах; в Германии, Польше, США и ряде азиатских стран - в женском молоке [5]. Высокая концентрация ПХД отмечена в зонах, прилегающих к гаваням [2]. По прогнозам, к 2080 г. их концентрация в тихоокеанской воде возрастет до 0,5...0,7 мг/кг, а в теле морских животных до 0,5...0,8 мг/кг [2].
Для водной системы Балтийского бассейна преобладающими загрязняющими веществами являются хлороформ, бензапирен, нефтепродукты, тяжёлые металлы [4]. В устье реки Невы обнаружены наиболее опасные соединения - полихлорированные бифинилы (ПХБ) (предельно допустимая концентрация (ПДК) которых составляет 1 мг/л). Однако в некоторых местах содержание ПХБ превосходит ПДК в десятки, а то и в сотни раз. По данным института Токсикологии Минздрава РФ, содержание ПХБ в грудном молоке кормящих матерей составляет 21,5
30
мг/л. В странах Западной Европы этот показатель доходит до 320 мг/л, США - до 111,3 мг/л, Канаде - до 28,4 мг/л. Таким образом, для всех стран основной проблемой, требующей незамедлительного решения, является снижение уровня техногенного загрязнения.
В последнее время в ОСМ, особенно в отработанных моторных маслах (ОММ), появляются новые специфические загрязнения, связанные с изменением состава топлива и смазочных материалов, жизнедеятельностью микроорганизмов и др. [15]. Применение в ДВС альтернативных топлив приводит к появлению в моторных маслах (ММ) новых видов загрязнений. ОММ из двигателей, работавших на смеси метанола с бензином, содержат 0,025...0,425 % метанола. При работе двигателя на чистом метаноле его содержание в маслах менялось от
0,227 % до 7,7 %. Рост содержания метанола в масле зависит в основном от типа двигателя. Работа ДВС на газовом топливе (природный газ, газ химводоочистки, переработка бытового и промышленного мусора) вызывает попадание в ММ оксидов азота, способствующих образованию органических нитратов и продуктов окисления. Присутствие в газах сероводорода до 0,2 % и
галогенуглеводородов до 0,09 % вызывает появление в ОММ синильных кислот. Попадание в подсолнечное масло дизельного топлива приводит к загущению последнего за счет авто-окисления и полимеризации ненасыщенных триглицеридов растительного масла [15]. К выходу механизмов из строя приводит загрязнение работающих масел продуктами жизнедеятельности бактерий, особенно в районах с тропическим климатом. Биоразложение электроизоляционных масел ускоряется в присутствии воды и бумажных или хлопчатобумажных изоляционных материалов. Специфические условия эксплуатации ряда смазочных материалов приводят к попаданию в них радиоактивных загрязнений. Экологические последствия применения альтернативных топлив и смазочных материалов вообще не исследовались. Перечисленные факторы при использовании альтернативных топлив и смазочных масел существенно влияют на последующее рациональное использование ОСМ и выбор технологии их переработки.
Токсичность ОСМ определяется разложением масел при эксплуатации. Токсичные загрязнения, такие, как свинцовые
антидетонаторы, продукты неполного сгорания топлива в ММ,
металлические примеси (продукты износа), разложившиеся присадки, бактерии, грибки возникают при окислении и термическом разложении. Токсичность нефтяных масел повышается с ростом их молекулярной массы и кислотного числа, с увеличением в их составе доли аренов, смол, сернистых соединений. Соединения с разветвленной боковой цепью менее токсичны, чем углеводороды нормального строения. Циклические соединения обычно токсичнее, чем соединения с открытой цепью. Ненасыщенные соединения более токсичны, чем насыщенные. Опасность увеличивается с ростом растворимости масляных
компонентов в жидкостях, что повышает возможность проникновения в
30
организм [6]. Чрезвычайно опасными с точки зрения токсичности являются отработанные синтетические масла, особенно на основе полихлордифенилов. Например, сложные эфиры фосфорной кислоты обладают раздражающим и неврологическим действием. Отработанные масла в 15-30 раз токсичнее свежих масел. О токсичности некоторых масел было известно более 70 лет назад, однако только последние 15-20 лет этому вопросу уделяется пристальное внимание. Более 30 лет назад на это обстоятельство обращал внимание К.К. Папок [10]. Однако такие работы до сих пор ведутся в незначительном объеме [15]. Производство и применение масел на нефтяной и синтетической основе в ряде случаев приводит к возникновению ксенобиотиков - веществ, полностью чуждых биосфере, зачастую обладающих высокой токсичностью, практически не участвующих в обменных процессах и вследствие этого накапливающихся в живых организмах. К ним в первую очередь относятся полихлордифенилы, полихлордибензодиоксиды и полихлордибензофураны. Токсичность особенно характерна для масел с присадками, претерпевающих химические превращения в условиях эксплуатации. Нефтяные смазочные материалы являются также источником полициклических аренов и нитрозаминов, не ксенобиотиков, но также представляющих существенную опасность вследствие канцерогенности и негативного влияния на обменные процессы в живых организмах.
В плане экологических проблем за последние 4-5 лет усилилась канцерогенная активность некоторых работающих нефтяных масел по сравнению со свежими вследствие накопления биологически активных полициклических аренов (ПА), продуктов неполного сгорания топлива и термического разложения масла [15]. Потенциальными канцерогенами являются нитрозамины, возникновение которых происходит при каталитическом воздействии ряда микробов и посторонних загрязнений на присадки к маслам [3]. Десятикратное увеличение соединений ПА характерно для работающих дизельных масел. Стократное и более увеличение соединений ПА наблюдается в маслах бензиновых двигателей благодаря попаданию в них продуктов неполного сгорания бензина. Таким образом, канцерогенность ОСМ связана с присутствием ПА, однако она не должна рассматриваться отдельно от других экологических свойств. В этой связи задача усложняется необходимостью исследования весьма малых количеств соединений очень сложной структуры.
Смазочные материалы, как товарные, так и отработанные, представляют существенную экологическую опасность, тем более в виде сложных многокомпонентных смесей, образующихся при сборе масел в промышленных масштабах. [15]. К тому же источниками устойчивого загрязнения почвы, водоемов и атмосферы являются не только сами отработанные смазочные материалы, в том числе и ОСМ, а также и отходы их переработки, которые чаще всего не
30
утилизируются и представляют собой еще большую опасность, чем сами ОСМ и отработанные смазочные материалы. Лишь незначительная часть из попадающих в окружающую среду вышеперечисленных продуктов обезвреживается естественным путем -окислением, фотохимическими реакциями, биоразложением (составляет всего 10 ... 30 %). Кроме того, при рассмотрении экологической опасности, связанной с ОСМ, следует учитывать производство и эксплуатацию как смазочных материалов, так и присадок к ним, так как многие присадки обладают неблагоприятными свойствами (серо- и хлорсодержащие продукты, биоциды) [9].
ОСМ вызывают экологические и медицинские проблемы в плане личной гигиены при работе со свежими и отработанными смазочными маслами, где отсутствие средств защиты приводит к возникновению дерматитов, обезжириванию кожи, появлению трещин и, как следствие, занесению инфекции.
С точки зрения медицинской проблемы дерматологические и аллергические заболевания вызывают отработанные нефтяные масла в связи с усложнением их состава. Считается, что наибольшую опасность в ОСМ представляют галогенсодержащие соединения хлора (0,3...0,65 %), способные вызывать раковые заболевания, расстройство иммунной системы, бесплодие. Хлорорганические соединения в ОСМ создают опасность для грунтовых вод, проникают в жировые ткани, где отлагаются и накапливаются по причине своей незначительной биоразлагаемости. В образцах свежих, отработанных и регенерированных моторных масел, в загрязненной маслами почве обнаружены продукты разложения хлорсодержащих присадок в количестве до 7 %, в том числе высокотоксичных
полихлордибензодиоксинов и полихлордибензофуранов.
Основным источником катастрофического загрязнения ОСМ являются полихлордифенилы (ПХД) и их производные. Использование ПХД в качестве основы придает синтетическим маслам хорошие диэлектрические свойства, высокую термическую стабильность, огнестойкость. Запрещены они были в связи с отрицательными экологическими свойствами: высокой токсичностью, плохой
биоразлагаемостью и возможностью накопления в организме. Однако ПХД в смесях ОСМ превышают 0,02 %, что указывает на образование ПХД в самих СМ в процессе эксплуатации или переработки. При исследовании основных присадок
(с содержанием хлора 0,002...35 %) отмечено высокое содержание хлора у противоизносных присадок в редукторных и трансмиссионных маслах. В присадки хлор попадает в процессе производства при использовании катализаторов или из смесей в сырье (0,1 ...1,0 %). Содержание хлора в свежих ММ составляет 0,092 %. Вместе с тем нет доказательств образования ПХД в работающих ММ [15]. Содержание общего хлора (до 0,64 %) в ОММ зависит от присутствия выносителей свинца в бензинах и от срока службы моторного масла. При
30
термическом разложении и низкотемпературном сжигании ПХД образуют ещё более токсичные вещества: полихлордибензодиоксины, полихлордибензофураны и наиболее опасные 2-, 3-, 7-, 8-тетра-хлордибензодиоксины. Присутствие диоксинов и фуранов в отработанных и регенерированных моторных маслах доказано рядом медицинских исследований. Анализ смесей ОСМ и полученных из них базовых масел вторичной переработки выявил содержание до 0,035 % гекса-, гепта-, октаизомеров хлордибензодиоксинов и хлордибензофуранов. Не исключено, что хлорсодержащие соединения могут способствовать возникновению токсичных диоксинов и фуранов непосредственно в процессах вторичной переработки (например, при вакуумной перегонке ПХД концентрируются в низко-кипящих фракциях) [7]. В той же степени опасны аналогичные соединения других галогенов, например, полибромдифенилов (бром используется как выноситель свинца в этилированных бензинах).
Результаты экологических и эпидемиологических исследований трудны для интерпретации по причине различий в методах оценки степени воздействия экологически опасных компонентов ОСМ на биосферу. Экологические последствия и степень риска для здоровья людей при существующем уровне загрязнения окончательно не выяснены [14]. Факт глобального экологического кризиса свидетельствует о качественно новом уровне противодействия биосферы человеку [4]. Это проявляется, прежде всего, в действии на организм человека наиболее опасных компонентов смазочных материалов -полихлордефинилов (ПХД), которые при неполном сгорании, в основном бензина, образуют еще более токсичные производные фуранов и диоксинов, разрушающих иммунную систему людей и животных, вызывающих рак и нарушающих нормальную репродуктивную их способность (рис. 2). У свежих масел селективной очистки и отработанных дизельных масел отсутствуют признаки токсичности и канцерогенности, а вот у неочищенных масляных дистиллятов, дистиллятных экстрактов и ОММ из бензиновых двигателей канцерогенность и токсичность существенные, причем у ММ бензиновых двигателей канцерогенность появляется после пробега свыше 5 тыс. км одновременно с образованием и накоплением ПА. На накопление ПА влияет тип двигателя и срок службы ММ. Зарубежные специалисты считают необходимым пересмотр срока службы ММ и ограничение его оптимальной продолжительности с точки зрения экологии. Научно обоснованные критерии срабатываемости свойств масел, смазок и специальных жидкостей к настоящему времени не разработаны. Существующие показатели далеко не всегда учитывают реальную работоспособность смазочного материала. Поэтому в ряде случаев придерживаются норм, рекомендованных специалистами по конструированию машин и оборудования. Эти нормы не учитывают реальную работоспособность и фактическое состояние смазочного материала. К качеству получаемых из ОСМ продуктов
30
предъявляются достаточно высокие требования, а это предполагает применение более эффективных и информативных методов анализа не только показателей качества, но и экологических показателей. При оценке экологической опасности необходим в первую очередь анализ новых специфических загрязнений в ОСМ, содержания в них ПА, органических соединений галогенов, и в первую очередь ПХД. Ранее при оценке канцерогенной активности ОСМ использовали животных. При высокой надёжности данный метод является весьма длительным (до 3 лет) и дорогостоящим (свыше 15 тыс. долларов за один образец нефтепродукта) [15]. В последнее время при оценке канцерогенной опасности путем определения содержания ПА в маслах используют жидкостную хроматографию [3].
Отработанные масла по своим действительным характеристикам гораздо более опасны для окружающей среды, чем это принято считать. К тому же на сегодняшний день количество экспериментальных исследований по оценке токсичности и канцерогенности ОСМ крайне мало, что не позволяет в полной мере определять уровень связанной с ними опасности, поэтому просто их захоронить или сжечь при утилизации становится невозможным. Они требуют специальной обработки на обезвреживание. Такая обработка хорошо встраивается в технологию регенерации, совмещая полезное с необходимым. Регенерация смазочных масел, выполненная с учётом экологических требований, становится по праву одним из лучших способов их утилизации. Обеспечивая прирост местных ресурсов производства масел, она предохраняет окружающую среду от загрязнения [2, 3, 6, 15]. Таким образом, проблему использования смазочных материалов следует рассматривать не только как техническую и экономическую, но в значительной степени как экологическую, где одним из эффективнейших способов предотвращения загрязнений окружающей среды есть максимальное вовлечение ОСМ в переработку. Вместе с тем переработка отработанных масел во всем мире не превышает 5% от потребления.
30
Рис. 2. Экологические проблемы загрязнения окружающей среды отработанными маслами
Так как экологическая проблема утилизации ОСМ стоит остро, во многих развитых странах приняты меры по предотвращению загрязнений: организовывается квалифицированный сбор ОСМ,
разрабатываются эффективные способы удаления из них экологически опасных соединений, осуществляется очистка почвы и вод. Достигнутые результаты локальны, поскольку предпринимаемые меры устраняют следствие, а не причину - источник загрязнения.
Из приведенного анализа следует, что ОСМ нельзя сжигать и сливать в землю; ОММ бензиновых двигателей более токсичны, чем дизельных; ОСМ на синтетической основе более токсичны, чем на минеральной; присадки в маслах (особенно хлорсодержащие в трансмиссионных и редукторных) усиливают токсичность ОСМ; попадание топлива в смазочные масла двигателей увеличивает токсичность ОММ; увеличение срока службы ММ усиливает канцерогенность ОММ; при промышленном сборе ОСМ многокомпонентные смеси более опасны, чем ОММ, в том числе вероятностью радиационного и биологического заражения; при вторичной переработке (глубокой вакуумной перегонке) образуются более токсичные компоненты, чем при регенерации; отходы вторичной переработки более опасны, чем ОСМ.
С экологической точки зрения вопросы дифференцированной регенерации ОСМ на речном и морском водном транспорте не
30
изучались. Не рассматривались вопросы преимущества регенерации перед другими способами утилизации ОСМ.
Библиографический список
1. Азаркин Н.Н. Отработанным нефтепродуктам - вторую жизнь // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1987. № 12. С. 64.
2. Большая энциклопедия транспорта: Экология. Т. 1. СПб., 1998. С. 334-336.
3. Вронский В.А. Прикладная экология: учеб. пособие. Ростов н/Д.: Феникс, 1996. 512 с.
4. Данилов-Данильян В.И., Горшков В.Г., Арский Ю.М. и др. Окружающая среда между прошлым и будущим: мир и Россия. М.: ВИНИТИ, 1994. 133 с.
5. Дерягин Б.В. О природе маслянистости смазочных средств и методах ее количественной оценки // Трение и износ. Т. 1. М.: АН СССР, 1939.
6. Евдокимов А.Ю., Лашхи В.Л., Джамалов А.А. Отработанные смазочные материалы и вопросы экологии // Химия и технология топлив и масел. 1992. № 11. С. 26-30.
7. Евдокимов А.Ю., Фукс И.Г., Загородный Н.Г. Экологические аспекты использования отработанных смазочных материалов // Химия и технология топлив и масел. 1990. № 11. С. 3.
8. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология: учебник для вузов // Под ред. В.Н. Луканина. М.: Высш. шк., 2001. 273 с.
9. Павлов А.Г., Резников В.Д. Новые требования к моторным маслам за рубежом // Химия и технология топлив и масел. 1994. № 7. С. 33-37.
10. Папок К.К., Барон И.Г. Ядовитость топлив, масел и технических жидкостей. М.: Изд-во Минобороны СССР, 1960. 79 с.
11. Производство смазочных материалов в России: факт и прогноз // Мир нефтепродуктов. 1999. № 1. С. 9-11.
12. Соболев Б.А. Производство смазочных масел предприятиями России // Мир нефтепродуктов. 2000. № 2. С. 1-2.
13. Сурин С.А. Отработанные масла: вторая жизнь // Мир нефтепродуктов. 2000. № 2. С. 22-24.
14. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. М.: Высш. шк., 1988. С. 272.
15. Фукс И.Г., Евдокимов А.Ю., Лашхи В.Л., Самойхмедов Ш.М. Экологические проблемы рационального использования смазочных материалов. М.: Нефть и газ, 1993. 352 с.
16. Шеннон И., Шей Р. Смазочные материалы: снижение вредного воздействия на окружающую среду // Мир нефтепродуктов. 2000. № 3.
С. 30-33.
30
17. Юзефович В.И. Организация сбора отработанных масел // Мир нефтепродуктов. 2001. № 3. С. 28-30.
