Отработанные смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС) являются опасными загрязнителями практически всех компонентов природной среды – поверхностных и подземных вод, почвенно-растительного покрова, атмосферного воздуха. Опасным свойством масел является их токсичность – свойство вещества при попадании в определённых количествах в организм человека, животного или растения вызывать их отравление или гибель [5].
Опасными компонентами маслосодержащих отходов являются углеводороды. Доказано, что все углеводороды обладают выраженным действием на сердечно-сосудистую систему и на показатели крови (снижение содержания гемоглобина и эритроцитов), могут поражать печень, вызывают нарушение деятельности эндокринных желез, поражают центральную нервную систему, вызывают острые и хронические отравления, иногда со смертельным исходом.
При оценке СОТС учитывают канцерогенные свойства веществ, входящих в состав продукта [3]. Все характеристики, на основании которых делается вывод о безопасности СОТС, должны отображаться в паспорте безопасности, данные которого учитывают при составлении санитарно-эпидемиологического заключения, выдаваемого в установленном законном порядке [3, 5]. В таблице представлены значения токсичности приоритетных компонентов СОТС и продуктов их термоокислительной деструкции, содержащихся в воздухе рабочей зоны [8].
Результаты ряда исследований показывают, что средний срок использования СОТС варьирует от двух недель до полутора месяцев. Наибольшую опасность представляют отработанные СОТС, в состав которых входят индустриальное масло, щелочь, полигликоли, асидол и ряд других веществ. Показано, что отработанные СОТС в 15–30 раз токсичнее свежих [1].
Токсичность приоритетных компонентов СОТС и продуктов их термоокислительной деструкции
|
Вещества |
CAS |
ПДК, мг/м3 |
Класс опасности |
Канцерогенность |
Органы и системы, поражаемые при воздействии в концентрациях, превышающих ПДК и RFC |
|
|
МАИР |
ЕРА |
|||||
|
Акриловая кислота |
79-10-7 |
5,0 |
3 |
– |
– |
ОД |
|
Акролеин |
107-02-8 |
0,2 |
2 |
– |
– |
ОД, СОГ |
|
Аммиак |
7664-41-7 |
20 |
4 |
– |
– |
ОД |
|
Ацетон |
67-64-1 |
200 |
4 |
– |
– |
Печень, почки, ЦНС, кровь |
|
Бензин |
8006-61-9 |
100 |
4 |
– |
– |
Печень, почки, ОД |
|
Бутадиен |
106-99-0 |
100 |
4 |
– |
– |
ОД |
|
Бутилакрилат |
141-32-2 |
10 |
3 |
– |
– |
ОД |
|
Винилацетат |
10805-4 |
0,2 |
2 |
– |
– |
ОД, почки |
|
Гексахлорэтан |
6772-1 |
0,08 |
1 |
2В |
С |
ЦНС, почки, КП |
|
Дихлорэтан |
107-06-02 |
10 |
2 |
2В |
В2 |
Печень, почки, ЦНС, КП |
|
Метанол |
67-56-1 |
5,0 |
3 |
– |
– |
ЦНС, СОГ |
|
Метатиол |
74-93-1 |
0,8 |
2 |
– |
– |
ОД, печень |
|
Метилакрилат |
96-33-3 |
5,0 |
3 |
– |
– |
ОД, ЦНС |
|
Метилпропионат |
554-12-1 |
10,0 |
3 |
– |
– |
ОД |
|
Масляный альдегид |
123-72-8 |
5,0 |
3 |
– |
– |
ОД |
|
Метилметакрилат |
80-62-6 |
0,7 |
2 |
– |
– |
ОД |
|
Минеральное масло |
8012-95-1 |
5,0 |
3 |
– |
– |
ОД, печень, почки |
|
Метилнафталин |
1184 |
20,0 |
4 |
– |
– |
ОД |
|
Меркаптан |
107-96-0 |
0,1 |
1 |
– |
– |
ЦНС, ОД |
|
Сероуглерод |
75-15-0 |
10,0 |
2 |
– |
– |
ОД |
|
Сера |
7704-39-9 |
6,0 |
4 |
– |
– |
ОД |
|
Свинец |
74-39-92-1 |
0,01 |
1 |
2А |
В2 |
ЦНС, кровь, почки, КП, репродуктивная функция, ГС |
|
Сернистый газ |
7446-09-5 |
10,0 |
3 |
– |
– |
ОД |
|
Нитрит натрия |
14797-65-0 |
5,0 |
3 |
– |
– |
Кровь |
|
Тетрахлорэтан |
79-34-5 |
5,0 |
3 |
2В |
В2 |
Печень, почки, ЦНС, КП |
|
Трихлорэтан |
71-55-6 |
20,0 |
4 |
– |
– |
ОД |
|
Тетрахлорметан |
56-23-5 |
20,0 |
2 |
2В |
В2 |
Печень, почки, ЦНС, КП |
|
Углерод оксид |
8006-61-9 |
20,0 |
4 |
– |
– |
ОД |
|
Уксусная кислота |
64-19-7 |
5,0 |
3 |
– |
– |
РД, ОД |
|
Фенол |
108-95-2 |
0,3 |
2 |
– |
– |
ССС, почки, печень, ЦНС, ОД |
|
Формальдегид |
5000-0 |
0,8 |
2 |
2А |
В1 |
ОД, СОГ, сенсибилиз. действие, КП |
|
Этанол |
64-17-5 |
1000 |
4 |
– |
– |
ЦНС, ОД |
|
Этилметакрилат |
140-88-5 |
0,048 |
2В |
В2 |
ЦНС, ОД, КП |
|
|
Хлор |
7782-50-5 |
1,0 |
2 |
– |
– |
ОД |
|
Хром3+ |
1308-38-9 |
1,0 |
3 |
– |
– |
ОД, печень, почки, слизистые оболочки |
|
Хром6+ |
1333-82-0 |
0,01 |
1 |
1 |
А |
ОД, печень, почки, КП |
|
Хлористый водород |
7647-01-0 |
5,0 |
2 |
– |
– |
ОД |
|
Бензол |
71-42-2 |
5,0 |
2 |
1 |
А |
Кровь, ЦНС, ГС |
Примечание. Обозначения: СAS – уникальный идентификационный номер химических соединений и некоторых смесей; ЕРА – оценка канцерогенной опасности по классификации агентства по охране окружающей среды США; REC – референтная концентрация, установленная по ЕРА в качестве предела ингаляционного воздействия на человека опасных уровней химических веществ; МАИР – классификация международного агентства по изучению рака; ОД – органы дыхания; ЦНС – центральная нервная система; СОГ – слизистая оболочка глаза; ССС – сердечно-сосудистая система; ГС – гормональная система; КП – канцерогенная патология; РД – разнонаправленное воздействие на многие органы и системы организма.
Требование полного отсутствия вредных веществ в зоне дыхания работающих часто невыполнимо, поэтому особую важность приобретает гигиеническое нормирование, т.е. ограничение содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны до предельно допустимых концентраций – ПДК рабочей зоны (ГОСТ 12.1.005–88 и ГН 2.2.5.686–98). Человек начинает чувствовать запах углеводородов, когда их концентрация в воздухе составляет 0,3 мг/м3. Если концентрация углеводородов в воздухе достигает 30000 мг/м3 и более, может произойти взрыв от любого источника огня (окурок, короткое электрозамыкание, искра и т.д.) [4]. На рис. 1 обозначены основные пути поступления СОТС и их компонентов в организм человека [2].
Рис. 1. Основные пути поступления вредных веществ СОТС в организм рабочих и вызываемые профессиональные заболевания
Отработанные смазочно-охлаждающие вещества оказывают свое негативное воздействие не только на организм, но и на окружающую среду.
Загрязнение поверхности и недр территории промплощадки предприятия нефтепродуктами потенциально имеет ряд опасных и трудно ликвидируемых последствий. При попадании нефтепродуктов в почву формируется несколько видов загрязнения геологической среды:
– загрязнение почвогрунтов;
– загрязнение грунтов зоны аэрации;
– загрязнение горизонта грунтовых вод.
Загрязнения почвогрунтов формируются в основном в местах пролива продуктов отработанных СОТС – первичное загрязнение. При этом наиболее сильно почвы загрязняются тяжелыми и вязкими нефтепродуктами, не способными к глубокому проникновению в недра. В некоторых случаях происходит вторичное загрязнение в результате подъема уровня грунтовых вод.
Под влиянием нефтепродуктов увеличивается количество водопрочных частиц почвы размером больше 10 мм, происходит агрегирование почвенных частиц, содержание глыбистых частиц увеличивается, а содержание агрономически ценных мелких частиц уменьшается. Почвы, насыщенные нефтепродуктами, теряют способность впитывать и удерживать влагу [9].
Срок восстановления, саморекультивации почв, загрязненных нефтепродуктами, составляет от 1–2 до 10–15 лет.
Наличие 2 г нефтепродуктов в 1 кг почвы делают ее непригодной для жизни растений и почвенной микрофлоры. Нефтепродукты оказывают влияние почти на все группы почвенных беспозвоночных. Быстрее всего погибают крупные виды (насекомые, черви). Понижение концентрации кислорода в почве способствует развитию анаэробных микроорганизмов, развитие аэробной микрофлоры затормаживается. Первоначально даже слабое загрязнение почвы нефтепродуктами приводит к снижению количества почвенных микроорганизмов. Восстановление численности наблюдается через несколько месяцев после загрязнения, в дальнейшем возможен даже некоторый рост численности микроорганизмов за счет использования углерода нефтепродуктов в качестве питательного вещества. Однако интенсивный рост микроорганизмов, усваивающих растворимые соединения, сильно обедняет почву соединениями азота и фосфора. Загрязнения почв нефтепродуктами создают новую экологическую обстановку с соответствующим числом организмов в почве. Общая особенность всех нефтезагрязненных почв – ограниченность видового и экологического разнообразия педобионтов [9].
В процессе механической обработки с применением СОТС под действием высоких температур в зоне обработки могут образовываться аэродисперсные системы на основе аэрозолей СОТС, что дополнительно, помимо проливов отработанных СОТС, повышает их миграционную способность в окружающей среде [6]. На рис. 2 показан анализ путей возможной миграции аэрозолей СОЖ.
Рис. 2. Возможные пути миграции продуктов СОТС
Исходя из вышесказанного, в целях экологической безвредности и ожидаемого попутного экономического эффекта в случае внедрения «сухой» (без традиционных СОТС) механической обработки многие зарубежные фирмы совместно с институтами активно занимаются разработкой теоретических основ и практических способов реализации обработки резанием без применения СОТС [1, 7].
Как показывает опыт западного и отечественного машиностроения [1], по мере усиления законодательства и налоговых санкций, направленных на защиту окружающей среды, технологии, позволяющие минимизировать использование СОТС, становятся все более востребованными.
Проведение научно-исследовательской работы осуществляется при поддержке гранта Президента Российской Федерации МК-6076.2013.8.
Рецензенты:
Бобровский Н.М., д.т.н., доцент, профессор кафедры «Оборудование и технологии машиностроительного производства», ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет», г. Тольятти;
Горшков Б.М., д.т.н., доцент, зав. кафедрой «Электротехнические комплексы и системы», ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный университет сервиса», г. Тольятти.
Работа поступила в редакцию 06.11.2014.