Свинец: плюсы и минусы
Свинец — во многом идеальный металл, ведь он обладает массой важных для промышленности достоинств. Наиболее очевидное из них — сравнительная легкость его получения из руд, которая объясняется низкой температурой плавления (всего 327°С). При обработке галенита, важнейшей свинцовой руды, металл легко отделяется от серы. Для этого достаточно галенит в смеси с углем обжечь на воздухе.
Из-за высокой пластичности свинец легко куется, прокатывается в листы и проволоку, что позволяет применять его в машиностроительной промышленности для изготовления различных сплавов с другими металлами. Широкой известностью пользуются так называемые баббиты (подшипниковые сплавы свинца с оловом, цинком и некоторыми другими металлами), типографские сплавы свинца с сурьмой и оловом, сплавы свинца с оловом для пайки различных металлов.
Металлический свинец — очень хорошая защита от всех видов радиоактивного излучения и рентгеновских лучей. Он введен в резину фартука и защитных рукавиц врача-рентгенолога, задерживая рентгеновские лучи и предохраняя организм от их губительного действия. Защищает от радиоактивного излучения и стекло, содержащее окислы свинца. Подобное свинцовое стекло позволяет управлять обработкой радиоактивных материалов с помощью “механической руки” — манипулятора.
При воздействии воздуха, воды и различных кислот свинец проявляет большую устойчивость. Это свойство позволяет широко использовать его в электротехнической промышленности, особенно для изготовления аккумуляторов и кабельных рубок. Последние находят широкое применение в авиа- и радиопромышленности. Устойчивость свинца позволяет использовать его и для предохранения от порчи медных проводов телеграфных и телефонных линий. Тонкими свинцовыми листами покрывают железные и медные детали, подвергающиеся химическому воздействию (ванны для электролиза меди, цинка и других металлов).
Говоря о цене свинца, необходимо отметить его относительную дешевизну. По ценам Лондонской биржи металлов, он дешевле цинка в среднем на $100-150, алюминия на $800, а меди — на $2000 за тонну
Подытожив, можно перечислить очень много областей применения свинца:
обработка внутренней поверхности химической аппаратуры, трубы для перекачки
кислот и сточные трубы химических лабораторий, производство электрических
кабелей, свинцового стекла и хрусталя, глазурей (и это еще далеко не все).
Книги, журналы, газеты печатаются не без помощи типографского металла,
содержащего свинец. Из некоторых соединений этого металла изготовляют
краски, например, белила. Природные соединения свинца (сурик, глет) обладают
красивым, устойчивым желтым, оранжевым и красным цветом и применяются
как красители. Окись свинца используется в металлургии, стекольном деле
и медицине. В ПВХ-индустрии применение свинцовых стабилизаторов позволяет
создавать оконные профили, устойчивые к деформациям, нагреванию и солнечному
свету.
Говоря о цене свинца, необходимо отметить его относительную дешевизну.
По ценам Лондонской биржи металлов, он дешевле цинка в среднем на $100-150,
алюминия на $800, а меди — на $2000 за тонну.
Но так ли совершенен свинец?
Скрытая угроза
Несмотря на все свои достоинства, свинец вреден для здоровья человека,
а его широкое применение в промышленности привело к тому, что свинцовое
загрязнение можно обнаружить повсюду. Рассмотрим важнейшие составляющие
биосферы, такие как воздух, вода и почва. Начнем с атмосферы. С воздухом
в организм человека поступает незначительное количество свинца (всего
1-2%), но при этом большая его часть усваивается.
Без сомнения, наиболее значимым источником загрязнения атмосферы свинцом
является автомобильный транспорт, использующий этилированный бензин.
Доказано, что повышение содержания свинца в питьевой воде обуславливает,
как правило, увеличение его концентрации в крови. Значительное повышение
содержания этого металла в поверхностных водах связано с его высокой концентрацией
в сточных водах рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических
заводов, шахт и т. д., но не только.
В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания — от 40% до 70% в разных странах. Растительные продукты в целом содержат больше свинца, чем животные
По мнению экологов, на сегодняшний день серьезная ситуация сложилась в городах со свинцово-плавильными производствами. Там поступление свинца и других тяжелых металлов в организмы людей превышает допустимые нормы. Проведенные в России исследования демонстрируют значительную опасность для здоровья загрязнения окружающей среды городов с крупными промышленными источниками эмиссии свинца. Так, в г. Красноуральске повышенное содержание свинца в крови было обнаружено у 65 % детей, в Гусь-Хрустальном — более чем у 35% детей. А по утверждениям медиков, именно свинец является причиной психических заболеваний и тяжелых отравлений, как у взрослых, так и у детей.
Рис. 1. Доля детей с повышенным содержанием свинца в крови в некоторых городах России
Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, нарушает деятельность сердечно-сосудистой и репродуктивной систем
Как известно, из загрязненной почвы свинец поступает в сельскохозяйственные культуры, а вместе с пищей — непосредственно в организм человека. Отмечено активное накопление данного металла в капусте и корнеплодах, причем именно в тех, которые повсеместно употребляются в пищу (например, в картофеле). Некоторые виды почв прочно связывают свинец, что предохраняет от загрязнения грунтовые и питьевые воды, растительную продукцию. Но тогда сама почва постепенно становится все более зараженной и в какой-то момент может произойти разрушение органического вещества почвы с выбросом свинца в почвенный раствор. В итоге она окажется непригодной для сельскохозяйственного использования.
|
Наибольшие выбросы свинца в атмосферу происходят в следующих
отраслях производства: |
Таким образом вследствие глобального загрязнения окружающей среды свинцом,
он стал вездесущим компонентом любой растительной и животной пищи. В организм
человека большая часть свинца поступает с продуктами питания — от 40%
до 70% в разных странах. Растительные продукты в целом содержат больше
свинца, чем животные.
Как уже было сказано, всему виною промышленные предприятия. Естественно,
на самих производствах, имеющих дело со свинцом, экологическая обстановка
хуже, чем где бы то ни было. По результатам официальной статистики среди
профессиональных интоксикаций свинцовая занимает первое место. В электротехнической
промышленности, цветной металлурги и машиностроении интоксикация обусловлена
превышением ПДК свинца в воздухе рабочей зоны в 20 и более раз.
Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, нарушает
деятельность сердечно-сосудистой и репродуктивной систем.
Итак, свинец идеален, но смертелен?
Не время для свинца
На сегодняшний день существует много путей для решения “свинцового” вопроса.
Вводятся определенные юридические ограничения на применение свинца в различных
сферах человеческой деятельности. Пожалуй, наиболее известный акт по лимитированию
его использования — это не столь давнее решение Комиссии по охране окружающей
среды ЕС. Уже к концу 2005 года планируется отказаться от использования
этого тяжелого металла во многих отраслях промышленности. Такое начинание
поддерживают производители самых разных товаров, необходимых в быту.
В настоящее время ведется разработка закона, распространяющего эти меры
на всю промышленность ЕС. В России, например, действия властей по преодолению
вредного воздействия свинца заключаются преимущественно в Федеральной
программе “Охрана окружающей среды Российской Федерации от свинцового
загрязнения и снижение его влияния на здоровье населения на 1998-2005
годы”. Принят также Федеральный закон “О запрете производства и оборота
этилированного автомобильного бензина в РФ” от 22.03.2003 г., полностью
запрещающий производство и оборот этилированного автомобильного бензина
в РФ с 1 июля 2003 года.
Защита атмосферы, воды и почвы
Важнейшим направлением решения проблемы загрязнения воздуха свинцом становится
поиск альтернативного автомобильного топлива. Ученые всего мира расценивают
XXI век как “эпоху метана”, прежде всего потому, что это экологически
чистое топливо (основными продуктами сгорания являются углекислый газ
и вода) и, что особенно важно, его запасы значительно превышают запасы
нефти. В городских условиях, где загазованность воздуха максимальна, а
дистанции перевозок сравнительно невелики, очень перспективны автомобили
на водородном топливе и электромобили. Уже созданы и испытаны в реальных
городских условиях электромобили, имеющие запас хода 100-150 км.
Наиболее распространенными методами очистки воды от свинца являются использование
активированного угля и углеродных нанотрубок.
|
Разработано много способов выведения свинца из почвы путем добавления в нее определенных веществ. К примеру, на кафедре ботаники Московского лесотехнического института получен ряд составов, включающих азотнокислый торий, пятиокись ванадия, азотнокислый кобальт инекоторые другие соединения. Они названы адаптогенами и помогают растениям приспособиться к воздействию вредных веществ повышенных концентраций. |
Свинец в пище
Экологичность пищевых продуктов зависит не только от того, с чего они
состоят и где выращены, но и от процессов обработки. Одним из существенных
источников поступления свинца в организм человека являются консервированные
продукты. К примеру, содержание свинца в мышцах тунца при сушке и размалывании
увеличивается в 400 раз, а после упаковки в запаянные консервные банки
— в 4000 раз. При сушке концентрация увеличивается за счет потери влаги,
а при упаковке в банки используется припой, содержащий свинец.
|
Эксперты Всемирной организации здравоохранения сообщают, что молоко, обработанное фабричным путем, содержит значительно больше свинца, чем свежее коровье молоко. Кстати говоря, при химическом анализе вымытых и невымытых плодов оказалось, что от 30 до 65% свинца удаляется путем обычной мойки. |
Промышленность — основной источник свинца
Но даже решив проблему бытового и природного загрязнений, нельзя забывать
об их непосредственной причине — промышленном производстве. Говоря об
этом, необходимо отметить, что важнейшей причиной профессиональной интоксикации
является загрязнение воздушной среды производственных помещений.
К сожалению, большинство отечественных предприятий не могут позволить
себе масштабного переоборудования систем, отвечающих за экологическую
безопасность предприятия. Но во многих случаях это и не требуется.
|
Мероприятия, направленные на улучшение состояния воздушной среды производственных помещений: |
Интересны разработки таких российских ученых, как Л.Г. Пастухова, Ю.И. Толстова, Р.Н. Шумилова и др. Ими на практике доказано, что обезопасить само производство свинца можно без особых денежных затрат. Одна из разработанных технологий заключается в оптимизации распределения воздушных потоков, что может быть применено на любых производствах, связанных со свинцом. Такая незначительная модернизация сыграет серьезную роль в уменьшении профессиональной интоксикации, обусловленной превышением допустимой концентрации свинца в воздухе.
Свинец не нужен?
Если говорить о масштабах, то, например, Германия существенно ограничила
использование свинца уже с 2000 года, Голландия — с 2002-го, а такие европейские
страны, как Дания, Австрия и Швейцария, вообще запретили его использование.
Эта тенденция станет общей для всех стран ЕС в 2015 г. США и Россия также
активно развивают технологии, которые помогут найти альтернативу применению
свинца. Большинство ведущих корпораций ставят отказ от свинца в списки
первоочередных задач.
И все же глобальный переход на бессвинцовые технологии — это задача пусть
не очень далекого, но все же будущего. Как видим, опасность свинца для
окружающей среды и здоровья человека парадоксальным образом сочетается
с его исключительной значимостью для современной промышленности.
Безусловно, свинец еще долгое время не потеряет своего значения в разных
отраслях народного хозяйства, но альтернатива есть всегда, поэтому оптимальное
решение обязательно найдется.
Анатолий Жемчугов
по материалам КБЕ ОКО
