CC BY
5
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
'—д -
УДК 613.63: 821.43.013.19:668.74
СОДЕРЖАНИЕ 3.4-БЕНЭПИРЕНА В САЖЕ И ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ ГАЗОТУРБИННЫХ И ПОРШНЕВЫХ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Л. М. Шабад, Г. А. Смирнов
Лаборатория профилактики канцерогенных воздействий Института экспериментальной и клинической онкологии АМН СССР, Москва
В последнее время в периодической печати появляются статьи, авторы которых указывают на необходимость защитных мер от выхлопных газов самолетов, особенно на взлете и при посадке. Реактивный самолет за час извергает в атмосферу выхлопные газы, в которых содержится углеводородов столько, сколько выделяют при работе 10 ООО восьмицилиндровых автомобильных двигателей, а сажи и других частиц столько, сколько выделяют 24 ООО автомобилей (Herhardsson). Однако при этом канцерогенные углеводороды не учитывались.
В нашу задачу входило исследование содержания 3,4-бензпирена (3,4-БП) в саже и выхлопных газах некоторых типов газотурбинных и поршневых авиационных двигателей. Сажу мы отбирали соскобом с сопл газотурбинных и выхлопных труб поршневых авиационных двигателей. Навески по 5 г сажи экстрагировали в аппарате Сокслета и взбалтыванием на вибраторе. В качестве растворителя применяли перегнанный бензол.
Качественное определение 3,4-БП, содержащегося в экстрактах, проводили по квазилинейчатым спектрам флюоресценции в н-октане при температуре кипения жидкого азота на спектрографе ИСП-51 с фотографической регистрацией спектра.
Спектральная установка для количественного анализа представляла собой спектрограф ИСП-51 с фотоэлектрической приставкой ФЭП-1 и потенциометром ПСР1-01. В качестве аналитической мы выбирали наиболее интенсивную в спектре н-октанового раствора 3,4-бензпирена линию 4030 А. Количественный анализ вели по методу добавок, разработанному А. Я. Хесиной на основе эффекта Шпольского. Следует отметить, что при использовании данного метода необходимость хроматографии отпадает, если аналитическая линия 3,4-бенз-
о
пирена 4030 А отчетливо выступает над фоном, создаваемым примесями. В настоящем исследовании оказалось возможным исключить предварительную хроматографию экстрактов.
Исследовали сажу, взятую соскобом из сопла двигателя турбореактивного самолета ТУ-104 и из выхлопных труб двигателей поршневых самолетов ИЛ-14 и АН-2. При этом ее изучали в смеси. В саже, взятой от самолета ТУ-104, был найден 3,4-бензпирен в количестве 351 мкг/кг. В смеси сажи, взятой из выхлопных труб поршневых двигателей самолетов ИЛ-14 и АН-2, изучаемый нами углеводород обнаружен в количестве 138—188 мкг/кг при экстракции взбалтыванием на вибраторе и в количестве 151—264 мкг/кг при экстракции в аппарате Сокслета1.
Отсюда видно, что экстракция в аппарате Сокслета имеет преимущество перед экстракцией взбалтыванием на вибраторе, так как позволяет выделить больше 3,4-бензпирена из сажи.
Содержание 3,4-бензпирена в выхлопных газах исследовали на турбореактивном и турбовинтовом двигателях, установленных на стендах. Рабочий газ отбирали через статический пробоотборник, поставленный за последней ступенью турбины, и направляли в 3 поглотителя, последовательно соединенные между собой. Использовали 2 типа поглотителей— поглотитель Зайцева и с пористой пластиной № 1. Для просасывания газа через них применяли электроаспиратор ЭА-12, позволяющий регулировать расход. В качестве растворителя 3,4-бензпирена использовали перегнанный бензол, заливаемый в количестве 15 мл в каждый поглотитель. Для уменьшения летучести бензола поглотители помещали в ванну с проточной холодной водой. Скорость прохождения газа через поглотители оставалась постоянной на протяжении отбора (1 л/мин). Время отбора пробы 5 мин. включало запуск двигателя (несколько секунд) и последующую его работу на оборотах 10 500 об/мин (турбореактивный) и 8000 об!мин (турбовинтовой). Очевидно, объем проходящего через поглотители газа составляет 5 л.
1 Колебание результатов объясняется различным временем экстракции.
При отборе газа в бензольные поглотители исключается трудоемкий процесс экстракции. В качестве исследуемого раствора для качественного и количественного определения 3,4-бензпирена берут содержимое поглотителей. Данные исследования представлены в таблице.
Количество 3,4-бензпирена в поглотителях
я Количество 3,4-бензпирена (в мкг)
Тип двигателя Номер связки ПОГЛО! тел ей 1-й поглотитель 2-й поглотитель 3-й поглотитель всего Тип поглотителя
Турбореактивный 1 0,00276 0,00276 Не обнару- —0,00552 Зайцева
2 0,00282 0,00260 р ужено 0,00210 0,00752 »
3 0,00480 0,00440 _1 0,00920 С пористой пластиной № 1
4 0,00560 0,00380 0,00240 0,01180 То же
Турбовинтовой 1 0,00300 0,00130 0,00105 0,00535 Зайцева
1 Третий поглотитель отсутствовал.
Из таблицы видно, что скорость прохождения газа через поглотители при отборе проб была велика, так как 3,4-бензпирен обнаружен и в последних поглотителях. В дальнейших исследованиях с целью избежания проскока 3,4-бензпирена необходимо применять больше поглотителей, увеличивать время отбора проб и снижать скорость прохождения газа через поглотители.
Зная расход воздуха, топлива и температуру газа за последней ступенью турбины на данных оборотах двигателя (эти величины замеряют в процессе работы), нетрудно подсчитать расход газа по соплу, используя следующие формулы:
02 = Оь + йт (в кг/сек), Р
У = ЯТ (в кг/*3).
V = —— (в м3/сек)-1000 (л;сек),
где /?=29,3 — газовая постоянная, Р=1,033-104 (в кг/м2) — давление газа за соплом, Оь — расход потребляемого двигателем воздуха (в кг/сек), От — расход топлива (в кг/сек), Ое — суммарный расход воздуха и топлива (в кг/сек), Т (абс) — температура газа после турбины двигателя, у — удельный вес газа (в кг/м3), V— объем вытекающего из сопла газа (в м3/сек).
В результате исследования выяснилось, что за минуту работы турбореактивный двигатель при 10 500 об/мин выделяет в атмосферу от 2 до 4 мг 3,4-бензпирена, а турбовинтовой двигатель при 8000 об/мин — 4 мг. Таким образом, авиационные двигатели могут быть источником попадания канцерогенного углеводорода 3,4-бензпирена в атмосферу.
Выводы
1. При исследовании содержания 3,4-бензпирена в пробах сажи и выхлопных газов некоторых типов газотурбинных и поршневых авиационных двигателей этот канцерогенный углеводород обнаружен во всех пробах. В саже, взятой с газотурбинного (турбореактивного) двигателя самолета ТУ-104, его оказалось больше, чем в смеси сажи, взятой с поршневых самолетов ИЛ-14 и АН-2.
2. В дальнейших исследованиях следует применять экстракцию в аппарате Сокслета, так как она позволяет выделить большее количество 3,4-бензпирена, чем экстракция взбалтыванием на вибраторе.
ЛИТЕРАТУРА
ж
Хесина А. Я. Тезисы докл. на 13-м Всесоюзн. совещании по люминесценции. М., 1964, с. 113.
Поступи а 19/VI 1968 г
