عوامل تاثیر‌گذار بر کیفیت بنزین

آیا در تولید آلاینده و مضرات خروجی از اگزوز خودروها فقط خودرو و ادوات کنترل احتراق و آلایندگی آن موثر هستند یا کیفیت سوخت نیز تاثیر‌گذار است؟ این سوالی است که می‌خواهیم در این مجال به آن پاسخ دهیم.

گسترش‌نیوز: قطعاً جواب مثبت بوده و کیفیت سوخت عاملی تاثیرگذار است تا سیستم‌های کنترل آلایندگی و احتراق بتوانند بهترین عملکرد را ارائه دهند. به عنوان مرسوم‌ترین سوخت فسیلی برای خودروها به بررسی کیفیت‌های تعریف شده برای بنزین می‌پردازیم. در عمده کشورهای دنیا و از جمله ایران استانداردهای کیفیت سوخت و میزان آلاینده‌های خروجی از اگزوز بر مبنای استانداردهای یورو مورد بررسی قرار می‌گیرند. در بحث کنترل آلایندگی می‌خواهیم به بررسی کیفیت بنزین بر مبنای استانداردهای یورو بپردازیم. در ادامه هر یک از موارد ذکر شده در جدول را ابتدا معرفی کرده و سپس عوامل مخربی که تاثیری بر اکوسیستم خواهند داشت مورد بررسی قرار می‌دهیم.

الف: آروماتیک‌ها:

هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای (PAHs: Ploycyclic Aromatic Hydrocarbons) گروه بزرگی از ترکیبات آلی دارای دو تا هفت حلقه بنزنی هستند. PAHs گروه وسیعی از آلاینده‌های زیست محیطی بوده که ناشی از احتراق ناقص مواد آلی نظیر سوخت‌های فسیلی است. برخی از PAHs دارای خاصیت سرطان‌زایی، جهش‌زایی و تراتوژنی هستند و خطر جدی برای سلامتی دارند و به این علت نگرانی در رابطه با وجود PAHs در هوای آزاد روبه افزایش است. PAHs از هر دو منابع طبیعی و انسانی‌ ساخت شده وارد محیط می‌شوند. حضور وسیع PAHs ناشی از تولید آنها توسط تمامی انواع فرآیندهای احتراق مواد آلی است.

وجود ترکیبات آروماتیک در بنزین موجب می‌شود بر اثر احتراق سوخت درموتور، ذرات معلق ایجاد شود که اندازه این ذرات کمتر از ۵ میکرون است. در روزهای سرد زمستان که با پدیده وارونگی هوا مواجهیم، این پدیده بیشتر به چشم می‌خورد؛ بنابراین کنترل میزان ترکیبات آروماتیک در بنزین ضروری است. اثرات وسیعی از سمیت PAHs بر روی موجودات زنده، میکروارگانیسم‌ها، گیاهان خاک‌زی، موجودات آب‌زی، دوزیستان، خزندگان، پرندگان و پستانداران گزارش شده است. اثرات سمیت آنها بر روی رشد، متابولیسم و تشکیل تومور یعنی سمیت حاد، مزمن، سیتوپلاسمی، ژنی و خاصیت سرطان‌زایی نیز به اثبات رسیده است. در عین حال توجه اولیه تحقیقات سمیت‌شناسی PAHs بر روی خاصیت سمیت ژنی و سرطان‌زایی این ترکیبات معطوف شده است.

سرعت ورود PAHs به بدن تحت تأثیر حضور ترکیباتی است که شخص به طور همزمان در معرض آنها قرار می‌گیرد. جذب PAHs در اثر خوردن معمولاً کند است. PAHs می‌توانند در همه بافت‌های دارای چربی وارد شوند. این ترکیبات تمایل زیادی به ذخیره شدن در کلیه و کبد دارند، ولی مقادیر کمی از آنها در طحال و غده آدرنال ذخیره می‌شود. این ترکیبات در بافت‌های بدن به ترکیباتی که برخی کم خطرتر و بعضی مضرتر از PAHs اولیه هستند، تبدیل می‌شوند. مطالعات انجام شده روی حیوانات بیانگر این امر است که PAHs تمایل به اقامت طولانی مدت در بافت‌های مختلف ندارند و بیشتر این ترکیبات پس از چند روز از طریق مدفوع و ادرار از بدن خارج می‌شوند. نوع و شدت تأثیراتی که بر سلامتی انسان دارند وابسته به عوامل متعددی است که از این بین می‌توان به مواردی نظیر میزان ورود این مواد به بدن انسان، مدت تماس، سن، جنس، وضع تغذیه، سلامت شخص و مانع یا مسیر تماس با این ترکیبات اشاره کرد.

ب) اولفین‌ها (آلکن ها):

هیدروکربن‌هایی هستند که یک پیوند دوگانه کربن - کربن (C=C) دارند و فرمول کلی آنها به صورت CnH۲n است. آلکن‌ها سیر نشده هستند، یعنی می‌توانند هیدروژن بگیرند و سیر شوند. افزایش میزان ترکیبات اولفینی در بنزین به تولید ازن منجر می‌شود. اگرچه وجود ازن در طبقات بالای جو مزایایی دارد، اما وجود این گاز در لایه‌های پایینی جو با مخاطرات زیادی همراه است.

ج) بنزن:

بنزن مایعی است بی‌رنگ، خوشبو و فرار که با شعله زردرنگ همراه با دوده می‌سوزد و در تولید صنعتی گروهی از مواد مانند پلی‌استایرن، لاستیک مصنوعی و نایلون استفاده می‌شود. این مایع در تهیه شوینده‌ها و رنگ‌ها نیز به کار می‌رود. بنزن متعلق به خانواده هیدروکربن‌هاست که هر مولکول آن ۶ اتم کربن و ۶ اتم هیدروژن دارد که یک آرایش حلقوی را به‌وجود می‌آورند. این آرایش حلقه بنزن نامیده می‌شود که در بسیاری از ترکیبات از جمله آسپیرین و ماده منفجره تری‌نیتروتولوئن نیز وجود دارد. بنزن سمی و سرطان‌زا است. افزودن بنزن به بنزین عدد اکتان بنزین را افزایش و احتمال کوبش موتور را کاهش می‌دهد. به همین دلیل تا دهه ۱۹۵۰ بیشتر بنزین‌ها چندین درصد بنزن داشتند اما پس از آن تترااتیل سرب رایج‌تر از بنزن شد. منسوخ شدن بنزین‌های سرب‌دار باعث بازگشت بنزن به بنزین‌های برخی کشورها شده‌است اما با توجه به اثرات منفی این ماده بر سلامتی مقررات سفت ‌و سختی در مورد میزان بنزن بنزین وضع شده‌است که معمولاً میزان آن را به کمتر از یک درصد محدود کرده‌است. تماس طولانی مدت با بنزن، تأثیرات مخربی را بر روی بافت‌های سازنده سلول‌های خون خصوصاً سلولهای مغز استخوان می‌گذارد. عوارض تماس مزمن با بنزن، کاهش خون‌سازی بدن، ناتوانی در سیستم ایمنی بدن و همچنین سرطان خون، لوسمی، اختلال در سیستم تنفسی، فراموشی مزمن، تأخیر در استخوان‌بندی جنین انسان، صدمه به سیستم تولید مثل انسان، ناباروری، تولید تومورهای غدد لنفاوی و صدمه به کبد است. چندین مؤسسه از جمله انجمن تحقیقات سرطان دنیا، انجمن حفاظت محیط‌زیست امریکا، اداره خدمات بهداشت امریکا، بنزن را عامل سرطان خون (لوسمی) و دارای درجه سرطان‌زایی یک معرفی کرده‌اند. دوره پنهانی سرطان خون به‌طور معمول ۵ تا ۱۵ سال بعد از نخستین تماس روی می‌دهد.

د) سرب:

بنزین که یک نوع مخلوط است وقتی در موتورهای درون‌سوز با فشردگی فیزیکی بالا استفاده می‌شود خیلی زود شعله‌ور شده و «پیش افروزش» یا پیش انفجار می‌شود که این موجب آسیب رساندن به موتور از طریق ضربه زدن به موتور می‌شود. تحقیقات اخیر بر روی این اثر توسط هری ریکاردو و آ.ه.گیبسون در انگلستان و همچنین توسط توماس دمیگلی و توماس بوید در امریکا منجر به این کشف شد که افزودنی‌های سرب سبب جلوگیری از این رفتار می‌شوند از این رو میل به استفاده گسترده از سرب در بنزین در دهه ۱۹۲۰ افزایش یافت و موجب افزایش قدرت موتورها با فشردگی بالاتر شد. معمول‌ترین افزاینده تترا-اتیل سرب بود. همزمان با کشف اثر زیان‌آور سرب بر سلامت و محیط‌زیست و همچنین ناسازگاری آن با مبدل‌های کاتالیزوری در همه اتومبیل‌ها از سال ۱۹۷۵ این شیوه عمل در دهه ۱۹۸۰ رو به نقصان گذاشت. اکنون بیشتر کشورها تولید سوخت سرب‌دار را متوقف کرده و افزودنی‌های مختلف جایگزین ترکیبات سرب شده‌اند. معمول‌ترین این افزاینده‌ها عبارتند از: هیدروکربن‌های آروماتیک، اترها و الکل (معمولاً اتانول یا متانول). در ایالات متحده امریکا که جهت بهبود عدد اکتان سرب با بنزین مخلوط می‌شد از دهه ۱۹۲۰ استانداردهایی وجود داشت که استفاده از بنزین سرب دار را ممنوع می‌کردند با این حال این قوانین نخستین بار در سال ۱۹۷۳ اجرایی شدند. در سال ۱۹۹۵ سوخت سرب‌دار تنها ۶ درصد فروش کل بنزین و کمتر از دو هزار تن در سال بود. از یکم ژانویه سال ۱۹۹۶ سازمان هوای پاک فروش سوخت سرب‌دار مورد استفاده وسایل نقلیه جاده‌ای را ممنوع کرد. هم ‌اکنون در امریکا مالکیت و استفاده از بنزین سرب‌دار در وسایل نقلیه جاده‌ای حداکثر ده هزار دلار جریمه در پی‌خواهد داشت. به هر حال سوخت‌های سرب‌دار ممکن است به منظور استفاده‌های غیر جاده‌ای مانند هواپیما، ماشین‌های مسابقه، تجهیزات کشاورزی، و موتورهای دریایی دست کم تا سال ۲۰۰۸ فروخته شده باشد. ممنوعیت استفاده از بنزین سرب‌دار سبب کاهش سطح سرب در جریان خون مردم شده و همچنین از آزاد شدن هزاران تن سرب توسط خودروها در هوا جلوگیری کرده‌است. اثر جانبی افزاینده‌های سرب حفاظت سوپاپ در برابر فرسایش بود. به علت در دسترس نبودن سوخت‌های سرب‌دار بسیاری از موتورهای خودرو‌های قدیمی به منظور استفاده از سوخت‌های بدون سرب باید اصلاح می‌شدند. به هر حال محصولات جایگزین سرب نیز تولید شده و گاهی اوقات در مغازه‌های فروش قطعات خودرو یافت می‌شوند. بنزین خریداری شده از پمپ بنزین همچنین شامل افزودنی‌هایی به منظور کاهش تشکیل دوده در موتور است که سبب بهینه شدن سوختن بنزین شده و باعث می‌شود خودرو در هوای سرد آسان‌تر روشن شود. در بیشتر نقاط امریکایی جنوبی و افریقا و بعضی از نقاط آسیا و خاورمیانه استفاده بنزین سرب‌دار همچنان رواج دارد. ضمنا وجود سرب منجر به خراب شدن محفظه کاتالیست که در مقالات قبل ذکر شده است منجر می‌شود و درنهایت اثرات آن خود را به شکل افزایش مصرف سوخت و افزایش دیگر آلاینده‌ها نشان می‌دهد.

ه) سولفور:

اثرات مخرب سولفور یا گوگرد خود را ازطریق تشکیل اکسید‌های گوگرد در فرآیند احتراق نشان می‌دهد. از اثرات اکسید‌های گوگرد می‌تواند به تنگ شدن راههای هوایی تنفس، اسپاسم برونش، سوزش چشم و مجاری تنفسی، کم شدن عمق تنفس، کاهش سیستم دفاعی ریه و در نهایت تشدید بیماری‌های قلبی- عروقی اشاره کرد.

محمد‌طاهر رستگاری - دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک و عضو هیأت مدیره انجمن صنفی مراکز معاینه فنی کشور