Mikroorganismy a houby vs. petrolej | Věda a život
Výstavba palivových a energetických zařízení a dopravních systémů je obvykle spojena s riziky znečištění životního prostředí. Nehody s únikem ropy také způsobují škody na životním prostředí. Připomeňme si, že v posledních letech došlo k několika takovým nehodám: v červenci 2020 na Tajmyru unikl do země petrolej v důsledku odtlakování potrubí, v srpnu 2021 došlo v Zabajkalském kraji k úniku stejného uhlovodíku z cisterny nákladního vlaku v důsledku srážky s jiným vlakem a k největšímu úniku motorové nafty došlo v květnu 2020 v Norilsku.
Příprava půdy pro laboratorní experiment. Vzorky půdy s kusy lněné tkaniny o rozměrech 6 x 4 cm jsou umístěny ve skleněných nádobách ve dvou spodních řadách. Každá nádoba má svou vlastní dávku petroleje. Lněná tkanina je chráněna plastovou síťkou pro snadné následné vyjmutí. Foto: Anna Šarapovová.
Pavel Krečetov, docent krajinné geochemie a půdní geografie, vkládá do půdy lněnou látku. Foto: Anna Šarapovová.
Každá taková katastrofa nevyhnutelně s sebou nese znečištění půdy. Naštěstí je půda schopna samočištění a samoobnovy díky životně důležité činnosti mikroorganismů a mikroskopických hub (mikromycetů), které v ní žijí. Ale jak rychle se to může stát například při znečištění leteckým petrolejem? Tento uhlovodík je pro půdní biotu poměrně toxický a má také vysokou migrační kapacitu.
Stupeň čištění petroleje půdními organismy a houbami lze posoudit nepřímým ukazatelem: rychlostí rozkladu celulózy v dané půdě. Tento ukazatel se často používá k posouzení intenzity mikrobiologických procesů. Výzkumníci z geografické fakulty Moskevské státní univerzity Lomonosova studovali vliv kontaminace petrolejem na rychlost rozkladu celulózy u dvou typů půdy. Svůj výzkum provedli v laboratoři na vzorcích odebraných z drobovinně-podzolické půdy (typické pro pásmo listnatých a jehličnatých lesů) v Kalužské oblasti, poblíž letiště Jermoolino, a na vzorcích odebraných z pouštní písčité půdy na území kosmodromu Bajkonur v Kazachstánu. Je třeba poznamenat, že drobovinně-podzolická půda je pro život půdní mikrospolečenství mnohem příznivější než pouštní písčitá půda, protože je bohatší na organickou hmotu. V pouštní písčité půdě je tedy biomasa a rozmanitost půdních organismů nižší, a proto je v ní nižší i rychlost rozkladu celulózy.
Vzorky v experimentech byly rozděleny do šesti částí. Jedna byla kontrolní, tj. nebyl do ní přidán petrolej, a do dalších pěti vzorků byly přidány různé dávky petroleje – 1, 5, 10, 25 a 100 g/kg půdy. Jako zdroj celulózy byly použity kousky lněné tkaniny, které byly po zvážení umístěny do skleněných nádob se vzorky půdy. Intenzita rozkladu celulózy byla stanovena úbytkem hmotnosti kousků lněné tkaniny. Pozorování byla prováděna po dobu 13 měsíců ve třech obdobích stárnutí: první vážení bylo po třech měsících, poté po sedmi a nakonec po 13 měsících.
Co vědci zjistili? Zavedení petroleje do sodno-podzolové půdy potlačilo rozklad celulózy během prvních tří měsíců expozice. I když při malých dávkách petroleje (1-5 g/kg) zůstala rychlost rozkladu vysoká. V případě zatížení petrolejem 10-100 g/kg byla intenzita destrukce celulózy slabá – klesla z původních 9,2 na 2,7 mg/g za den. A po 13 měsících, při vysokém znečištění, zůstala biologická aktivita půdy 1,3-1,7krát nižší než u kontrolních vzorků. Jak se však ukázalo, při nízkém znečištění (do 10 g/kg) byla půda zcela obnovena – petrolej v ní nebyl detekován a rychlost rozkladu celulózy se vrátila k původním vysokým hodnotám.
U pouštní písčité půdy byly získány odlišné výsledky (jak se dalo očekávat). Když byl do ní v průběhu tří měsíců pozorování přidán petrolej, rychlost rozkladu celulózy se s rostoucím množstvím petroleje snižovala. Ve všech případech byla tato rychlost hodnocena jako slabá a velmi slabá. Například při nízkém množství to bylo pouze 1,65 mg/g za den. Ale se zvýšením expozice ze tří na sedm měsíců při nízkém množství petroleje se obraz začal měnit: rychlost rozkladu celulózy se stala srovnatelnou s kontrolou. A po sedmi měsících pozorování při množství uhlovodíků 1 a 5 g/kg tento ukazatel překročil hodnoty získané u kontrolních vzorků. Geografové MSU to vysvětlili tím, že zavedení petroleje do půd chudých na organickou hmotu stimuluje mikroorganismy oxidující uhlovodíky, které spolu s mikroskopickými houbami (jejichž podíl také roste) transformují technogenní uhlovodíky na nízkomolekulární organické sloučeniny, což zřejmě může zvýšit rychlost rozkladu celulózy. Pokud jde o vysoké dávky petroleje v půdě – více než 25 g/kg – rozklad celulózy byl potlačen na velmi slabou úroveň.
Samotný petrolej nebyl v obou půdách po třech měsících s minimální počáteční kontaminací (1 g/kg) detekován. Po sedmi měsících nebyl detekován ani při zátěži 5 g/kg a na konci experimentu, tj. po 13 měsících, nezbývá více než 1–2 % původního množství, a to pouze v experimentech s maximálními koncentracemi. Výzkumníci spojují vymizení uhlovodíku s biochemickými reakcemi a jeho částečným odpařováním.
Podle informací z geografické fakulty Moskevské státní univerzity.
V dnešním článku si o petroleji řekneme vše: co je to za látku, jak se získává, jaké vlastnosti má ropný produkt, v jakých oblastech se používá.
Co je to?
Petrolej je bezbarvá směs uhlovodíků nebo látka se slabě žlutým nádechem. Barva závisí na způsobu výroby a složení. Petrolej je mastný a má ropný zápach. Bod varu se pohybuje od 150 do 250 °C.
Podle GOST 12.1.007 je petrolej klasifikován jako třída nebezpečnosti IV: to znamená, že ropný produkt nepředstavuje vážné riziko pro lidské zdraví. Pokud se hořlavá kapalina dostane do kontaktu s pokožkou nebo očima, může dojít k podráždění.
Petrolej je klasifikován jako hořlavá látka. Při interakci petrolejových par se vzduchem vzniká výbušná směs: tuto vlastnost je třeba vzít v úvahu při výrobě, přepravě a skladování ropných produktů.
Příjem
Destilace nebo rektifikace ropy jsou hlavními metodami výroby petroleje v průmyslu. Během primárního zpracování se černé zlato čistí od formovacích vod a různých organických nečistot. V další fázi olej prochází vysokotlakými jednotkami, kde je destilován. Při zahřívání surovin vznikají různé frakce:
✔ do 250°C – ligováno;
Při výrobě petroleje rektifikační metodou se olej rozděluje na kapalnou a parní formu pomocí speciálních zařízení. V důsledku toho vzniká destilát: zpracovává se na čistý petrolej. Metoda přímé destilace ropy se používá při výrobě paliva v malém měřítku ve velkovýrobě, častěji se používá rektifikace.
Vlastnosti
Jednou z nejdůležitějších fyzikálních a chemických vlastností je hustota petroleje. Jeho výkon závisí na teplotě ropného produktu: čím vyšší je, tím nižší je hustota. Ve výrobě se tento parametr zvyšuje zvýšením obsahu těžkých uhlovodíků. Hustota petroleje také závisí na technologii výroby paliva a podmínkách jeho skladování.
Petrolej má různé body vzplanutí. Toto je název pro počáteční teplotu, při které se vznítí palivové páry.
Petrolej má různé viskozity. Závisí na počtu a velikosti asociátů molekul uhlovodíků v jeho složení. Molekulární vazby jsou ovlivněny teplotou ropného produktu: při jejím poklesu se petrolej stává viskóznějším.
Teplota samovznícení je dalším důležitým ukazatelem petroleje. Při něm se páry ropných produktů vznítí bez zdrojů.
Níže uvedená tabulka ukazuje hodnoty hlavních vlastností petroleje.
| Vlastnosti | Hodnota |
| Hustota (měřeno při 20 °C) | 780–850 kg/m3 |
| Bod vzplanutí | 28°С–72°С |
| Měrné spalné teplo | 42,9–43,1 MJ/kg3 |
| Viskozita (měřeno při 20 °C) | 1,2–4,5 mm2/s |
| Bod mrazu | –40…–60 °С |
| Teplota samovznícení | 220 ° C |
Fyzikálně-chemické vlastnosti ropných produktů jsou ovlivněny složením uhlíku, typem a stupněm ropných produktů.
Druhy petroleje
Existuje několik druhů tohoto ropného produktu: raketový, osvětlovací, letecký a technický. Petrolej je klasifikován v závislosti na jeho použití. Pojďme se blíže podívat na všechny druhy petroleje.
Technický
Existují dvě značky technického petroleje: KT-1 a KT-2. Poslední jmenovaný je kvalitnější. Technický petrolej se používá:
✔ pro výrobu etylenu a polypropylenu;
✔ jako palivo pro zbraně, které vyhřívají sklady a výrobní objekty, garáže;
✔ při výrobě ohnivzdorných materiálů;
✔ při vypalování různých výrobků z kameniny a porcelánu;
✔ jako přísada do letní a zimní motorové nafty;
✔ jako rozpouštědlo pro čištění a mytí kovových konstrukcí, mechanismů a dílů vozidel.
Pokud petrolej obsahuje soli hořčíku a chrómu, lze jej použít v průmyslových pračkách.
Letecké palivo
Používá se pro tankování různých letadel s podzvukovou a nadzvukovou rychlostí letu. V Ruské federaci se vyrábí 7 značek takového petroleje. Liší se hustotou, obsahem skutečných pryskyřic a síry a teplotou samovznícení.
Další oblasti použití:
- Jako chladicí kapalina (například v chladiči palivo-vzduch).
- Jako mazivo pro pohyblivé mechanismy.
- Jako rozpouštědlo.
Letecký petrolej se používá i v alternativní medicíně.
Osvětlení
Hlavní výhodou osvětlovacího petroleje je uvolňování minimálního množství vedlejších produktů při spalování. Ropný produkt poskytuje dlouhotrvající lesk. Díky těmto vlastnostem se látka používá k doplňování lamp a topných zařízení.
Petrolej se v každodenním životě používá při výrobě prostředků na hubení štěnic, odmašťování různých povrchů, ošetření zahradních stromů proti hmyzím škůdcům a pro pořádání ohňových show.
raketa (RT)
Používá se jako palivo pro letadla (vojenská i kosmická) v motorech dýchajících vzduch. Pro získání raketového petroleje se destiluje ropa s nízkým obsahem síry. Do hotového výrobku se přidávají následující přísady:
✔ antioxidant (k obnovení rovnováhy antioxidačních heteroatomových sloučenin);
✔ proti opotřebení (pro zvýšení mazacích vlastností).
Raketový petrolej obsahuje nízký obsah těžkých a aromatických uhlovodíků, díky čemuž při hoření neuvolňuje kouř.
Mezi další výhody raketového petroleje patří:
✔ zvýšené vlastnosti proti opotřebení;
✔ odolnost proti tepelné oxidaci;
✔ vysoká teplota vznícení;
✔ zajištění účinné trakce;
✔ možnost dlouhodobého skladování (až 10 let) v uzavřených obalech při zachování původních vlastností;
V raketovém petroleji nejsou prakticky žádné škodlivé složky, proto je na rozdíl od benzínu a nafty považován za ekologický druh paliva.
Shrnout
Jakékoli druhy petroleje jsou široce používány v každodenním životě a průmyslu. Nezapomeňte, že tento ropný produkt je vysoce hořlavý, proto je důležité při provozu a skladování dodržovat požadavky na požární bezpečnost. Při používání paliva musíte také přijmout opatření:
✔ zajistit dobrou ventilaci vzduchu;
✔ používejte ochranné rukavice a brýle;
✔ ujistěte se, že se petrolej nedostane na kůži a sliznice;
✔ Důkladně opláchněte pokožku, pokud se s ní dostane petrolej.
Při dodržení těchto opatření bude práce s hořlavými látkami bezpečná pro lidské zdraví.