СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА БЕНЗИНОВ, ПРЕДЛАГАЕМЫХ НЕФТЯНЫМИ КОМПАНИЯМИ НА РЫНКЕ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ГОРОДА ОРЕНБУРГА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF THE QUALITY OF GASOLINE OFFERED BY OIL COMPANIES IN THE ORENBURG MOTOR FUEL MARKET AND THEIR IMPACT ON THE ENVIRONMENT

Nikita Zabirov

student, Department of Biology, Orenburg State Medical University,

Russia, Orenburg

Kseniya Schenyaeva

student, Department of Biology, Orenburg State Medical University,

Russia, Orenburg

Tatiana Osinkina

scientific supervisor, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Orenburg State Medical University,

Russia, Orenburg

АННОТАЦИЯ

В статье представлен анализ и сравнение основых марок автомобильного топлива разных компаний. На основе этого сделан вывод об их эффективности и безопасности Определение фракционного состава бензинов показало, что только образец бензина компании Лукойл полностью соответствует стандарту качества, остальные исследуемые образцы не соответствует требованиям стандарта.  Все остальные бензины в большем или меньшем количестве содержат утяжеленные фракции, которые трудно испаряются и попадают в цилиндры в жидком виде, что является недопустимым с точки зрения эксплуатации двигателя.

ABSTRACT

The article presents an analysis and comparison of the main brands of automobile fuel from different companies. Based on this, a conclusion was made about their effectiveness and safety. The determination of the fractional composition of gasoline showed that only a sample of Lukoil gasoline fully meets the quality standard, while the rest of the samples studied do not meet the requirements of the standard. All other gasoline in larger or smaller quantities contains weighted fractions that are difficult to evaporate and enter the cylinders in liquid form, which is unacceptable from the point of view of engine operation.

Ключевые слова: экология, топливо, Башнефть, Лукойл, Роснефть, качество бензинов, экологичность топлива.

Keywords: ecology, fuel, Bashneft, Lukoil, Rosneft, gasoline quality, environmentally friendly fuel.

Постановка проблемы и её актуализация

Выхлопные газы являются результатом сгорания топлива в двигателе автомобиля [3]. Автомобильный бензин – самое распространённое и необходимое моторное топливо [2]. В настоящее время производят бензины следующих марок: А – 80, АИ – 92, АИ – 95 и АИ – 98 (Товарные нефтепродукты. Справочные материалы). При этом бензины данных марок реализуют различные нефтяные компании, а потребители – автомобилисты – не всегда довольны качеством приобретаемого продукта [1]. Наиболее важными эксплуатационными свойствами автомобильных бензинов являются детонационная стойкость, химический и фракционный состав, стабильность и антикоррозионность [6, с. 35]

Современные автомобильные бензины должны обеспечивать экономичную и надёжную работу двигателя, удовлетворять требованиям эксплуатации: иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливо-воздушную смесь при любых температурах, а также обладать углеводородным составом, обеспечивающим устойчивое, бездетонационное сгорание. Поскольку все нефтяные топлива токсичны, применение бензинов должно осуществляться с учётом их вредного воздействия на человека и окружающую среду [2, с. 61].

Актуальность проблемы особенно ярко проявляется в условиях роста экологической нагрузки: выхлопные газы – один из наиболее вредных факторов, негативно влияющих на окружающую среду и здоровье человека, особенно в крупных городах, где автомобильный транспорт является основным источником загрязнения.

Цель и задачи исследования

Цель работы – сравнительная характеристика бензинов марки АИ–92, продаваемых нефтяными компаниями «Башнефть», «Лукойл», «Ростанефть» и «Татнефть», и выяснение соответствия качества исследуемых образцов стандарту, что позволяет оценить их влияние на окружающую среду.

Объект исследования – образцы бензинов АИ–92, отобранные на заправочных станциях перечисленных компаний.

Предмет исследования – физико-химические свойства моторных топлив.

Задачи исследования:

1. Изучить состав нефти, способы её переработки и необходимость использования нефтепродуктов на современном этапе
2. Определить экспериментально наиболее существенные показатели качества бензинов и сравнить их с требованиями стандарта
3. Сделать выводы на основе полученных результатов

Материалы и методы

Для анализа были отобраны образцы товарных бензиновых фракций, производимых компаниями «Башнефть», «Лукойл», «Ростанефть» и «Татнефть» (Товарные нефтепродукты. Справочные материалы). Для данных образцов определяли плотность при 20 °С, кинематическую вязкость при 20 °С, фракционный состав, содержание водорастворимых кислот и щелочей, а также кислотность. Плотность бензинов определяли с помощью ареометра при 20 °С по ГОСТ 3900‑9. Наличие водорастворимых кислот и щелочей определяли по ГОСТ 6307‑92. Кислотность бензинов определяли по ГОСТ 5985‑92

Ход работы

Плотность бензинов определяли с помощью ареометра при 20 °С по ГОСТ 3900‑91 (Нефтепродукты. Методы испытаний, 1988). Кинематическую вязкость измеряли вискозиметром, регистрируя время истечения жидкости через капилляр [3]. Для определения фракционного состава использовали аппарат АРНС, в котором происходит одновременное охлаждение и нагревание нефтепродукта; при этом 50 мл бензина наливают в колбу Вюрца, помещают её в карман для термопары, соединяют с аппаратом, а скорость перегонки (2–3 капли в секунду) контролируют секундомером и измерением объёма дистиллята. Отбор фракций проводят до 250 °С, собирая их в цилиндр с фиксацией процентного выхода и температуры отбора каждой фракции [4, с. 56].

Наличие водорастворимых кислот и щелочей определяли по ГОСТ 6307‑92. Эти компоненты, влияющие на коррозионность материалов, изменяют рН среды и могут вызывать коррозию резервуаров, трубопроводов и деталей двигателей. Сущность метода заключается в извлечении данных веществ с помощью воды или водного раствора этилового спирта с последующим определением реакции индикатором.

Кислотность бензинов определяли по ГОСТ 5985‑92. Для испытания отбирали 50 мл пробы, затем в коническую колбу добавляли 50 мл 85%-ного этилового спирта, проводили кипячение с обратным холодильником в течение 5 минут, добавляли 10 капель индикатора и нейтрализовали спирт раствором гидроксида калия до изменения окраски. Кислотность рассчитывали по формуле: К = V∙T∙100/V₀, где V – объём раствора, T – титр раствора, V₀ – объём пробы, 100 – коэффициент пересчёта.

Максимальное содержание кислот наблюдается в средних фракциях бензина, где нефтяные кислоты, обладающие значительной поверхностной активностью, могут усиливать коррозию оборудования. Низкомолекулярные алифатические кислоты характеризуются высокой коррозионной активностью, поэтому их содержание в моторных топливах строго ограничено.

В лабораторной практике нефтяные кислоты выделяют различными модификациями спирто‑щелочной обработки. При методе «горячего» омыления разбавленную бензолом фракцию смешивают с 1‑н спиртовым раствором гидроксида калия, кипятят в течение 40 минут, затем разбавляют водой, отделяют водный слой, упаривают и подкисляют 10%-м раствором серной кислоты при 0 °С до рН 5–6, после чего нефтяные кислоты экстрагируют диэтиловым эфиром [4]. При «холодном» методе нефтепродукт перемешивают при 20 °С в течение 30 минут с 1‑н раствором гидроксида калия в 70%-м этаноле, отделяют спирто‑щелочной экстракт, упаривают в вакууме при 40 °С, а затем проводят экстракцию нефтяных кислот диэтиловым эфиром [6, с. 57].

Результаты

Результаты анализа бензиновых фракций, производимых компаниями «Башнефть», «Лукойл», «Ростанефть» и «Татнефть», представлены в таблице 1. Фракционный состав бензина определяет условия пуска, длительность прогрева двигателя, износостойкость и полноту сгорания топлива: 10%-ная точка характеризует пусковые свойства, 50%-ная – быстроту прогрева и качество образования топливной смеси, а 90%-ная точка и конечная температура кипения – полноту испарения [7].

Как видно из представленных данных, образец бензина компании «Лукойл» полностью соответствует стандарту качества, в то время как образцы «Башнефть», «Ростанефть» и «Татнефть» имеют отклонения в температурных характеристиках фракций. Например, бензины компаний «Башнефть» и «Ростанефть» характеризуются завышенными температурами отбора фракций, что приводит к наличию тяжелых фракций, не успевающих испаряться, и, как следствие, к образованию нагара в цилиндрах двигателя [3]. Антикоррозионные свойства бензинов, определяемые содержанием водорастворимых кислот и щелочей, а также кислотностью, в исследуемых образцах полностью соответствуют стандарту.

Таким образом, на основе проведённого анализа можно сделать вывод, что наиболее качественным является бензин компании «Лукойл», бензин компании «Татнефть» содержит незначительное количество тяжелых фракций, а образцы компаний «Башнефть» и «Ростанефть» не отвечают стандарту по фракционному составу, что свидетельствует о нарушении прав потребителей [8].

Вывод

Определение фракционного состава бензинов показало, что только образец бензина компании Лукойл полностью соответствует стандарту качества, остальные исследуемые образцы не соответствует требованиям стандарта.  Все остальные бензины в большем или меньшем количестве содержат утяжеленные фракции, которые трудно испаряются и попадают в цилиндры в жидком виде, что является недопустимым с точки зрения эксплуатации двигателя.

Выхлопные газы являются продуктами окисления и неполного сгорания углеводородного топлива. Выбросы выхлопных газов - основная причина превышения допустимых концентраций токсичных веществ и канцерогенов в атмосфере городов, образования смогов, являющихся частой причиной отравлений. Наиболее уязвимыми категориями населения являются дети, пожилые люди и люди с хроническими заболеваниями. Поэтому очень важно побеспокоиться о надежной защите. При сжигании топлива (при неисправном катализаторе) в атмосферу выделяется угарный газ, оксиды азота, углекислый газ, твёрдые микрочастицы, оксиды серы и озон.

Период полувыведения монооксида углерода (CO) составляет около 4,5 часов при вдыхании воздуха в комнате, 1,5 часа при вдыхании 100% кислорода и 20 минут при вдыхании 100% кислорода под давлением в 3 атмосферы.

Механизм токсического действия СО еще недостаточно ясен. Очевидно, что она вызывает:

• Вытеснение кислорода из гемоглобина (поскольку СО имеет большее сродство к гемоглобину, чем кислород)
• Сдвиг влево кривой диссоциации кислород-гемоглобин (снижая уровень высвобождения кислорода из гемоглобина в ткани
• Подавление дыхания в митохондриях
• Возможно прямое токсическое действие на ткани головного мозга [7]

Зaгрязнение воздухa чaстицами предстaвляет собой сложную смесь, получaющуюся при сжигании ископаемого топлива (особенно дизельного топливa). Дым лесных пожaров, еще один важный источник загрязнения воздуха частицами, может воздействовать нa нaселение в сотнях миль от источникa пожaрa. Эти частицы могут вызыaать местные и системные воспaлительные реакции, что находится в соответствии с их влиянием на состояние кaк дыхaтельной, так и сердечно-сосудистой систем. Более мелкие чaстицы PM2,5 (диаметром < 2,5 микрометров) вызывают более выраженную воспaлительную реакцию, чем большие частицы. Широко известно, что загрязнение воздуха твердыми частицами увеличивает смертность от всех причин, особенно от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний. [7]

Данные о загрязнении воздухa вызывaют опaсения относительно потенциaльного воздействия на здоровье еще более мелких чaстиц диaметром < 0,1 микрометрa (< 100 нанометров) (т.е. наночастиц), которые представляют собой чaстицы, изготовленные в результaте контролируемого инженерного процесса, и ультратонких частиц, которые образуются случaйно. [7]. Некоторые наночастицы и ультрамелкозернистые частицы вызывают оксидативный стресс, воспаление дыхательных путей и токсичность в исследовaниях на моделях животных и aссоциированы с усугублением респираторных симптомов у пациентов с астмой.

Оксиды aзота образуются в основном в результaте выбросов трaнспортных средств и вызывaют раздрaжение дыхaтельных путей и aстму. Оксиды серы, образующиеся при сжигании ископаемого топлива с высоким содержaнием серы, могут обрaзовывaть кислотные aэрозоли с высокой растворимостью, которые откладывaются в верхних дыхaтельных путях. [7]. Оксиды серы могут вызвать воспaление дыхaтельных путей, увеличивая риск рaзвития хронического бронхита и вызывая бронхоконстрикцию.

Таблица 1.

Сравнительная характеристика качества бензинов

Список литературы:

1. Артеменко А.И. Органическая химия. – М.: Высшая школа, 1987.
2. Гаврилов В.П. «Черное золото» планеты. – М.: Недра, 1978.
3. Диаров Р.А. Руководство по анализу нефти и нефтепродуктов. – М.: Недра, 1993.
4. Нефтепродукты. Методы испытаний. – М.: Наука, 1988.
5. Товарные нефтепродукты. Справочные материалы.
6. Химия нефти / под ред. А.Ю. Сюняева. – М.: Наука, 1998.
7. MSD Manuals [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.msdmanuals.com (дата обращения: 07.05.2024).
8. Letopis.info [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.letopis.info (дата обращения: 03.03.2025).