Чем полезен свинец

Когда произносят слово «аккумулятор», то чаще всего не называют, какой конкретно, но подразумевают именно свинцовый. Это – самый распространенный тип аккумулятора, при чем распространенность он получил благодаря тому, что главное его место службы – автомобиль. Разумеется, заняв это место, свинцовому аккумулятору приходится постоянно вести «борьбу за существование» с конкурентами. Автоконструкторы ведут непрерывный поиск новых решений и источник энергии для запуска двигателя, а также писатель света и радиохозяйства современного автомобиля не уходит из сферы их внимания. Современная техника предлагает целый ряд электронакопительных устройств к услугам конструктора: свинцовые, железо – никелевые, серебряно – цинковые, цинково-воздушные, медно – литиевые и еще несколько типов аккумуляторов. И, тем не менее, экономичнее свинцового аккумулятора ничего пока не изобретено. В уже упоминавшемся докладе группы специалистов ООН было отмечено, что свинцовые аккумулятора «сохранят свое значение в обозримой будущем как один из самых удобных источников электрической энергии».

Но все же, вероятно, гораздо важней тот факт, что к.п.д. свинцового аккумулятора доходит до 80% . Правда, удельная энергоемкость у него невелика – около 20 – 40 Вт *ч /кг. Связано это с тем, что свинец – металл тяжелый. Скажем, у серебряно – цинкового аккумулятора этот показатель доходит до 100 – 140 Вт *ч /кг. Но по сроку службы (свинцовый аккумулятор выдерживает до 1000, а то и до 1800 циклов зарядки – разрядки) лишь кадмиево-серебряный аккумулятор может составить ему здесь конкуренцию. Еще одним преимуществом является то, что материалы, потребные для изготовления серийного автомобиля то, что материалы, потребные для изготовления серийного автомобильного аккумулятора (свинец и его окислы, серная кислота, пластмассы), недороги и недефицитны.

В 1969 году для производства аккумуляторов было израсходовано во всем капиталистическом мире около 864 тысяч тонн свинца, а в 1974 году уже только в США, ФРГ, Франции, Великобритании, Италии и Японии использовали для этих целей 1 125 520 тонн металла. При этом доля потребляемого свинца в аккумуляторной промышленности поднялась соответственно с 35,9 до 44%.

Свинцовая эра произвела переворот в электротехнике, однако начало ее было не безоблачным. В 1860 году Планте подарил французской академии наук свою аккумуляторную батарею, составленную из 8 отдельных аккумуляторов. Они давали столь мощный ток, что поразили воображение специалистов. А ведь устройство аккумулятора было простым - две свинцовые пластины длинной 60 и шириной 20 см. каждая, толщиной около одного миллиметра с прокладкой из грубого полотна между ними свертывались «в трубку» и опускались в сосуд с 10-процентным растворам серной кислоты. Но и недостатков у этого аккумулятора было не мало, причем таких недостатков у этого аккумулятора было немало, со многими из которых не удалось окончательно справиться до сегодняшнего дня. Планте, теперь уже профессор физики, продолжает работу над своим изобретением. У Планте появляются учебники, которые продолжали под его руководством совершенствовать аккумулятор. Так, в 1869-1870 гг. Мецгер проводил опыты по нанесению на пластины смеси губчатого свинца и глета, но положительного результата не добился – смесь совершенно не удерживалась на поверхности пластины. А в случае удачи Планте и Мицгер надеялись резко увеличить емкость батареи. Эта задача неотступно преследовала Планте и в 1872 году ему, как казалось, ее решить. Планте предложил так называемый процесс формирования. Заключался он в том, что аккумулятор, прежде чем передать потребителю, довольно долгое время «тренировали» путем непрерывных циклов зарядки и разрядки, причем полюса постоянно менялись. За счет этого на листах свинца простые слои, пластинки, как бы разрыхлялись, увеличивалась их поверхность. Поскольку «разрыхленный слой» образовывался из материала основы, он был прочно связан с ним и не боялся «механических травм». Но у этого способа был большой недостаток – для тренировки требовалось много времени (от 800 – 1000 часов до 2 лет). Да и стоила такая «тренировка» дорого, так как проводилась она с помощью все тех же элементов Бунзена. Ускорить работу по совершенствованию свинцового аккумулятора помогло изобретение Эдисона (электрическое освещение), и спрос на аккумуляторы резко возрос.

Аккумулятор начал работать, причем работать интересно и во многих областях. Как только появились электростанции, сразу же понадобились мощные стационарные аккумуляторы. На станциях постоянного они служили источником энергии для покрытия пиковых нагрузок, на станциях переменного тока – для служебных целей. Каковы были эти аккумуляторы, можно видеть из таких предметов. Берлинская городская электрическая сеть постоянного тока для покрытия пиковой утренней нагрузки имела в 1927 году 69 аккумуляторных батарей, мощностью 78 000 кВт (при токе 700 000 А), а в Нью-Йорке в то же примерно время работали 76 батарей мощностью 94 000 кВт (при токе 375 000 А). Аккумуляторные батареи стали источником энергии для систем аварийного освещения в театрах, больницах, при охране важных объектов.

Использовали аккумуляторы и на транспорте. Как уже упоминалось, электромобиль появился в 1881 году, на 4 года раньше первенца Даймлера и Бенца с двигателем внутреннего сгорания. И, кстати, именно на электромобиле еще в 1899 году поставили мировой рекорд, развив на нем скорость свыше 100 км/ч. Хотя «собственно автомобиль» быстро обогнал по уровню развитию электромобиль, хотя до сих пор электромобиль в представлении многих – нечто экзотическое, многие десятки тысяч легковых и грузовых автомобилей и автобусов. Они колесили по дорогам Европы и Америки, «выживая» из своих свинцовых аккумуляторов сотни километров пробега без подзарядки и тонны грузоподъемности. И все это, напомню, «утро» свинцовой эры в 20 – 30 е годы.

Свинец и здоровье человека

Органические соединения свинца поступает в организм человека через кожу и слизистые оболочки с пищей и водой, неорганические (например, содержащиеся в выхлопных газах) – через дыхательные пути и пищеварительный тракт.

Больше половины всего поступающего в организм свинца приходится на воздух. Ежедневно житель города вдыхает на 20 м воздуха с содержанием свинца 2 * 10 мг/м.

Немалый вред приносит автотранспорт. Быстрый рост числа автомобилей в последние годы привел к тому, что в некоторых городах, где нет ни обогатительных комбинатов, ни металлургических заводов, за год в воздух выбрасывается до 8 тыс. т свинца, что превышает допустимый уровень. Анализ атмосферного воздуха в 100 годах нашей страны в 1993 г. Показал, что средняя концентрация свинца составляла 0,08 мкг/м, причем в 80 % взятых проб она превышала предельно допустимые значения (например, в воздухе кварталов вблизи аккумуляторного завода в Санкт – Петербурге в 10 раз). В волосах детей, проживающих около такого завода в Курске, концентрация свинца составила 48 мкг/г.

Основные растения – индикаторы на содержание в воздухе свинца: тсуга канадская, вяз гладкий, боярышник обыкновенный, овсяница, орхидея, растения семейства бромелиевых.

Свинец попадает в организм при употреблении консервантов, помешенных в сборную жестяную тару, которую спаивает припоем, содержащим определенное количество свинца. Это может произвести, когда пайка некачественная (образуется брызги припоя). И даже специальный лак, которым покрывают консервные банки, тоже не помогает. Имеются случаи, когда в консервах из этого пары свинец накапливается до 3 мг/кг и даже выше, особенно при длительном хранении, что представляет опасность для здоровья. Поэтому продукты в жестяной таре следует хранить не более 5 лет. Анализы отечественных консервов показали превышение в них допустимого уровня свинца.

Много свинца в пищевых продуктах, выращенных, вдоль автомагистралей. Свинец образуется при сгорании этилированного бензина и легко проникает в почву.

Организм получает с пищей до 45 мкг свинца, в организме задерживается 16 мкг (что составляет 40% всего количества свинца, поступающего в организм человека за день). У взрослых усвояемость свинца до приема пищи составляет 60 – 80%, после еды – 6%, а у детей – до 50% даже после еды.

Поглощенный свинец усваивается при дефиците в организме соединений железа, кальция, цинка и при повышенном поступлении витамина д. Для связывания и быстрого выделения свинца желательно использовать продукты, богатые пектином (овощи и фрукты), которые не подвергались термической обработке. Специфическое средство для снижения свинца – кисломолочные продукты. Они связывают свинец и препятствуют его накоплению в крови и костной ткани. После попадания свинца в организм человека часть его выводится с мочой, а часть (в зависимости от возраста, рациона питания и ряда других факторов) остается в организме.

Токсические свойства свинца

Неорганические соединения свинца нарушает обмен веществ и является ингибиторами ферментов, вызывая у детей умственную отсталость и заболевания мозга. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источникам отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны. Степень отравления свинцом определяют по уровню его содержания в крови. Свинец оказывает необходимое воздействие на нервную и репродуктивную систему, вызывает анемию.