Креозот - Википедия - Creosote

Шпалы деревянные до (справа) и после (слева) пропитки креозотом, перевозятся в вагоне на объекте Железная дорога Санта-Фе, в Альбукерке, Нью-Мексико в марте 1943 года. Это правительственное фото США военного времени сообщает, что «дымящиеся черные галстуки на [левой фотографии]… только что вышли из реторты, где их пропитывали креозотом в течение восьми часов». Стяжки «сделаны из сосны и ели ... выдержанные в течение восьми месяцев» [как видно на необработанном вагоне справа].[1]

Креозот это категория углеродистых химикатов, образованная дистилляция различных смолы и пиролиз материала растительного происхождения, такого как древесина или ископаемое топливо. Обычно они используются в качестве консервантов или антисептиков.[2]

Некоторые типы креозота исторически использовались для обработки компонентов морских и уличных деревянных конструкций для предотвращения гниения (например, мосты и железнодорожные шпалы, см. Изображение). Образцы обычно можно найти внутри дымохода. дымоходы, где уголь или древесина горит в различных условиях, образуя сажу и смолистый дым. Креозоты - это основные химические вещества, отвечающие за стабильность, запах и вкус копченостей; название происходит от Греческий κρέας (креас) 'мясо' и σωτήρ (sōtēr) "хранитель".[3]

В промышленности признаны два основных вида: каменноугольная смола креозот и древесная смола креозот. Разновидность каменноугольной смолы, обладающая более сильными и более токсичными свойствами, в основном использовалась в качестве консерванта для древесины; каменноугольный креозот также ранее использовался как эхаротический, чтобы сжечь злокачественные ткани кожи, и в стоматологии, чтобы предотвратить некроз, до его канцерогенный свойства стали известны.[4][5] Древесная смола использовалась для консервирования мяса, обработки судов и в таких медицинских целях, как анестетик, антисептик, вяжущий, отхаркивающее средство, и слабительное, хотя в основном они были заменены современными формулировками.[нужна цитата ]

Разновидности креозота также были изготовлены из обоих горючие сланцы и нефть, и известны как масляно-дегтярный креозот когда получено из нефтяной смолы, и как креозот вода-газ-гудрон когда получен из смолы водяной газ.[нужна цитата ] Креозот также был получен из предугольных пластов, таких как лигнит, уступая лигнито-гудронный креозот, и торф, уступая торфяно-дегтярный креозот.[нужна цитата ]

Креозотовые масла

Термин креозот имеет широкий диапазон определений в зависимости от происхождения каменноугольного масла и конечного использования материала. Что касается консервантов для древесины, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) считает, что термин креозот означает пестицид для использования в качестве консерванта для древесины, соответствующего стандартам P1 / P13 и P2 Американской ассоциации защиты древесины (AWPA).[6][требуется полная цитата ] Стандарты AWPA требуют, чтобы креозот «был чистым каменноугольным дегтем, полностью полученным из дегтя, полученного карбонизацией битуминозного угля».[7][8]В настоящее время все изделия из дерева, обработанные креозотом, - фундамент и морские сваи, пиломатериалы, столбы, железнодорожные шпалы, пиломатериалы и опоры - производятся с использованием этого типа консерванта для древесины. Производственный процесс может осуществляться только под давлением под наблюдением лицензированного аппликатора, сертифицированного Государственным департаментом сельского хозяйства. Запрещается наносить креозот кистью, распылением или без давления, как указано на этикетке, одобренной EPA для использования креозота.[7]Использование креозота в соответствии со стандартами AWPA не позволяет смешивать его с другими типами материалов «креозотного типа», такими как креозот лигнит-дегтя, креозот масляно-дегтярный, креозот торфяно-дегтярный, креозот водно-газово-дегтярный или древесина. -тарный креозот. Однако стандарт AWPA P3 позволяет смешивать высококипящее нефтяное масло, соответствующее стандарту AWPA P4.[8][9]

Приведенную ниже информацию с описанием других различных типов креозотовых материалов и их использования следует рассматривать в первую очередь как имеющую только историческую ценность.[нужна цитата ] Эта история важна, потому что она прослеживает происхождение этих различных материалов, которые использовались в 19 и начале 20 веков. Кроме того, необходимо учитывать, что эти другие типы креозотов - бурый гудрон, древесный гудрон, водяной гудрон и т. Д. - в настоящее время не используются.[когда? ] производятся и были либо заменены более экономичными материалами, либо заменены продуктами, которые являются более эффективными или безопасными.[нужна цитата ]

На протяжении некоторой части своей истории креозот каменноугольной смолы и креозот древесной смолы считались эквивалентными веществами, хотя и разного происхождения, что объясняет их общее название; только позже было установлено, что они химически различны. Все виды креозота состоят из фенол производные и разделяют некоторое количество монозамещенных фенолов,[10] но это не единственный активный элемент креозота. Для их полезных эффектов креозот каменноугольной смолы зависит от присутствия нафталины и антрацены, в то время как креозот древесной смолы зависит от наличия метиловых эфиров фенола. В противном случае смолы любого типа растворились бы в воде.

Креозот был впервые обнаружен в форме древесной смолы в 1832 году. Карл Райхенбах, когда он нашел его и в гудроне, и в пиролиновые кислоты получается сухой перегонкой буковой древесины. Поскольку пиролиновая кислота была известна как антисептик и мясо консервант Райхенбах проводил эксперименты, погружая мясо в разбавленный раствор дистиллированного креозота. Он обнаружил, что мясо сушили без гниение и приобрел дымный аромат.[11] Это привело его к мысли, что креозот был антисептическим компонентом, содержащимся в дыме, и он также утверждал, что креозот, который он обнаружил в древесной смоле, также содержался в каменноугольной смоле, а также в янтарной смоле и смоле животного происхождения в том же количестве, что и в древесине. деготь.[3]

Вскоре, в 1834 г., Фридрих Фердинанд Рунге обнаруженный карболовая кислота в каменноугольной смоле и Огюст Лоран получил это от фенилгидрат, который вскоре был определен как одно и то же соединение. Не было четкого представления о взаимосвязи между карболовой кислотой и креозотом; Рунге описал его как обладающий аналогичными едкими и антисептическими свойствами, но отметил, что он отличался от него, поскольку был кислотой и образовывал соли. Тем не менее Райхенбах утверждал, что креозот также является активным элементом, как и в пиролиновой кислоте. Несмотря на свидетельства обратного, его мнение поддерживалось большинством химиков, и стало общепринятым мнение, что креозот, карболовая кислота и фенилгидрат были идентичными веществами с разной степенью чистоты.[3]

Карболовая кислота вскоре стала широко продаваться под названием «креозот», а дефицит древесно-смолистого креозота в некоторых местах заставил химиков поверить в то, что это то же самое вещество, которое описал Райхенбах. В 1840-х гг. Ойген Фрайхер фон Горуп-Безанез, осознав, что два образца веществ, помеченных как креозот, были разными, начал серию исследований для определения химической природы карболовой кислоты, что привело к выводу, что она больше похожа на хлорированные хиноны и, должно быть, была другим, совершенно не связанным между собой веществом.

Отдельно проводились исследования химической природы креозота. Исследование F.K. Völkel показал, что запах очищенного креозота напоминал запах гваякол, а позднее исследования Генрих Гласивец идентифицировал вещество, общее для гваяка и креозота, которое он назвал креозолом, и определил, что креозот содержит смесь креозола и гваякола. Более поздние исследования Gorup-Besanez, А.Э. Хоффманн, и Зигфрид Марасс показали, что креозот древесной смолы также содержит фенолы, что придает ему общие черты с креозотом каменноугольной смолы.[12]

Исторически сложилось, что креозот каменноугольной смолы отличался от того, что считалось собственно креозотом - исходной субстанцией открытия Райхенбаха, - и его конкретно называли «креозотовым маслом». Но поскольку креозот из каменноугольной смолы и древесной смолы получают аналогичным способом и имеют несколько общих применений, они также были помещены в тот же класс веществ с терминами «креозот» или «креозотовое масло», относящиеся к любому из них. товар.[2]

Креозот древесной смолы

Выборка креозота из разных пород древесины при разных температурах.[13][14][15]
Букдубсосна
200–220 ° С200–210 ° С200–210 ° С200–210 ° С
Монофенолы39.0 %39.0 %55.0 %40.0%
Guaiacol19.7 %26.5 %14.0 %20.3%
Creosol и гомологи40.0%32.1%31.0%37.5%
Потеря1.3%2.4%. . .2.2%

Древесный креозот представляет собой маслянистую жидкость от бесцветной до желтоватой с запахом дыма, при горении образует сажистый пламя и имеет привкус горелого. Он не плавучий в воде, с удельный вес от 1,037 до 1,087, сохраняет текучесть при очень низкой температуре и кипит при 205-225 ° C. В чистом виде он прозрачный. Для растворения в воде требуется в 200 раз больше воды, чем для основного креозота.[16] Креозот - это сочетание натуральных фенолы: в первую очередь гваякол и креозол (4-метилгуаякол), который обычно составляет 50% масла; второй по распространенности, крезол и ксиленол; остальное - комбинация монофенолы и полифенолы.

Состав типичного буково-дегтярного креозота[13][17]
ФенолC6ЧАС5ОЙ5.2%
о-крезол(CH3) C6ЧАС4(ОЙ)10.4%
м- и п-крезолы(CH3) C6ЧАС4(ОЙ)11.6%
о-этилфенолC6ЧАС4(C2ЧАС5)ОЙ3.6%
GuaiacolC6ЧАС4(ОН) (ОСН3)25.0%
3,4-ксиленолC6ЧАС3(CH3)2ОЙ2.0%
3,5-ксиленолC6ЧАС3(CH3)2ОЙ1.0%
Различные фенолыC6ЧАС5ОЙ-6.2%
Creosol и гомологиC6ЧАС3(CH3) (ОН) (ОСН3)—35.0%

Простые фенолы - не единственный активный элемент креозота древесной смолы. В растворе они коагулировать альбумин, который представляет собой водорастворимый белок, содержащийся в мясе; поэтому они служат консервантом, но также вызывают денатурацию. Большинство фенолов в креозоте являются метокси производные - они содержат метокси группа связан с бензол ядро (O – CH3). Высокий уровень метилпроизводных, образующихся в результате воздействия тепла на древесину (также проявляется в метиловом спирте, полученном путем дистилляции), делает креозот древесной смолы существенно отличным от креозота каменноугольной смолы. Гуаякол - это метил эфир из пирокатехин, в то время как креозол представляет собой метиловый эфир метилпирокатехина, следующий гомолог пирокатехина. Метиловые эфиры отличаются от простых фенолов менее гидрофильными, едкими и ядовитыми.[18] Это позволяет успешно консервировать мясо без денатурации тканей и позволяет использовать креозот в качестве лечебной мази.[19]

Получение древесно-дегтярного креозота из смолистой древесины[20]

Получение древесно-дегтярного креозота.svg

Поскольку креозот древесной смолы используется из-за содержания гваякола и креозола, его обычно получают из бук а не из других пород древесины, поскольку при перегонке эти химические вещества превышают долю других фенольных соединений. Креозот можно получить путем перегонки древесной смолы и обработки фракции тяжелее воды раствором гидроксида натрия. Затем щелочной раствор отделяют от нерастворимого масляного слоя, кипятят при контакте с воздухом для уменьшения примесей и разлагают разбавленной серной кислотой. При этом образуется неочищенный креозот, который очищают повторным растворением в щелочи и повторным осаждением кислотой, а затем повторно перегоняют, при этом фракция проходит между 200 и 225 °, составляя очищенный креозот.[21]

Когда хлорное железо добавляется в разбавленный раствор, он становится зеленым; характеристика орто-оксипроизводных бензола.[18] Он растворяется в серной кислоте до красной жидкости, которая медленно меняется на пурпурно-фиолетовый. После взбалтывания с соляной кислотой при отсутствии воздуха он становится красным, а цвет меняется в присутствии воздуха на темно-коричневый или черный.[19]

При приготовлении еды курение, гваякол способствует в основном дымному вкус, а диметиловый эфир пирогаллол, сирингол, является основным химическим веществом, ответственным за дымность аромат.

Историческое использование

Промышленное

Вскоре после открытия и признания принципа копчения мяса креозот из древесной смолы стал использоваться в качестве замены этому процессу. Креозот наносили несколькими способами. Один из них заключался в том, чтобы окунуть мясо в пиролиновую кислоту или воду с разбавленным креозотом, как это делал Райхенбах, или смазать их ими, и через час мясо будет иметь такое же качество, как и у традиционных копченых продуктов.[22] Иногда креозот разбавляли уксусом, а не водой, поскольку уксус также использовался в качестве консерванта.[23] Другой заключался в том, чтобы поместить мясо в закрытый ящик и положить вместе с ним несколько капель креозота в небольшую бутылку. Из-за летучести креозота атмосфера была заполнена паром, содержащим его, и он покрывал плоть.[22]

Применение древесной смолы для морских судов практиковалось в XVIII и начале XIX веков, до того как креозот был выделен в виде соединения. Было обнаружено, что креозот древесной смолы не так эффективен при обработке древесины, потому что креозот труднее пропитать клетки древесины, но все же эксперименты[24] были сделаны, в том числе многими правительствами, потому что они оказались менее дорогими на рынке.[25]

Медицинское

Еще до того, как креозот был открыт как химическое соединение, он был основным активным компонентом лекарственных средств в различных культурах по всему миру.

В древности смолы и смолы обычно использовались в качестве лекарств. Плиний упоминает различные смолеподобные вещества, используемые в качестве лекарств, в том числе кедрия и моча.[26] Cedria смола и смола кедрового дерева, эквивалентные маслу дегтя и пиролиновой кислоты, которые используются на первой стадии дистилляции креозота.[27][28] Он рекомендует цедрию для облегчения зубной боли, в качестве инъекции в ухо при слабослышании, для уничтожения паразитарных червей, в качестве профилактики оплодотворения, в качестве лечения фтириоз и порриго, как противоядие от яда морской заяц, как мазь для слоновость, и как мазь для лечения язвы как на коже, так и в легких.[28] Далее он говорит о том, что цедрия использовалась как бальзамирующее средство для приготовления мумий.[26] Писсинум Это была дегтярная вода, которую готовили путем кипячения кедрии, намазывая на сосуды шерстяную шерсть, чтобы собрать пар, а затем выжимая ее.[29][30]

В Pharmacopée de Lyon, опубликованный в 1778 году, говорит, что масло кедрового дерева, как полагают, лечит рвоту и помогает лечить опухоли и язвы.[31][32] Врачи, современники открытия креозота, рекомендовали мази и пилюли из дегтя или смолы для лечения кожных заболеваний.[31] Дегтярная вода со времен средневековья использовалось как народное средство для лечения таких заболеваний, как диспепсия. Епископ Беркли написал несколько работ о лечебных свойствах дегтярной воды, в том числе философский труд в 1744 году под названием Сирис: цепочка философских размышлений и вопросов, касающихся достоинств дегтярной воды и множества других вопросов, связанных вместе и возникающих одна из другой., и стихотворение, в котором он восхваляет его достоинства.[33] Пиролигновая кислота также использовалась в то время в лечебной воде под названием Аква Бинелли.[31]

Учитывая эту историю и известные антисептические свойства креозота, он стал популярным среди врачей в 19 веке. Раствор креозота в воде продавался в аптеках как Аква креозоти, как предполагалось при предыдущем использовании пиролиновой кислоты. Его прописали для снятия раздражительности желудка и кишечника и детоксикации, лечения язв и абсцессов, нейтрализации неприятных запахов и стимуляции слизистых тканей рта и горла.[34][35] Креозот вообще был внесен в список раздражитель, кровоостанавливающее средство, антисептик, наркотический, и мочегонное средство, и в малых дозах при приеме внутрь в качестве успокаивающее и анестетик. Его использовали для лечения язв, а также как способ стерилизации зуба и уменьшения боли в случае зубной боли.[34]

Креозот был предложен Райхенбахом в качестве лекарства от туберкулеза еще в 1833 году. Вслед за Райхенбахом его аргументировал Джон Эллиотсон и сэр Джон Роуз Кормак.[34] Эллиотсон, вдохновленный использованием креозота для остановки рвоты во время вспышки холера, предложил использовать его при туберкулезе путем ингаляции. Он также предложил его при эпилепсии, невралгии, диабете и хронических заболеваниях. сап.[36] Идея использовать его при туберкулезе не была принята. Использование для этой цели было прекращено, пока идея не была возрождена в 1876 году британским врачом. Г. Андерсон Имлей, который предложил наносить его местно в виде спрея на слизистую оболочку бронхов.[34][37][38] Это было продолжено в 1877 году, когда это было доказано в клинической статье Шарль Бушар и Анри Гимбер.[39] Теория зародыша была создана Пастер в 1860 г., и Бушар, утверждая, что бацилла был ответственен за болезнь, стремился реабилитировать креозот для его использования в качестве антисептика для лечения. Он начал серию испытаний с Гимбертом, чтобы убедить научное сообщество, и заявил о многообещающем уровне излечения.[40] Ряд публикаций в Германии подтвердили его результаты в последующие годы.[39]

Позже период экспериментов с различными методами и химическими веществами, использующими креозот для лечения туберкулеза, длился примерно до 1910 года, когда лучевая терапия показалась более перспективной. Гуаякол вместо полного креозотного раствора был предложен Герман Сахли в 1887 году. Он утверждал, что в нем есть активное химическое вещество креозот, а его преимущество состоит в том, что он имеет определенный состав и менее неприятный вкус и запах.[41] На рынке появилось множество растворов креозота и гваякола, таких как фосфотал и гуайкофосфал, фосфиты креозота и гваякола; эосот и геосот, валеринаты креозота и гваякола; фосот и тафосот, фосфат и таннофосфат креозота; и креозотальный и таносал, дубильные вещества креозота.[42] Креозот и эвкалиптовое масло также использовались вместе, вводились через испаритель и ингалятор. С тех пор были разработаны более эффективные и безопасные методы лечения туберкулеза.

В 1940-х годах канадская Элдон Бойд экспериментировали с гваяколом и недавней синтетической модификацией - гваяколатом глицерина (гвайфенезин ) - на животных. Его данные показали, что оба препарата эффективны в увеличении секреции в дыхательные пути лабораторных животных при введении достаточно высоких доз.[нужна цитата ]

Текущее использование

Промышленное

Креозот древесной смолы в некоторой степени используется для сохранение древесины, но обычно его смешивают с креозотом из каменноугольной смолы, поскольку первый не так эффективен. Коммерчески доступные препараты "жидкий дым ", предназначенные для придания мясу аромата копчения и использования в качестве консерванта, в основном состоят из креозота и других компонентов дыма.[43] Креозот - это ингредиент, который выполняет функцию жидкого дыма; Гуайкол придает вкус, а креозотовые масла действуют как консерванты. Креозот можно разрушить обработкой хлором либо гипохлорит натрия, или растворы гипохлорита кальция. Фенольное кольцо по существу открывается, и молекула затем подвергается нормальному пищеварению и нормальному дыханию.[нужна цитата ]

Медицинское

В гвайфенезин разработанный Элдоном Бойдом, до сих пор широко используется в качестве отхаркивающее средство, продается без рецепта и обычно принимается внутрь, чтобы способствовать выведению мокроты из дыхательных путей при острых респираторных инфекциях. Гуафенезин входит в состав Муцинекс, Робитуссин ЦАП, Cheratussin DAC, Робитуссин АЦ, Чератуссин AC, Бенилин, DayQuil Mucous Control, Meltus и Bidex 400.

Сейроган популярный Кампо лекарство в Японии, используемое в качестве противодиарейного средства, и в качестве основного ингредиента содержит 133 мг древесного креозота из бука, сосны, клена или дуба на дозу для взрослых. Сэйроган был впервые использован в качестве желудочно-кишечного лекарства Императорской японской армией в России во время Русско-японская война 1904-1905 гг.[44]

Creomulsion это лекарство от кашля в Соединенных Штатах, представленное в 1925 году, которое все еще продается и содержит креозот букового дерева. Креозот букового дерева также встречается под названием креозотум или же креозот.

Креозот каменноугольный

Состав типичного каменноугольного креозота[45][46]
Ароматические углеводороды

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ ), алкилированные ПАУ, бензолы, толуолы, этилбензолы, и ксилолы (BTEX )

75.0–90.0%
Смоляные кислоты / фенольные смолы

Фенолы, крезолы, ксиленолы и нафтолы

5.0–17.0%
Смоляные основы / азот -содержащие гетероциклы

Пиридины, хинолины, бензохинолины, акридины, индолины и карбазолы

3.0–8.0%
Сера -содержащий гетероциклы

Бензотиофены

1.0–3.0%
Кислород -содержащие гетероциклы

Дибензофураны

1.0–3.0%
Ароматические амины

Анилин, аминонафталины, дифениламины, аминофлуорены и аминофенантрены, циано-ПАУ, бензакридины

0.1–1.0%

Креозот каменноугольного дегтя - это зеленовато-коричневая жидкость с разной степенью темноты, вязкости и флуоресценции в зависимости от способа изготовления. В свежем виде креозот представляет собой масло желтого цвета с зеленоватым оттенком и высокой флуоресценцией, флуоресценция усиливается при воздействии воздуха и света. После осаждения масло становится темно-зеленым в отраженном свете и темно-красным в проходящем свете.[47] Невооруженным глазом он обычно кажется коричневым. Креозот (часто называемый «креозотовым маслом») почти полностью состоит из ароматические углеводороды, с некоторым количеством оснований и кислот и других нейтральных масел. Температура вспышки составляет 70–75 ° C, а температура горения - 90–100 ° C,[48] а при горении выделяет зеленоватый дым.[49] Запах во многом зависит от содержания нафты в креозоте. Если его будет много, он будет иметь запах нафты, в противном случае - еще больше смолы.

В процессе перегонки каменноугольной смолы дистиллят собирается на четыре фракции; «легкое масло», которое остается легче воды, «среднее масло», которое выходит, когда легкое масло удаляется; тонущая «тяжелая нефть»; и "антраценовое масло ", который на холоде в основном твердый и жирный, маслянистой консистенции. Креозот относится к части каменноугольной смолы, которая перегоняется как" тяжелая нефть ", обычно при температуре от 230 до 270 ° C, также называемая" мертвым маслом "; он тонет в вода, но все еще довольно жидкая. Карболовая кислота образуется во второй фракции дистилляции и часто перегоняется в то, что называется "карболовое масло ".[50][51][52][53]

Получение и общий состав каменноугольного креозота[54]

Получение каменноугольного креозота.svg

Коммерческий креозот будет содержать вещества шести групп.[45] Эти две группы встречаются в наибольших количествах и являются продуктами процесса дистилляции - "дегтярные кислоты ", который дистиллируется при температуре ниже 205 ° C и состоит в основном из фенолов, крезолов и ксиленолов, включая карболовую кислоту, и ароматические углеводороды, которые делятся на нафталины, которые перегоняют примерно от 205 ° до 255 ° C, и составляющие антрацен природа, которая перегоняется выше 255 ° C.[55] Количество каждого из них варьируется в зависимости от качества смолы и используемых температур, но обычно содержание смоляных кислот не превышает 5%, нафталины составляют от 15 до 50%, а антрацены составляют от 45 до 70%.[55] Углеводороды в основном ароматические; производные бензола и родственных циклических соединений, таких как нафталин, антрацен, фенантрен, аценафтен, и флуорен. Креозоты из вертикальных реторт и низкотемпературных смол содержат, кроме того, некоторые парафиновые и олефиновые углеводороды. Содержание смолистой кислоты также зависит от источника смолы - оно может составлять менее 3% в креозоте из коксовой смолы и до 32% в креозоте из смолы вертикальной реторты.[56] Все они обладают антисептическими свойствами. Смоляные кислоты являются сильнейшими антисептиками, но имеют самую высокую степень растворимости в воде и самые летучие; Таким образом, как и в случае креозота древесной смолы, фенолы не являются наиболее ценным компонентом, поскольку сами по себе они могут стать плохими консервантами.[57] Кроме того, креозот будет содержать несколько продуктов, встречающихся в природе в угле - азотсодержащие гетероциклы, такие как акридины, карбазолы и хинолины, называемые "смоляные основы "и обычно составляют около 3% креозота - серосодержащие гетероциклы, обычно бензотиофены.[58]- кислородсодержащие гетероциклы, дибензофураны.[59] Наконец, креозот будет содержать небольшое количество ароматические амины образуются другими веществами в процессе дистилляции и, вероятно, являются результатом сочетания термолиза и гидрирования.[60][61] Смоляные основания часто экстрагируют промыванием креозота водной минеральной кислотой.[56] хотя также предполагается, что они обладают антисептическими свойствами, аналогичными смоляным кислотам.

Коммерчески используемый креозот часто обрабатывают для извлечения содержащихся в нем карболовой кислоты, нафталина или антрацена. Карболовую кислоту или нафталин обычно экстрагируют для использования в других коммерческих продуктах.[62] Креозотовые масла американского производства обычно содержат небольшое количество антрацена и большое количество нафталина, потому что при нагнетании дистиллята при температуре, при которой образуется антрацен, мягкий пек будет разрушен, и останется только твердый пек; это разрушает его для использования в кровельных целях, и остается только продукт, который не является коммерчески полезным.[61]

Историческое использование

Промышленное

Использование каменноугольного креозота в промышленных масштабах началось в 1838 году, когда изобретатель получил патент на использование креозотового масла для обработки древесины. Джон Бетелл. «Процесс Бетелла» - или, как позже стало известно, полноклеточный процесс - включает помещение обрабатываемой древесины в герметичную камеру и применение вакуума для удаления воздуха и влаги из «ячеек» древесины. Затем древесину обрабатывают под давлением, чтобы пропитать ее креозотом или другими химическими консервантами, после чего повторно применяют вакуум, чтобы отделить излишки химикатов обработки от древесины. Наряду с хлоридом цинка «Процесс Бернетта», использование креозотированной древесины, обработанной методом Бетелла, стало основным способом сохранения железнодорожных пиломатериалов (в первую очередь железнодорожных шпал) для увеличения срока службы пиломатериалов и исключения необходимости их регулярной замены.[63]

Помимо обработки дерева, его также использовали для освещения и топлива. Вначале он использовался только для освещения, необходимого для работы в гавани и на открытом воздухе, где дым от горения доставлял небольшие неудобства. К 1879 году были созданы лампы, которые обеспечивали более полное сгорание за счет использования сжатого воздуха, устраняя недостаток дыма. Креозот также перерабатывался в газ и таким образом использовался для освещения. В качестве топлива его использовали для питания кораблей в море и доменных печей для различных промышленных нужд, когда было обнаружено, что он более эффективен, чем неочищенный уголь или древесина. Он также использовался в промышленности для размягчения твердого пека и обжигался для производства лампа черный. К 1890 году производство креозота в объединенное Королевство составил около 29 900 000 галлонов в год.[49]

В 1854 г. Александр МакДугалл и Ангус Смит разработал и запатентовал продукт под названием Порошок Макдугалла как дезодорант для канализации; в основном он был составлен из карболовая кислота получен из креозота. Макдугалл в 1864 году экспериментировал со своим решением для удаления энтозоа паразиты от выпаса крупного рогатого скота на очистной ферме.[64] Позже это привело к широкому использованию креозота в качестве мытья для скота и пасты для овец. Внешние паразиты будут уничтожены в растворе креозота, а промывные трубки будут использоваться для введения доз в желудки животных для уничтожения внутренних паразитов.[65]

На рубеже веков были введены два более поздних метода креозирования древесины, которые называются процессы с пустыми ячейками, потому что они включают сжатие воздуха внутри древесины, так что консервант может покрывать только внутренние стенки ячеек, а не насыщать внутренние пустоты ячеек. Это менее эффективный, хотя обычно удовлетворительный метод обработки древесины, но он используется, потому что требует меньшего количества материала для креозинга. Первый метод, «процесс Рупинга» был запатентован в 1902 году, а второй, «процесс Лоури» был запатентован в 1906 году. Позже, в 1906 году, «процесс Аллардайса» и «процесс Карточки» были запатентованы для обработки древесины с помощью комбинации креозота и хлорида цинка.[63] В 1912 году было подсчитано, что в США производилось в общей сложности 150 000 000 галлонов в год.

Медицинское

Креозот каменноугольного дегтя, несмотря на его токсичность, использовался как стимулятор и эхаротический, как едкий средство, используемое для лечения язв и злокачественных новообразований, прижигания ран и предотвращения инфекции и разрушения. Его особенно использовали в стоматологии для разрушения тканей и остановки некроза.[66][67][68]

Текущее использование

Промышленное

Креозот каменноугольного дегтя - наиболее широко применяемая сегодня обработка древесины; как промышленно, перерабатываются в древесину с использованием методов давления, таких как «процесс с полной ячейкой» или «процесс с пустыми ячейками», и чаще всего наносятся на древесину с помощью кисти. Помимо токсичности для грибов, насекомых и морских буревестников, он служит природным водоотталкивающим средством. Он обычно используется для сохранения и водонепроницаемости шпалы, сваи, телефонные столбы, столбы линий электропередач, морские сваи и столбы ограждений. Хотя он подходит для использования при консервации структурной древесины зданий, он обычно не используется таким образом, поскольку его трудно применять. Есть также опасения по поводу воздействия на окружающую среду секреция креозотового консерванта в водную экосистему.

Из-за своего канцерогенный характер, Европейский Союз регулирует качество креозота для рынка ЕС[69] и требует, чтобы продажа креозота была ограничена профессиональными пользователями.[70][71] В Агентство по охране окружающей среды США регулирует использование креозота каменноугольной смолы в качестве консерванта древесины в соответствии с положениями Федеральный закон об инсектицидах, фунгицидах и родентицидах. Креозот считается пестицидом ограниченного использования и доступен только лицензированным разработчикам пестицидов.[72][73]

Масло-дегтярный креозот

Получение и общий состав креозота вода-газ-гудрон[54]

Получение креозота вода-газ-гудрон.svg

Масляно-смолистый креозот получают из смолы, которая образуется при использовании нефти или сланцевого масла при производстве газа. Отгонка гудрона из масла происходит при очень высоких температурах; около 980 ° C. Смола образуется одновременно с газом, и после переработки для получения креозотов она содержит высокий процент циклических углеводородов, очень низкое количество смоляных кислот и смолистых оснований, и никаких истинных антраценов выявлено не было.[74] Исторически сложилось так, что его добывали в основном в Соединенных Штатах на побережье Тихого океана, где нефти было больше, чем угля. Ограниченные количества использовались в промышленности либо отдельно, в смеси с каменноугольным креозотом, либо в обогащенном пентахлорфенол.[75]

Креозот водно-гудронный

Креозот водно-газовой смолы также получают из нефтяного или сланцевого масла, но другим способом; он перегоняется при производстве водяной газ. Гудрон является побочным продуктом обогащения водяного газа газами, образующимися при термическом разложении нефти. Из креозотов, получаемых из масла, это практически единственный креозот, используемый для консервирования древесины. Он имеет ту же степень растворимости, что и креозот каменноугольной смолы, и легко впитывается в древесину. Подобно стандартному креозоту масляного дегтя, он имеет низкое количество дегтярных кислот и смолистых оснований и обладает меньшими антисептическими свойствами.[54] Испытания в чашке Петри показали, что креозот водно-газовой смолы в шесть раз меньше антисептического эффекта, чем креозот каменноугольной смолы.[76]

Креозот бурого угля

Креозот буро-гудрон производят из лигнит а не битуминозный уголь, и значительно отличается от каменноугольного креозота. Также называется «лигнитовым маслом», оно имеет очень высокое содержание смоляных кислот и при необходимости используется для увеличения смоляных кислот в нормальном креозоте.[77] Когда он был произведен, его обычно применяли в смесях с каменноугольным креозотом или нефтью. Его эффективность при использовании отдельно не установлена. В эксперименте с заборными столбами из южной желтой сосны в Миссисипи, простой креозот из бурого угля и дегтя давал хорошие результаты после примерно 27 лет воздействия, хотя и не так хорош, как стандартный креозот каменноугольного дегтя, используемый в той же ситуации.[78]

Торфяно-дегтярный креозот

Были также попытки дистиллировать креозот из торф -тар, хотя в основном неудачный из-за проблем с добычей и сушкой торфа в промышленных масштабах.[79] Сам по себе торфяной деготь в прошлом использовался в качестве консерванта для древесины.

Влияние на здоровье

По данным Агентства по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR), употребление в пищу продуктов питания или питьевой воды с высоким содержанием креозота каменноугольной смолы может вызвать жжение во рту и горле и боли в желудке. ATSDR также заявляет, что кратковременный прямой контакт с большим количеством креозота каменноугольной смолы может вызвать сыпь или сильное раздражение кожи, химические ожоги поверхностей глаза, судороги спутанность сознания, проблемы с почками или печенью, бессознательное состояние, и даже смерть. Более длительный прямой контакт кожи с креозотовыми смесями или их парами с низким содержанием может привести к повышенной светочувствительности и повреждению роговица и повреждение кожи. Более длительное воздействие паров креозота может вызвать раздражение из дыхательные пути.

В Международное агентство по изучению рака (IARC) определил, что креозот каменноугольной смолы, вероятно, канцерогенный людям, на основании адекватных данных на животных и ограниченных человеческих данных.[нужна цитата ] Поучительно отметить, что испытания на животных, на которые полагалось IARC, включали непрерывное нанесение креозота на выбритую кожу грызуны. После нескольких недель применения креозота животные развились раковые поражения кожи и в одном исследовании - поражения легких. В Агентство по охране окружающей среды США заявил, что креозот каменноугольной смолы вероятно является человеческим канцероген на основе исследований на людях и животных.[80] В результате федеральный Управление по охране труда (OSHA) установило допустимый предел воздействия 0,2 миллиграмма каменноугольного креозота на кубический метр воздуха (0,2 мг / м3) на рабочем месте в течение 8-часового рабочего дня, а Агентство по охране окружающей среды (EPA) требует, чтобы разливы или случайные им следует сообщить о выбросах в окружающую среду одного фунта (0,454 кг) или более креозота.[нужна цитата ]

Не существует уникального пути воздействия креозота на детей. Дети, подвергшиеся воздействию креозота, вероятно, испытают те же последствия для здоровья, что и взрослые, подвергшиеся воздействию креозота. Неизвестно, отличаются ли дети от взрослых по своей восприимчивости к воздействию креозота на здоровье.

Исследование смертности работников креозота, проведенное в 2005 году, не обнаружило доказательств, подтверждающих повышенный риск смерти от рака в результате воздействия креозота. Основываясь на результатах крупнейшего на сегодняшний день исследования смертности рабочих, занятых на предприятиях по обработке древесины креозотом, нет никаких доказательств того, что работа на предприятиях по обработке древесины креозотом или воздействие консервантов на основе креозота были связаны с каким-либо значительным увеличением смертности на любом участке. специфические раковые или незлокачественные заболевания. В исследовании приняли участие 2179 сотрудников на одиннадцати заводах в США, где древесина обрабатывалась креозотовыми консервантами. Некоторые рабочие начали работать в 1940–1950 годах. Период наблюдения исследования охватывал 1979–2001 годы. Средняя продолжительность работы составила 12,5 лет. Одна треть испытуемых работали более 15 лет.[81]

Наибольшее воздействие креозота на здоровье - это смертельные исходы в результате пожара в дымовых трубах из-за накопления смолы (креозота) в дымоходах. Это совершенно не связано с его промышленным производством или использованием.[82]

Накопление в дымоходах

Сжигание древесины и ископаемого топлива при отсутствии достаточного воздушного потока (например, в закрытом помещении). печь или печь), вызывает неполное сгорание масел в древесине, которые выделяются в виде летучих веществ с дымом. По мере того, как дым поднимается через дымоход, он охлаждается, в результате чего вода, углерод и летучие вещества конденсируются на внутренних поверхностях дымохода. Образовавшийся черный маслянистый осадок называется креозотом, он похож по составу на коммерческие продукты с тем же названием, но с более высоким содержанием черный карбон.

В течение сезона отложения креозота могут достигать толщины в несколько дюймов. Это создает сложная проблема, потому что отложения креозота уменьшают тягу (поток воздуха через дымоход), что увеличивает вероятность того, что дрова не получают достаточно воздуха для полного сгорания. Поскольку креозот легко воспламеняется, густые скопления создают опасность пожара. Если в печи или камине разводится горячий огонь, а регулятор подачи воздуха остается широко открытым, это может позволить горячему кислороду попасть в дымоход, где он вступает в контакт с креозотом, который затем воспламеняется, вызывая дымоход. Пожары в дымоходе часто распространяются на главное здание, потому что дымоход становится настолько горячим, что воспламеняет любой горючий материал, находящийся в непосредственном контакте с ним, например, дерево. Огонь также может распространиться на главное здание от искр, вылетающих из дымохода и попадающих на горючие поверхности крыши. Чтобы обеспечить надлежащее обслуживание дымоходов и обогревателей, сжигающих древесину или углеродное топливо, необходимо удалить наросты креозота. Трубочисты выполнять эту услугу за плату.[82]

Выпуск в окружающую среду

Сломанная куча креозота, обнаженная атмосферным воздействием

Несмотря на то, что креозот находится под давлением в древесине, выделение химического вещества можно наблюдать во многих различных событиях. В течение срока службы морских свай происходит выветривание из-за приливов и водных потоков, которые медленно открывают маслянистое внешнее покрытие и открывают меньшие внутренние поры большему потоку воды.[83] Ежедневно происходит частое выветривание, но более суровые погодные условия, такие как ураганы, могут вызвать повреждение или ослабление деревянных свай.[83] Многие сваи либо разламываются от обломков, либо полностью смываются во время штормов. Когда сваи смываются, они оседают на дне водоема, где они находятся, и затем медленно выделяют химические вещества в воду в течение длительного периода времени. Эту долгосрочную секрецию обычно не замечают, потому что сваи погружены под поверхность, скрытую от глаз. Креозот в основном нерастворим в воде, но соединения с более низким молекулярным весом станут растворимыми, чем дольше сломанная древесина будет подвергаться воздействию воды.[84] В этом случае некоторые химические вещества теперь становятся водорастворимыми и далее выщелачиваются в водные отложения, тогда как остальные нерастворимые химические вещества остаются вместе в смолообразном веществе.[84] Еще один источник ущерба исходит от лесной фауны, такой как корабельные черви и Лимнория.[85] Хотя креозот используется в качестве консерванта пестицидов, исследования показали, что лимнория устойчива к пестицидам-консервантам и может вызывать небольшие отверстия в древесине, из которых затем может выделяться креозот.[85]

Химические реакции с осадком и организмами

Как только растворимые соединения креозотового консерванта попадают в воду, соединения начинают вступать в реакцию с внешней средой или потребляются организмами. Реакции различаются в зависимости от концентрации каждого соединения, которое выделяется из креозота, но основные реакции описаны ниже:

Алкилирование

Алкилирование происходит, когда молекула заменяет атом водорода алкильной группой, которая обычно происходит из органической молекулы.[86] Алкильные группы, встречающиеся в природе в окружающей среде: металлоорганический соединения.[87] Металлоорганические соединения обычно содержат производное метила, этила или бутила, которое представляет собой алкильную группу, замещающую водород.[87] Другие органические соединения, такие как метанол, могут предоставлять алкильные группы для алкилирования.[88] Метанол естественным образом содержится в окружающей среде в небольших концентрациях и связан с высвобождением в результате биологического разложения отходов и даже побочного продукта растительности.[89] Следующие ниже реакции представляют собой алкилирование растворимых соединений, содержащихся в креозотовых консервантах, метанолом.

м-Крезол

Реакция М-крезола с метанолом.png

На диаграмме выше изображена реакция между м-крезолом и метанолом, при которой образуется продукт с-алкилирования.[88] Реакция с-алкилирования означает, что вместо замены атома водорода в группе -ОН метильная группа (из метанола) заменяет водород на атоме углерода в бензольном кольце.[88] Продукты этого c-алкилирования могут быть в пара- или орто-ориентации молекулы, как видно на диаграмме, и вода, которая не показана.[88] Изомеры диметилфенола (DMP) являются продуктами пара- и орто-c-алкилирования.[88] Соединение диметилфенола (DMP) внесено в список опасного для водной среды по своим характеристикам и токсично с долгосрочными последствиями.[90]

Фенол

Фенольная реакция с метанолом.png

Эта диаграмма показывает о-алкилирование между фенолом и метанолом. В отличие от с-алкилирования, о-алкилирование заменяет атом водорода на -ОН-группе метильной группой (из метанола).[91] Продукт о-алкилирования представляет собой метоксибензол, более известный как анизол, и вода, которая не показана на схеме.[91] Анизол внесен в список серьезной опасности для водных организмов с долгосрочными последствиями.[92]

Биоаккумуляция

Биоаккумуляция это процесс, при котором организм поглощает химические вещества в результате проглатывания, воздействия и вдыхания.[93] Биоаккумуляция подразделяется на биоконцентрацию (поглощение химических веществ из окружающей среды) и биомагнификацию (повышение концентрации химических веществ по мере их продвижения по пищевой цепочке).[93] На некоторые виды водных организмов воздействуют иначе, чем на химические вещества, выделяемые креозотовыми консервантами. Один из наиболее изученных организмов - моллюск. Моллюски прикрепляются к деревянным морским сваям и находятся в прямом контакте с креозотовыми консервантами.[94] Было проведено множество исследований с использованием полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые представляют собой низкомолекулярные углеводороды, содержащиеся в некоторых консервантах на основе креозота. В исследовании, проведенном в Пенсаколе, штат Флорида, группа местных моллюсков содержалась в контролируемой среде, а другая группа местных моллюсков содержалась в среде, загрязненной креозотовыми консервантами.[95] Было показано, что биоаккумуляция моллюсков в загрязненной среде в десять раз превышает концентрацию ПАУ, чем у контрольных видов.[95] Попадание организмов в организм зависит от того, находится ли соединение в ионизированной или неионизированной форме.[96] Чтобы определить, является ли соединение ионизированным или неионизированным, pH окружающей среды необходимо сравнить с pKa или константой кислотности соединения.[96] Если pH окружающей среды ниже, чем pKa, то соединение неионизировано, что означает, что соединение будет вести себя так, как если бы оно было неполярным.[96] Биоаккумуляция неионизированных соединений происходит в результате равновесия распределения водной фазы и липидов в организме.[96] Если pH выше, чем pKa, считается, что соединение находится в ионизированной форме.[96] Неионизированная форма предпочтительна, потому что биоаккумуляция легче усваивается организмом за счет равновесия распределения.[96] В приведенной ниже таблице представлен список pKas из соединений, содержащихся в консервантах креозота, и их сравнение со средним pH морской воды (который составляет 8,1).[97]

СложныйpKapH морской водыФорма (ионизированная или неионизированная)
м-крезол10.098.1Неионизированный
о-крезол10.29Неионизированный
п-крезол10.30Неионизированный
о-этилфенол10.20Неионизированный
гваякол9.98Неионизированный
фенол9.99Неионизированный

Каждое из соединений в таблице выше содержится в консервантах креозота; все находятся в предпочтительной неионизированной форме. В другом исследовании были протестированы различные виды мелких рыб, чтобы увидеть, как время воздействия химических веществ ПАУ влияет на рыбу.[7] Это исследование показало, что время воздействия 24–96 часов на различные виды креветок и рыб повлияло на функции роста, воспроизводства и выживания организмов для большинства испытанных соединений.[7]

Биоразложение

Биоразложение В некоторых исследованиях можно увидеть, что биоразложение объясняет отсутствие консервантов креозота на исходной поверхности осадка.[95] В исследовании, проведенном в Пенсаколе, штат Флорида, ПАУ не были обнаружены на поверхности в водных отложениях, но самые высокие концентрации были обнаружены на глубине 8-13 сантиметров.[95] Форма анаэробного биоразложения м-крезола была замечена в исследовании с использованием сред, восстанавливающих сульфаты и восстанавливающих нитраты.[98] Восстановление м-крезола в этом исследовании наблюдалось менее чем за 144 часа, при этом образовывались дополнительные химические промежуточные соединения.[98] Химические интермедиаты образовывались в присутствии бикарбонат. Продукты включали 4-гидрокси-2-метилбензойную кислоту и ацетатные соединения.[98] Хотя условия были обогащены восстанавливающими анаэробными соединениями, сульфатные и нитратредуцирующие бактерии обычно встречаются в окружающей среде. Для получения дополнительной информации см. сульфатредуцирующие бактерии. Тип анаэробных бактерий в конечном итоге определяет снижение содержания консервантов креозота, в то время как каждое отдельное соединение может подвергаться восстановлению только при определенных условиях.[99] BTEX представляет собой смесь бензола, толуола, этилбензола и ксилола, которая была изучена в присутствии четырех различных осадков, обогащенных анаэробами.[99] Хотя соединение, BTEX, не содержится в креозотных консервантах, продукты окислительно-восстановительных реакций креозотных консервантов включают некоторые из этих соединений. О окислительно-восстановительных реакциях см. Следующий раздел. В этом исследовании было замечено, что некоторые соединения, такие как бензол, восстанавливались только в среде, обогащенной сульфатом, в то время как толуол восстанавливалась в среде, обогащенной бактериями, а не только в сульфате.[99] Биоразложение креозотового консерванта при анаэробном обогащении зависит не только от типа бактерий, обогащающих окружающую среду, но и от соединения, которое было выделено из консерванта. В аэробной среде консерванты ограничены в процессе биоразложения из-за наличия свободного кислорода.[100] В аэробной среде свободный кислород поступает из насыщенных кислородом отложений, источников осадков и краев шлейфа.[100] Свободный кислород позволяет соединениям окисляться и разлагаться на новые промежуточные соединения.[100] Исследования показали, что когда соединения БТЭК и ПАУ помещаются в аэробную среду, окисление кольцевых структур вызывает расщепление ароматического кольца и позволяет присоединиться другим функциональным группам.[100] Когда ароматический углеводород вводили в молекулярный кислород в экспериментальных условиях, образовывался промежуточный дигидродиол, а затем происходило окисление, превращающее ароматическое соединение в соединение катехина.[100] Катехол делает возможным расщепление ароматического кольца, при котором функциональные группы могут затем присоединяться в орто- или мета-положении.[100]

Снижение окисления

Хотя многие исследования проводят испытания в экспериментальных или обогащенных условиях, Снижение окисления реакции происходят в естественных условиях и позволяют химическим веществам проходить через процессы, такие как биоразложение, описанные выше. Окисление определяется как потеря электрона другому веществу, а восстановление - это получение электрона от другого вещества. По мере того, как соединения проходят процесс окисления и восстановления в отложениях, консервирующие соединения изменяются с образованием новых химических веществ, что приводит к разложению. Пример окисления п-крезола и фенола можно увидеть на рисунках ниже:

п-крезол

Разложение п-крезола до бензоата.png

Эта реакция показывает окисление пара-крезола в среде, обогащенной сульфатом.[101] Было обнаружено, что п-крезол легче всего разлагается в среде, обогащенной сульфатом, в то время как м-крезол и о-крезол ингибируются.[101] На диаграмме выше п-крезол окислился в условиях анаэробного восстановления сульфата и образовал четыре различных промежуточных продукта.[101] После образования промежуточных продуктов в исследовании сообщается о дальнейшей деградации промежуточных продуктов, приводящей к образованию диоксида углерода и метана.[101] Промежуточные соединения п-гидроксилбензилового спирта, п-гидроксилбензальдегида, п-гидроксилбензоата и бензоата образуются в результате этого окисления и выделяются в отложения.[101] Аналогичные результаты были получены и в различных исследованиях с использованием других форм окисления, таких как: железоредуцирующие организмы,[102] Катализатор на основе оксида меди / марганца,[103] и условия восстановления нитратов.[104]

Фенол

Реакция фенола с железом и перекисью.png

Эта реакция показывает окисление фенола железом и пероксидом.[105] Эта комбинация железа, образующегося из оксида железа в отложениях, и пероксида, обычно выделяемого животными и растениями в окружающую среду, известна как Реагент Фентона. [105] Этот реагент используется для окисления фенольных групп за счет использования радикальной гидроксидной группы, полученной из пероксида в п-бензохиноне.[105] Этот продукт окисления фенола теперь выщелачивается в окружающую среду, в то время как другие продукты включают железо (II) и воду. П-бензохинон считается очень токсичным и опасным для окружающей среды.[106]

Опасности для окружающей среды

Осадок

В водных отложениях ряд реакций может превратить химические вещества, выделяемые креозотовыми консервантами, в более опасные химические вещества. Большинство соединений-консервантов креозота связаны с опасностями до того, как они будут преобразованы. Крезол (м-, р- и о-), фенол, гваякол, и ксиленол (1,3,4- и 1,3,5-) все являются острыми водными опасностями[нужна цитата ] до прохождения химических реакций с отложениями. Реакции алкилирования позволяют соединениям превращаться в более токсичные соединения.[нужна цитата ] с добавлением R-групп к основным соединениям, содержащимся в консервантах креозота. Соединения, образующиеся в результате алкилирования, включают: 3,4-диметилфенол, 2,3-диметилфенол и 2,5-диметилфенол, которые все перечислены как опасные для окружающей среды.[88] Биоразложение контролирует скорость, с которой осадок удерживает химические вещества, и количество реакций, которые могут иметь место. Процесс биодеградации может происходить в разных условиях и варьироваться в зависимости от выделяемых соединений. Реакции окисления-восстановления позволяют расщеплять соединения на новые формы более токсичных молекул. Исследования показали, что окислительно-восстановительные реакции консервирующих соединений креозота включают соединения, которые внесены в список опасностей для окружающей среды, такие как п-бензохинон при окислении фенола.[105] Не только исходные соединения креозота опасны для окружающей среды, но и побочные продукты химических реакций также опасны для окружающей среды.

Другой

От загрязнения отложений страдает большая часть экосистемы. Организмы в отложениях теперь подвергаются воздействию новых химикатов. Затем организмы попадают в организм рыб и других водных животных. Эти животные теперь содержат концентрации опасных химикатов, которые были выделены из креозота. Другие проблемы с экосистемами включают биоаккумуляцию. Биоаккумуляция происходит, когда высокие уровни химических веществ передаются водным организмам вблизи креозотовых свай. Моллюски и другие более мелкие ракообразные подвергаются более высокому риску, потому что они непосредственно прикрепляются к поверхности деревянных свай, заполненных креозотовым консервантом. Исследования показывают, что моллюски в этих средах принимают высокие концентрации химических соединений, которые затем переносятся по пищевой цепи экосистемы. Биоаккумуляция способствует более высокой концентрации химических веществ в организмах водных экосистем.[107]

Ремонт свай

В то время как древесина, обработанная креозотом, больше не используется[куда? ][нужна цитата ] в строительстве конструкций и опор старые сломанные опоры все еще могут содержать эти консерванты креозота. Многие свойства[куда? ] содержат пирсы, построенные до 2008 года, с добавлением креозотовых консервантов,[нужна цитата ] и теперь остаются в воде, даже если они сломаются. Одно из простых средств - удалить сваи после того, как они сломаны или больше не используются. На побережье после шторма обломки и обломки прорывают пирсы, построенные на воде. Одно из самых сложных средств - это сваи, которые опустились на дно воды и осели на осадке. Эти сваи не видны, и их труднее обнаружить. Затем сваи будут сидеть на дне и выщелачивать химические вещества в отложения и экосистему. Решение проблемы скрытых свай могло быть[домыслы? ] аналитический метод или методика, которые могут использоваться для отслеживания соединений креозота или побочных продуктов на месте (исходное место загрязнения).[нужна цитата ] Если бы существовал метод, который можно было бы использовать в полевых условиях, который мог бы отслеживать более высокие концентрации химического вещества в отложениях, тогда скрытые сваи можно было бы изолировать и удалить из окружающей среды.[домыслы? ] Многие методы, такие как газовая хроматография-массовая спектроскопия (GCMS) и высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), использовались для определения консервантов креозота в грунтовых водах и отложениях, но большинство методов необходимо вернуть в лабораторию, чтобы их можно было правильно провести, из-за продолжительности работы и размера прибора.[108] Новые исследования показали, что исследователям доступны более компактные, более удобные для пользователя биоанализы, поэтому их можно использовать в полевых условиях для более быстрой идентификации химических соединений.[108] Тест, который может быстро и эффективно идентифицировать соединения креозота или другие токсичные побочные продукты в полевых условиях, позволит исследователям[ВОЗ? ] удалить загрязненные сваи до того, как можно будет нанести дальнейший ущерб.[нужна цитата ]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Delnao 1943 г.
  2. ^ а б Прайс, Келогг и Кокс 1909, п. 7
  3. ^ а б c Шорлеммер 1885, п. 152
  4. ^ «ATSDR - ToxFAQs ™: Креозот». www.atsdr.cdc.gov. Получено 2020-11-24.
  5. ^ «Каменноугольная смола и каменноугольная смола - вещества, вызывающие рак - Национальный институт рака». www.cancer.gov. 2015-03-20. Получено 2020-11-24.
  6. ^ Связь между Агентством по охране окружающей среды США и Советом креозотов.
  7. ^ а б c d «Решение о перерегистрации креозота (дело 0139)» (PDF). Агентство по охране окружающей среды США. 25 сентября 2008 г.. Получено 29 октября, 2016.
  8. ^ а б Книга стандартов AWPA 2013. Американская ассоциация защиты древесины.
  9. ^ Маклин 1952
  10. ^ Роско и Шорлеммер 1888, п. 37
  11. ^ Роско и Шорлеммер 1888, п. 33
  12. ^ Шорлеммер 1885, п. 153
  13. ^ а б Аллен 1910, п. 353
  14. ^ Американская фармацевтическая ассоциация 1895 г., п. 1073
  15. ^ Ренар 1895, п. 294
  16. ^ Торп 1890, п. 614
  17. ^ Ли и др. 2005 г., п. 1483
  18. ^ а б Фармацевтическое общество Великобритании 1898 г., п. 468
  19. ^ а б Аллен 1910, п. 348
  20. ^ Прайс, Келогг и Кокс 1909, п. 13
  21. ^ Аллен 1910, п. 347
  22. ^ а б Абель и Смит 1857, п. 23
  23. ^ Летеби 1870, стр. 225–226
  24. ^ Джерин 1909, п. 767
  25. ^ Брэдбери 1909, п. 107
  26. ^ а б Кормак 1836, п. 58
  27. ^ Парр 1809, п. 383
  28. ^ а б Плиний 1856, п.8
  29. ^ Беркли 1744, п.9
  30. ^ Плиний 1855, п.290
  31. ^ а б c Кормак 1836, п. 50
  32. ^ Витет 1778, п. 427
  33. ^ Химик и фармацевт 1889, п. 300
  34. ^ а б c d Кинг, Фелтер и Ллёд 1905, п. 617
  35. ^ Тейлор 1902, п. 207
  36. ^ Уиттакер 1893, п. 77
  37. ^ Имлей 1876, п. 514
  38. ^ Доббелл 1878, п. 315
  39. ^ а б Кинникатт 1892, п. 514
  40. ^ Contrepois 2002, п. 211
  41. ^ Кинникатт 1892, п. 515
  42. ^ Кобленц 1908
  43. ^ Ченовет 1945, п. 206
  44. ^ Сейроган 2011
  45. ^ а б Мельбер, Килхорн и Мангельсдорф, 2004 г., п. 11
  46. ^ Speight 1994, п. 456
  47. ^ Аллен 1910, п. 366
  48. ^ Бейтман 1922, п. 50
  49. ^ а б Торп 1890, п. 615
  50. ^ Philips 1891, п. 255
  51. ^ Мартин 1913, стр. 416–419
  52. ^ Нельсон 1907, п. 204
  53. ^ Ноллер 1965, п. 185
  54. ^ а б c Прайс, Келогг и Кокс 1909, п. 12
  55. ^ а б Инжиниринг и контрактинг 1912 г., п. 531
  56. ^ а б Greenhow 1965, п. 58
  57. ^ Американская ассоциация железнодорожного моста и строительства 1914 г., п. 287
  58. ^ Орр и Уайт 1990, п. 39
  59. ^ Speight 1994, п. 77
  60. ^ Орр и Уайт 1990, п. 255
  61. ^ а б Бейтман 1922, п. 47
  62. ^ Mushrush & Speight 1995 г., п. 115
  63. ^ а б Анжер 1910, п. 408
  64. ^ Брок 2008, п. 91
  65. ^ Лосось 1901, стр. 7–14
  66. ^ Фаррар 1880, стр. 412–417
  67. ^ Фаррар 1893, стр. 1–25
  68. ^ Пиз 1862
  69. ^ «Директива Комиссии 2001/90 / EC». Официальный журнал Европейских сообществ. 27 октября 2001 г. - через eur-lex.europa.eu.
  70. ^ «Директива Комиссии 76/769 / EEC». Официальный журнал Европейских сообществ. 3 октября 2007 г. - через eur-lex.europa.eu.
  71. ^ Исполнительный директор по охране здоровья и безопасности 2011 г.
  72. ^ Совет креозотов 2011
  73. ^ Ибах и Миллер 2007, 14-1–14-9
  74. ^ Вурхис 1940
  75. ^ Хант и Гаррат, 1967, п. 88
  76. ^ Стимсон 1914, п. 626
  77. ^ Ричардсон 1993, п. 103
  78. ^ Хант и Гаррат, 1967, п. 97
  79. ^ Британская энциклопедия 1949 г., п. 821
  80. ^ «Креозот (CASRN 8001-58-9)». Интегрированная система информации о рисках (ИРИС). Агентство по охране окружающей среды США. 7 сентября 1988 г. Архивировано с оригинал 23 августа 2000 г.
  81. ^ Вонг и Харрис 2005
  82. ^ а б DHS 2006 г.
  83. ^ а б Шупе, Лебоу и Ринг 2008
  84. ^ а б Смит 2002
  85. ^ а б Шупе 2012
  86. ^ «Алкилирование». Dictionary.com. Получено 29 октября, 2016.
  87. ^ а б Коннелл 2005, стр. 376–379
  88. ^ а б c d е ж Болоньини и др., 2002 г.
  89. ^ Ховард 1990, п. 311
  90. ^ «2,3-Диметилфенол». База данных PubChem. Национальный центр биотехнологической информации. Получено 7 апреля, 2019.
  91. ^ а б Бальзама и др., 1984
  92. ^ «Анизол». База данных PubChem. Национальный центр биотехнологической информации. Получено 7 апреля, 2019.
  93. ^ а б Кларк и Макфарланд 1991
  94. ^ Вайткамп и Беннет, 2011 г.
  95. ^ а б c d Старейшина и Дреслер 1988
  96. ^ а б c d е ж Нефф 2002
  97. ^ «Подкисление океана». Нетронутые моря. Национальная география. Архивировано из оригинал на 2015-08-29.
  98. ^ а б c Рамананд и Суфлита 1991
  99. ^ а б c Фелпс и Янг 1999
  100. ^ а б c d е ж Аронсон и др., 1999 г.
  101. ^ а б c d е Смоленский и Суфлита 1987
  102. ^ Ловли и Лонерган 1990
  103. ^ Ван и др. 2004
  104. ^ Боссерт и Янг 1986
  105. ^ а б c d Зазо и др. 2005
  106. ^ «Хинон». База данных PubChem. Национальный центр биотехнологической информации. Получено 7 апреля, 2019.
  107. ^ "Водные пищевые сети". Образовательный ресурс по морской жизни. Национальное управление океанических и атмосферных исследований. Февраль 2019 г.. Получено 8 апреля, 2019.
  108. ^ а б Хартник и др. 2007 г.

Рекомендации

внешняя ссылка