بهداشت حرفه ای ساوه

    با توجه به استفاده از سوختهاي فسيلي من جمله نفت و گازوئيل همچنين قير در مجتمع توليدي سازمان عمران شهرداري بعنوان يك ماده اوليه و اساسي جهت توليد آسفالت كه محصول عمده اين سازمان محسوب مي شود و عنصر اصلي تشكيل دهنده مواد فوق الذكر كربن مي باشد لذا سعي شده است مقاله تهيه شده در اين زمينه باشد.

تاريخچه :

كربن كه  واژه لاتين  Carbo مي باشد و به معني ذغال چوب است در دوران پيشين تاريخ كشف شد و براي مردم باستان كه آن را از سوختن مواد آلي در اكسيژن ضعيف توليد مي كردند (توليد ذغال چوب) ، آشنا بود. مدت طولاني است كه الماس بعنوان ماده اي زيبا و كمياب به حساب مي آيد. فولرن ، آخرين آلوتروپ شناخته شده كربن در دهه 80 به عنوان محصولات جانبي آزمايشات پرتو مولكولي كشف شد.

مشخصات كربن

كربن عنصري شيميايي در جدول تناوبي با نشان  C و عدد اتمي 6 مي باشد . كربن عنصري غيرفلزي و فراوان ، چهار ظرفيتي و داراي 3 آلوتروپ مي باشد :

1-     الماس (‌سخت ترين كاني شناخته شده )

2-      گرافيت (‌يكي از نرم ترين مواد )

3- فولريت ( فولرين ها ، مولكولهايي در حد بيليونيوم متر هستند كه در شكل ساده آن ، 60 اتم كربن يك لايه گرافيتي با ساختمان 3 بعدي منحني ، تشكيل مي دهند . 

الياف كربن شبيه  كربن شيشه اي مي باشند . تحت مراقبتهاي ويژه (‌كشيدن الياف آلي و كربني كردن ) مي توان لايه هاي صاف كربن را در جهت الياف مرتب كرد . هيچ لايه كربني در جهت عمود بر محور الياف قرار نمي گيرد. نتيجه اليافي با استحكام بيشتر از فولاد مي باشد . كربن در تمامي جانداران وجود داشته و پايه شيمي آلي را تشكيل مي دهد . همچنين اين عنصر غيرفلـز ويژگي جالبي دارد كه مي تواند با خودش و انواع زيادي از عناصر ديگر پيوند برقرار كند (‌تشكيل دهنده بيش از ده ميليون تركيب) . در صورت تركيب با اكسيژن توليد دي اكسيد كربن مي كنـد كه براي رويش گياهان ، حياتي مي باشد . در صورت تركيب با هيدروژن  تركيبات مختلفي بنام هيدروكربنها را بوجود مي آورد كه به شكل سوختهاي فسيلي ، در صنعت بسيار بنيادي هستند.  وقتي هم با اكسيژن و هم با هيدروژن تركيب گردد ،‌گروه زيادي از تركيبات را ازجمله اسيدهاي چرب را مي سازند كه براي حيات و استر ، كه طعم دهنده بسياري از ميوه ها است، ضروري است .

ايزوتوپ C-14 به طور متداول در سن يابي پرتوزايشي كاربرددارد.

كربن به دلايل زيادي قابل توجه است . اشكال مختلف آن شامل يكي از نرم ترين (‌گرافيت) و يكي از سخت ترين ( الماس) مواد شناخته شده توسط انسان مي باشد . افزون بر اين ، كربن ميل زيادي به پيوند با اتمهاي كوچكتر داشته و اندازه بسيار كوچك آن امكان پيوندهاي متعدد را بوجود مي آورد. اين خصوصيات باعث شكل گيري ده ميليون تركيبات كربني شده است . تركيبات كربن زيربناي حيات را در زمين مي سازند و چرخه كربن – نيتروژن قسمتي از انرژي توليد شده توسط خورشيد و ستارگان ديگر را تامين مي كند.

دگرگونه ها (‌آلوتروپ ها):

تا كنون چهار شكل گوناگون از كربن شناخته شده است : غير متبلور ( آمورف ) ،‌ گرافيت ، الماس و فولرن

كربن در نوع غير بلورين آن اساسا گرافيت است اما بصورت ساختار هاي بزرگ بلورين وجود ندارد. اين شكل كربن ، بيشتر بصورت پودر است كه بخش اصلي مواد مثل ذغال چوب و سياهي چراغ (دوده) را تشكيل مي دهند . در فشار و دماي اتاق كربن به شكل گرافيت پايدارتر است كه در آن هر اتم با سه اتم ديگر بصورت حلقه هاي شش وجهي – درست مثل هيدروكربنهاي معطر به هم متصل شده اند . هر دو گونه شناخته شده از گرافيت ، آلفا (‌شش ضلعي) و بتا (‌منشور شش وجهي كه سطوح آن لوزي است ) خصوصيات فيزيكي همانند دارند تنها تفاوت آنها در ساختار بلوري آنها مي باشد . گرافيتهاي طبيعي شامل بيش از 30% نوع بتا هستند در حاليكه گرافيتهاي مصنوعي تنها حاوي نوع آلفا مي باشند . نوع آلفا از طريق فرآوري مكانيكي مي تواند به بتا تبديل شود و نوع بتا نيز بر اثر دماي بالاي 1000 درجه سانتيگراد دوباره بصورت آلفا بر مي گردد.

گرافيت هادي الكتريسيته است . اين ماده نرم بوده و ورقه هاي آن كه اغلب به وسيله اتمهاي ديگر تفكيك شده اند ، تنها به وسيله نيروهاي وان در والس به هم چسبيده اند به گونه اي كه به راحتي يكديگر را كنار مي زنند.

در دما و فشارهاي خيلي بالا كربن به صورت الماس پايدار است كه درآن هر اتم با چهار اتم ديگر پيوند دارد . الماس ساختار مكعبي همانند سيلسيم و ژرمانيم دارد و به سبب نيروي پيوندهاي كربن – كربن ) با نيتريد بور هم الكترون (BN) در كنار هم بوده و سخت ترين جسم از نظر مقاومت در برابر سايش به شمار مي رود . تبديل الماس به گرافيت در حرارت اتاق به قدري كند است كه محسوس نيست . در برخي شرايط كربن به شكل لونسداليت (Lonsdalite) كه مشابه الماس ولي شش ضلعي است . فولرين ساختاري مثل گرافيت دارد اما بجاي بخش هاي تماما شش ضلعي ،‌حاوي پنج ضلعيها يا احتمالا هفت ضلعيهاي اتمهاي كربن مي باشد كه ورقه را به شكل كره ، بيضي يا استوانه بوجود مي آورند. ويژگيهايي از فولرين كه با نام فولرين باكمينستر هم ناميده مي شود هنوز بخوبي بررسي نشده اند . اينگونه ساختار را به گونه كوتاه شده ، گلوله هاي باكي مي گويند.

كربن به صورت تركيب يا ساير عناصر درجو زمين وجود دارد و در همه گونه آب حل مي شود . كربن به همراه مقادير كمتر كلسيم ، منيزيوم و آهن ،‌عنصر اصلي سازنده جرم زيادي از سنگ كربنات ( سنگ آهك ، دولوميت ، سنگ مرمر . … مي باشد . اين عنصر در صورت تركيب با هيدروژن توليد ذغال سنگ ،‌ نفت خام و گاز طبيعي مي كند كه آنها را هيدرو كربن مي نامند.

زنجيره كربن :

در ساختار اتمي هيدروكربنها ، گروهي از اتمهاي كربن (‌اشباع شده با اتمهاي هيدروژن) تشكيل يك زنجيره مي دهند. روغنهاي فرار زنجيره هاي كوچك تري دارند . چربيها داراي زنجيره هاي بلندتر و پارافينها زنجيره هايي بي اندازه بلندي دارند.

كاربردها :

كربن بخش بسيار مهمي در تمامي موجودات زنده است و تا آنجا كه مي دانيم بدون اين عنصر زندگي وجود نخواهد داشت .

عمده ترين كاربرد اقتصادي كربن ، فرم هيدروكربنها مي باشد كه قابل توجه ترين آنها سوختهاي فسيلي ، گاز متان و نفت خام است . نفت خام در صنعت پتروشيمي براي توليد محصولات زيادي از جمله مهمترين آنها بنزين ، گازوئيل و نفت سفيد بكار مي رود كه از طريق فرآيند تقطير در پالايشگاهها بدست مي آيند. از نفت خام مواد اوليه بسياري از مواد مصنوعي ،‌كه بسياري از آنها درمجموع پلاستيك ناميده مي شوند ،‌ شكل مي گيرد.

ديگر كاربردها :

  ü ايزوتوپ C-14 در 27 فوريه 1930 كشف شد در سن يابي كربن پرتوزا مورد استفاده است.

       ü  گرافيت در تركيب با خاك رس به عنوان مغز مداد بكار مي رود.

  ü الماس جهت تزئين و نيز در مته ها و ساير كاربردهايي كه سختي آن مورد استفاده است   كاربرد دارد.

       ü  براي توليد فولاد ، به آهن كربن اضافه مي كنند.

       ü  كربن در ميله كنترل در واكنشگاه هاي اتمي بكار مي رود.

  ü گرافيت به شكل پودر و سفت شده به عنوان ذغال چوب براي پخت غذا ، در آثار هنري و موارد ديگر مورد استفاده قرار مي گيرد.

  ü قرصهاي ذغال چوب در پزشكي كه به صورت قرص يا پودر وجود دارند براي جذب سم از دستگاه گوارشي مورد استفاده اند.

تركيبات غير آلي :

معروف ترين اكسيد كربن ،‌ دي اكسيد كربن (CO2) است كه به مقدار كمتري در اتمسفر زمين وجود دارد . اين اكسيد توسط موجودات زنده و برخي موارد ديگر توليد شده ومورد استفاده قرار مي گيرد . آب مقدار كمي اسيد كربنيك توليد مي كند اما دي اكسيد كربن مانند بيشتر تركيباتي كه داراي پيوندهاي ساده چندگانه با اكسيژنهاي روي يك كربن هستند ، ناپايدار است . به هر حال ، از طريق اين واسطه ،‌ يونهاي كربنات با تشديد تثبيت شده ، بوجود مي آيند . تعدادي از مواد معدني مهم ،‌كربنات ها هستند كه معروف ترين آنها كلسيت است . دي سولفيد كربن (CS2) نيز همانند آن مي باشد.

اكسيدهاي ديگر آن مونوكسيد كربن (CO) و زير اكسيد (Suboxide) نادر C3O2 هستند. مونوكسيدكربن كه گازي بي رنگ و بي بو است به وسيله اكسيده شدن ناقص بوجود مي آيد . هريك از اين مولكولها داراي يك پيوند سه گانه و نسبتا“ قطبي هستند كه ناشي از تمايل به يك پيوند دائمي با مولكلولهاي هموگلوبين مي باشد به طوريكه اين گاز بسيار سمي است . سيانيد (((-CN) داراي ساختار و رفتاري بسيار شبيه به يون هاليد بوده و نيتريد سيانوژن (CN2) نيز به آن مربوط است.

كربن با فلزات قوي ، كاربيد و يا استليد بوجود مي آورد كه با متان و استيلن  همراه مي باشد. در كل كربن با الكترونگاتيوي 5/2 به تشكيل پيوندهاي كووالانسي تمايل دارد . تعداد كمي از كاربيدها مثل كربوراندوم و Sic كه شبيه الماس مي باشد بصورت شبكه هاي كووالانسي هستند.

هشدار ها :

تركيبات كربن گستره وسيعي از آثار سمي دارند . مونوكسيد كربن موجود در اگزوز موتورهاي درون سوز و سيانيد (CN) كه گاهي اوقات درآلودگي هاي معدي وجود دارد براي پستانداران بسيار سمي هستند . بسياري از تركيبات ديگر كربن نه  تنها سمي نيستند بلكه در واقع براي زيست ضروري مي باشند. گازهاي آلي مثل اتيلن (H2C=CH2) و اتان و متان CH4)) در صورت مخلوط شدن با هوا قابليت انفجار و اشتعال خطرناكي پيدا مي كنند.

با توجه به استفاده از سوختهاي فسيلي در مجتمع توليدي سازمان عمران شهرداري ، تعدادي از تركيبات كربن كه در اثر احتراق مواد كربن دار بوجود مي آيند در زير مورد مطالعه قرار مي گيرند.

منواكسيد كربن :

اين ماده در اثر سوخته شدن و احتراق ناقص مواد كربن دار از قبيل زغال سنگ ، چوب ، كاغذ ،‌روغن ،گاز ، نفت و يا ساير مواد آلي اتفاق افتد.

هنگامي كه جريان هوا به حد كافي ماده سوختي نرسد باعث توليد منوكسيدكربن مي شود.

اثرات فيزيولوژيكي :

اثرات حاد : بطور كلي منواكسيد كربن با هموگلوبين خون تركيب شده و توليد كاربوكسي هموگلوبين (COHb) نموده كه در غلظتهاي پائين به تدريج مقدار آن در خون بالا مي رود تا به حالت تعادل درآيد. ميل تركيبي و تمايل مونواكسيد كربن به هموگلوبين تقريبا“ 300 برابر بيشتر از اكسيژن است .اين تركيب شدن در ابتدا سريعتر پيش مي رود و سپس به تدريج كند مي شود تا از آن اشباع گردد و بالاخره غلظت آن در خون نزديك يا معادل با غلظت در هوا شود. مونوكسيد كربن همانند ساير گازها درجات زيان حاصله از آن به غلظت و طول مدت تماس دارد.

اثرات مزمن : اثرات شناخته شده تماسهاي طولاني با منوكسيد كربن فرقي با اثرات حاد اين گاز ندارد و سردرد ، تهوع ، آسيب به حواس ، عدم توانايي عمومي ، ضعف ، سرگيجه و بي نظمي در حركات و رفتار از عوارض عمومي خواهند بود.

TLV : 507 mg/m³

دي اكسيد كربن :

دي اكسيد كربن غير از اينكه مي تواند به عنوان يكي از مواد مركبه در موارد كمبود اكسيژن مضر باشد ، اين گاز از نظر صنعتي داراي خطرات جدي نيست.

اثرات فيزيولوژيكي :

اثرات حاد : اثرات شديد زيانبخش اين ماده در اثر استنشاق مقادير زياد بصورت تنفس سنگين ميباشد و تنفس ممكن است با زحمت صورت بگيرد. گاز كربنيك در هواي تنفسي چون ساير گازها به عنوان رقيق كننده عمل مي كند . در مواردي به عنوان تسريع از بين بردن گازهاي بيهوشي آور و خنثي كردن اثر منوكسيد كربن و تهويه ريه ها و بهبود بخشيدن به تنفس از گاز كربنيك استفاده مي شود و از آن تا حدود 10% همراه با اكسيژن در معالجات استفاده مي شود.

اثرات مزمن : هر چند تماسهاي متعدد روزانه به مدت يك ساعت در روز و تا حد 8% بي اكسيد كربن ، مقدار هموگلوبين وگلبول قرمز را بالا مي برد و تبادلات گازي را زياد مي كند ، هيچ گونه اثرات مخرب و زيان آوري از آن مشاهده نشده است.

TLV : 9000 mg/m³

تنظيم كننده :

         زهرا قرباني

  مسئول بهداشت حرفه اي