يمكن تعريف الأسفلت عمومًا على أنها مخاليط معقدة من المركبات الكيميائية ذات الوزن الجزيئي العالي ، وفي الغالب الأسفلتين ، والهيدروكربونات الحلقية (العطرية أو النفثينية) وكمية أقل من المكونات المشبعة ذات التفاعل الكيميائي المنخفض. يعتمد التركيب الكيميائي للأسفل على كل من الزيت الخام الأصلي وعلى العملية المستخدمة أثناء التكرير. يتم اشتقاق الأسفلت في الغالب من الزيوت الخام ، وخاصة النفط الخام الثقيل. يحدث الأسفلت أيضًا كترسب طبيعي ، حيث يكون عادةً البقايا الناتجة عن تبخر وأكسدة البترول السائل. تم العثور على هذه الودائع في كاليفورنيا والصين والاتحاد الروسي وسويسرا وترينيداد وتوباغو وفنزويلا. الإسفلت غير متطاير في درجات الحرارة المحيطة ويلين تدريجياً عند تسخينه. لا ينبغي الخلط بين الأسفلت والقطران ، والذي يختلف فيزيائيًا وكيميائيًا.
تشمل مجموعة متنوعة من التطبيقات رصف الشوارع والطرق السريعة والمطارات ؛ صنع مواد التسقيف والعزل المائي والعزل ؛ تبطين قنوات الري والخزانات ؛ وواجهات السدود والحواجز. يعتبر الأسفلت أيضًا مكونًا قيمًا لبعض الدهانات والورنيشات. تشير التقديرات إلى أن الإنتاج العالمي السنوي الحالي من الأسفلت يزيد عن 60 مليون طن ، مع استخدام أكثر من 80٪ في البناء والصيانة وأكثر من 15٪ مستخدمة في مواد التسقيف.
يتم إنتاج خلائط الأسفلت لبناء الطرق عن طريق التسخين الأول وخلائط التجفيف من الحجر المسحوق المتدرج (مثل الجرانيت أو الحجر الجيري) والرمل والحشو ثم الخلط مع اختراق البيتومين ، والمشار إليه في الولايات المتحدة باسم الأسفلت المستقيم. هذه عملية ساخنة. يتم تسخين الأسفلت أيضًا باستخدام لهب البروبان أثناء وضعه على قاعدة الطريق.
التعرضات والمخاطر
تم قياس التعرض لجسيمات الهيدروكربونات العطرية متعددة النوى (PAHs) في أبخرة الأسفلت في مجموعة متنوعة من الإعدادات. تتكون معظم الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات التي تم العثور عليها من مشتقات النفثالين ، وليس المركبات ذات الحلقات الأربع إلى الست والتي من المرجح أن تشكل خطرًا مسرطنًا كبيرًا. في وحدات معالجة الأسفلت في مصافي التكرير ، تتراوح مستويات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات القابلة للتنفس من التي لا يمكن اكتشافها إلى 40 مجم / م3. أثناء عمليات ملء الأسطوانة ، تراوحت عينات منطقة التنفس لمدة 4 ساعات من 1.0 مجم / م3عكس اتجاه الريح حتى 5.3 مجم / م3 اتجاه الريح. في مصانع خلط الأسفلت ، تراوحت حالات التعرض للمركبات العضوية القابلة للذوبان في البنزين من 0.2 إلى 5.4 مجم / م XNUMX.3. أثناء عمليات الرصف ، تراوحت حالات التعرض للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات القابلة للتنفس من أقل من 0.1 مجم / م3 إلى 2.7 مجم / م3. قد تحدث أيضًا حالات تعرض العمال التي يحتمل أن تكون جديرة بالملاحظة أثناء تصنيع مواد تسقيف الإسفلت وتطبيقها. يتوفر القليل من المعلومات فيما يتعلق بالتعرض لأبخرة الإسفلت في المواقف الصناعية الأخرى وأثناء تطبيق أو استخدام منتجات الأسفلت.
يمكن أن يؤدي التعامل مع الإسفلت الساخن إلى حروق شديدة لأنه لزج ولا يمكن إزالته بسهولة من الجلد. القلق الرئيسي من الجانب السمي الصناعي هو تهيج الجلد والعينين من أبخرة الإسفلت الساخن. قد تسبب هذه الأدخنة التهاب الجلد وآفات تشبه حب الشباب وكذلك التقران الخفيف عند التعرض لفترات طويلة ومتكررة. يمكن للأبخرة ذات اللون الأصفر المخضر المنبعثة من الإسفلت المغلي أن تسبب أيضًا حساسية للضوء والتصبغ.
على الرغم من أن جميع المواد الإسفلتية سوف تحترق إذا تم تسخينها بشكل كافٍ ، فإن الأسمنت الإسفلتي والأسفلت المؤكسد لن يحترق بشكل طبيعي ما لم ترتفع درجة حرارتها حوالي 260 درجة مئوية. تتأثر قابلية الإسفلت السائل للاشتعال بالتقلب وكمية المذيبات البترولية المضافة إلى المادة الأساسية. وبالتالي ، فإن الإسفلت السائل سريع المعالجة يمثل أكبر خطر حريق ، والذي يصبح أقل تدريجيًا مع أنواع المعالجة المتوسطة والبطيئة.
بسبب عدم قابليته للذوبان في الوسط المائي والوزن الجزيئي العالي لمكوناته ، فإن الأسفلت له درجة سمية منخفضة.
التأثيرات على شجرة القصبة الهوائية ورئتي الفئران التي تستنشق رذاذًا من الأسفلت البترولي ومجموعة أخرى استنشاق دخان من الأسفلت النفطي الساخن شمل الاحتقان والتهاب الشعب الهوائية الحاد والتهاب الرئة وتمدد الشعب الهوائية وتسلل بعض الخلايا المحيطة بالبرونشولار وتكوين الخراج وفقدان الأهداب والظهارية ضمور ونخر. كانت التغيرات المرضية غير منتظمة ، وفي بعض الحيوانات كانت مقاومة للعلاج نسبيًا. وقد خلص إلى أن هذه التغيرات كانت رد فعل غير نوعي لاستنشاق الهواء الملوث بالهيدروكربونات العطرية ، وأن مداها يعتمد على الجرعة. أظهر استنشاق الخنازير والفئران الغينية أبخرة الإسفلت الساخن آثارًا مثل الالتهاب الرئوي الليفي المزمن مع الورم الغدي حول القصبات ، وطور الفئران حؤول الخلايا الحرشفية ، ولكن لم يكن لدى أي من الحيوانات آفات خبيثة.
تم اختبار الأسفلت البترولي المكرر بالبخار عن طريق وضعه على جلد الفئران. تم إنتاج أورام الجلد عن طريق الأسفلت غير المخفف والتخفيف في البنزين وجزء من الأسفلت المكرر بالبخار. عندما تم وضع الأسفلت المكرر بالهواء (المؤكسد) على جلد الفئران ، لم يتم العثور على ورم بمادة غير مخففة ، ولكن في إحدى التجارب ، أنتج إسفلت مكرر بالهواء في مذيب (التولوين) أورام جلدية موضعية. نتج عن اثنين من بقايا تكسير الأسفلت أورام جلدية عند وضعها على جلد الفئران. ينتج عن مزيج مجمّع من الأسفلت البترولي المنفوخ بالبخار والهواء في البنزين أورامًا في موقع التطبيق على جلد الفئران. أنتجت عينة واحدة من الأسفلت المكرر بالهواء الساخن والمحقن تحت الجلد في الفئران عددًا قليلاً من الأورام اللحمية في مواقع الحقن. أنتج خليط مجمّع من الأسفلت البترولي المنفوخ بالبخار والهواء الأورام اللحمية في موقع الحقن تحت الجلد في الفئران. حقن الأسفلت المقطر بالبخار المحقون عضلياً الأورام اللحمية الموضعية في تجربة واحدة على الفئران. كان كل من مستخرج من الأسفلت المكسو بالطرق وانبعاثاته مسببًا للطفرات السالمونيلا التيفوموريوم.
الأدلة على التسبب في الإصابة بالسرطان للإنسان ليست قاطعة. أظهرت مجموعة من السقوف المعرضة لكل من الأسفلت وقار قطران الفحم خطرًا زائدًا للإصابة بسرطان الجهاز التنفسي. وبالمثل ، وجدت دراستان دنماركيتان لعمال الأسفلت أن هناك خطرًا زائدًا للإصابة بسرطان الرئة ، لكن بعض هؤلاء العمال ربما تعرضوا أيضًا لقطران الفحم ، وكانوا أكثر عرضة لأن يكونوا مدخنين من مجموعة المقارنة. بين عمال الطرق السريعة في مينيسوتا (وليس كاليفورنيا) ، لوحظت زيادات في سرطان الدم وسرطان المسالك البولية. على الرغم من أن البيانات الوبائية حتى الآن غير كافية لإثبات بدرجة معقولة من اليقين العلمي أن الإسفلت يمثل خطر الإصابة بالسرطان على البشر ، إلا أنه يوجد اتفاق عام ، على أساس الدراسات التجريبية ، على أن الأسفلت قد يشكل مثل هذا الخطر.
إجراءات السلامة والصحة
نظرًا لأن الإسفلت الساخن يسبب حروقًا شديدة في الجلد ، يجب على العاملين معه ارتداء ملابس فضفاضة في حالة جيدة ، مع إغلاق الرقبة والأكمام متدحرجة. يجب ارتداء واقي اليد والذراع. يجب أن يكون ارتفاع أحذية السلامة حوالي 15 سم ومربوط بأربطة بحيث لا تترك فتحات يمكن من خلالها أن يصل الإسفلت الساخن إلى الجلد. يوصى أيضًا بحماية الوجه والعين عند التعامل مع الإسفلت الساخن. من المستحسن تغيير غرف التغيير ومرافق الغسيل والاستحمام المناسبة. في مصانع التكسير حيث ينتج الغبار وفي أحواض الغليان التي تخرج منها الأبخرة ، يجب توفير تهوية مناسبة للعادم.
يجب ضبط غلايات الإسفلت بشكل آمن وتسويتها لمنع احتمال قلبها. يجب على العمال الوقوف عكس اتجاه رياح الغلاية. يجب فحص درجة حرارة الإسفلت المسخن بشكل متكرر لتجنب ارتفاع درجة الحرارة واحتمال الاشتعال. في حالة الاقتراب من نقطة الاشتعال ، يجب إطفاء الحريق الموجود أسفل الغلاية على الفور وعدم السماح بوجود لهب مكشوف أو مصدر اشتعال آخر في مكان قريب. عند تسخين الأسفلت ، يجب أن تكون معدات إطفاء الحرائق في متناول اليد. بالنسبة لحرائق الأسفلت ، تعتبر طفايات المواد الكيميائية الجافة أو ثاني أكسيد الكربون هي الأنسب. يجب تزويد آلة رش الأسفلت وسائق ماكينة رصف الأسفلت بأجهزة تنفس نصف وجه مع خراطيش بخار عضوي. بالإضافة إلى ذلك ، لمنع البلع غير المقصود للمواد السامة ، يجب على العمال عدم تناول الطعام أو الشراب أو التدخين بالقرب من الغلاية.
إذا أصاب الإسفلت المنصهر الجلد المكشوف ، فيجب تبريده فورًا عن طريق التبريد بالماء البارد أو بطريقة أخرى موصى بها من قبل المستشارين الطبيين. يجب تغطية الحروق الشديدة بضمادة معقمة ويجب نقل المريض إلى المستشفى ؛ يجب أن يرى الطبيب الحروق الطفيفة. يجب عدم استخدام المذيبات لإزالة الأسفلت من اللحم المحروق. يجب عدم القيام بأي محاولة لإزالة جزيئات الإسفلت من العين ؛ بدلاً من ذلك ، يجب أخذ الضحية إلى الطبيب في الحال.
أصناف القار / الأسفلت
الفئة 1: تصنف القار المخترقة حسب قيمة اختراقها. يتم إنتاجها عادة من البقايا من التقطير الجوي للزيت الخام البترولي عن طريق تطبيق مزيد من التقطير تحت التفريغ ، أو الأكسدة الجزئية (تصحيح الهواء) ، أو ترسيب المذيبات أو مزيج من هذه العمليات. في أستراليا والولايات المتحدة ، يُطلق على القار المكافئ لتلك الموصوفة هنا اسمنت الأسفلت أو أسفلت متدرج اللزوجة ، ويتم تحديده على أساس قياسات اللزوجة عند 60 درجة مئوية.
الفئة 2: تصنف القار المؤكسد حسب نقاط التليين وقيم الاختراق. يتم إنتاجها عن طريق تمرير الهواء عبر البيتومين الساخن واللين تحت ظروف درجة حرارة مضبوطة. تعمل هذه العملية على تغيير خصائص البيتومين لإعطاء درجة حرارة منخفضة ومقاومة أكبر لأنواع مختلفة من الإجهاد المفروض. في الولايات المتحدة ، تُعرف القار المُنتَج باستخدام نفخ الهواء بالإسفلت المنفوخ بالهواء أو أسفلت الأسقف وتشبه القار المؤكسد.
الفئة 3: يتم إنتاج البيتومين المقتطع عن طريق خلط البيتومين الاختراق أو القار المؤكسد مع مخففات متطايرة مناسبة من خامات البترول مثل الروح البيضاء أو الكيروسين أو زيت الغاز ، لتقليل لزوجتها وجعلها أكثر مرونة لسهولة المناولة. عندما تتبخر المادة المخففة ، يتم استعادة الخصائص الأولية للقار. في الولايات المتحدة ، يشار أحيانًا إلى البيتومين المخفض على أنه زيوت الطرق.
الفئة 4: عادة ما يتم تصنيف البيتومين الصلب حسب نقطة التليين. يتم تصنيعها بشكل مشابه لقار الاختراق ، ولكن لها قيم اختراق أقل ونقاط تليين أعلى (أي أنها أكثر هشاشة).
الصنف 5: مستحلبات البيتومين عبارة عن مشتتات دقيقة لقطرات البيتومين (من الفئات 1 أو 3 أو 6) في الماء. يتم تصنيعها باستخدام أجهزة قص عالية السرعة ، مثل المطاحن الغروانية. يمكن أن يتراوح محتوى البيتومين من 30 إلى 70٪ من حيث الوزن. يمكن أن تكون أنيونية أو كاتيونية أو غير أيونية. في الولايات المتحدة ، يشار إليها باسم الأسفلت المستحلب.
الصنف 6: يمكن إنتاج البيتومين الممزوج أو المتدفق عن طريق مزج البيتومين (بيتومين الاختراق بشكل أساسي) مع مستخلصات المذيبات (المنتجات الثانوية العطرية من تكرير الزيوت الأساسية) ، المخلفات المتشققة حراريًا أو بعض نواتج تقطير البترول الثقيلة بنقاط غليان نهائية فوق 350 درجة مئوية .
الصنف 7: يحتوي البيتومين المعدل على كميات ملموسة (عادة من 3 إلى 15٪ بالوزن) من مواد مضافة خاصة ، مثل البوليمرات واللدائن المرنة والكبريت وغيرها من المنتجات المستخدمة لتعديل خصائصها ؛ يتم استخدامها للتطبيقات المتخصصة.
الصنف 8: تم إنتاج البيتومين الحراري بالتقطير المطول ، عند درجة حرارة عالية ، لبقايا البترول. حاليًا ، لا يتم تصنيعها في أوروبا أو في الولايات المتحدة.
المصدر: IARC1985