Введение

chembox
| Watchedfields = изменены
| verifiedrevid = 476992265
| Name = Виниловый хлорид
| ImageFile = Виниловый хлорид 2D.png
| ImageFileL1 = Виниловый хлорид 3D шары.png
| ImageNameL1 = Структурная формула винилового хлорида
| ImageFileR1 = Виниловый хлорид 3D vdW.png
| ImageNameR1 = Модель с заполнением пространства
| PIN = Хлорэтен
| OtherNames = Мономер винилового хлорида, VCM, Хлорэтилен, Хладагент 1140
| Section1 =
| Section2 = Свойства Chembox
|H=3|C=2|Cl=1
| Appearance = Бесцветный газ
| Odor = приятный
| ExploLimits = 3,6–33% Виниловый хлорид – легковоспламеняющийся газ со сладковатым запахом, обладающий канцерогенными свойствами. Он может образовываться в окружающей среде при разложении хлорированных растворителей почвенными организмами. Виниловый хлорид, выбрасываемый промышленными предприятиями или образующийся при разложении других хлорированных химических веществ, может попадать в воздух и источники питьевой воды. Виниловый хлорид является распространенным загрязнителем вблизи полигонов. До 1970-х годов виниловый хлорид использовался в качестве аэрозольного пропеллента и хладагента.

Применение

Винилхлорид, также называемый мономером винилхлорида (VCM), используется исключительно для производства ПВХ. Ввиду своей токсичности, винилхлорид не содержится в каких-либо других продуктах. Поливинилхлорид (ПВХ) очень стабилен, пригоден для хранения и нетоксичен. Винилхлорид некоторое время применялся в качестве ингаляционного анестетика, подобно этилхлориду, однако из-за своей токсичности от этой практики отказались.

Производство

Для понимания масштаба, в мире ежегодно производится около 40 миллионов тонн ПВХ-смолы, что требует соответствующего количества мономера винилхлорида.

История

Винилхлорид был впервые синтезирован в 1835 году Юстусом фон Либихом и его учеником Анри Виктором Регно. Они получили его, воздействуя 1,2-дихлорэтаном на раствор гидроксида калия в этаноле.

Маршруты на основе ацетилена

В 1912 году Фриц Клатте, немецкий химик, работавший в компании Griesheim Elektron, запатентовал способ производства винилхлорида из ацетилена и хлороводорода с использованием хлорида ртути в качестве катализатора. Технология с использованием ртути остаётся основным методом производства в Китае. Этот метод широко применялся в западных странах в 1930-х и 1940-х годах.

Возможные пути от этана

Были предприняты многочисленные попытки прямого превращения этана в винилхлорид. Этан, который доступен даже легче, чем этилен, является потенциальным сырьем для получения винилхлорида. Превращение этана в винилхлорид было продемонстрировано различными способами:

Помимо риска токсичности, транспортировка винилхлорида сопряжена с теми же опасностями, что и транспортировка других легковоспламеняющихся газов, таких как пропан, бутан или природный газ. Примером инцидентов, в которых эта опасность проявилась, является крушение поезда в Огайо в 2023 году, в результате которого сошедшие с рельсов цистерны вылили 100 000 галлонов опасных веществ, включая винилхлорид.

Опасность пожара и взрыва

В США OSHA классифицирует винилхлорид как легковоспламеняющуюся жидкость класса IA с рейтингом воспламеняемости Национальной ассоциации противопожарной защиты, равным 4. Из-за низкой температуры кипения жидкий винилхлорид при сбросе давления до атмосферного будет подвергаться быстрому испарению (т.е. самоохлаждению). Испарившаяся часть образует плотное облако (более чем в два раза тяжелее окружающего воздуха). Риск последующего взрыва или пожара значителен. Согласно OSHA, температура вспышки винилхлорида составляет −78 °C (−108.4 °F). Его пределы воспламеняемости в воздухе составляют: нижний – 3,6 об.%, верхний – 33,0 об.%. Пределы взрываемости: нижний – 4,0%, верхний – 22,05% об. в воздухе. При пожаре могут выделяться токсичный хлористый водород (HCl), угарный газ (CO) и следовые количества фосгена. Винилхлорид может быстро полимеризоваться при нагревании, под воздействием воздуха, света и при контакте с катализаторами, сильными окислителями и металлами, такими как медь и алюминий, что создает опасность пожара или взрыва. В виде газа, смешанного с воздухом, винилхлорид представляет собой пожаро- и взрывоопасную смесь. При хранении винилхлорид может образовывать пероксиды, которые впоследствии могут взрываться. Винилхлорид реагирует с железом и сталью в присутствии влаги.

Влияние на здоровье

Поскольку это газ в большинстве условий окружающей среды, первичное воздействие происходит через вдыхание, в отличие от потребления загрязненной пищи или воды, причем профессиональные риски являются наиболее высокими. До 1974 года работники обычно подвергались воздействию 1000 ppm винилхлорида, вызывая "винилхлоридную болезнь", такую как акроостеолиз и феномен Рейно. Симптомы воздействия винилхлорида классифицируются по уровням в ppm в окружающем воздухе, при 4000 ppm наблюдается пороговый эффект. Интенсивность симптомов варьируется от острой (1000–8000 ppm), включая головокружение, тошноту, нарушения зрения, головную боль и атаксию, до хронической (свыше 12000 ppm), включая наркотический эффект, сердечные аритмии и смертельную дыхательную недостаточность. РАДС (синдром реактивной дисфункции дыхательных путей) может быть вызван острой экспозицией винилхлориду. Винилхлорид является мутагеном, обладающим кластогенным действием, которое влияет на хромосомную структуру лимфоцитов. Винилхлорид является канцерогеном IARC группы 1, представляющим повышенный риск возникновения редкой ангиосаркомы, опухолей головного мозга и легких, а также злокачественных гематопоэтических лимфатических опухолей. Хроническое воздействие приводит к распространенным формам респираторной недостаточности (эмфизема, фиброз легких) и выраженной гепатотоксичности (гепатомегалия, фиброз печени). Постоянное воздействие может вызвать подавление ЦНС, включая эйфорию и дезориентацию. Снижение мужского либидо, выкидыши и врожденные дефекты являются основными репродуктивными нарушениями, связанными с винилхлоридом. Винилхлорид может оказывать острое воздействие на кожу и глаза. Эффекты воздействия на кожу включают утолщение кожи, отек, снижение эластичности, локальные обморожения, образование волдырей и раздражение. В 1949 году в одном российском издании обсуждались данные о том, что винилхлорид вызывает повреждение печени у рабочих. В 1954 году компания B. F. Goodrich Chemical заявила, что винилхлорид вызывает повреждение печени при кратковременном воздействии. О его долгосрочных последствиях почти ничего не было известно. Они также рекомендовали проведение долгосрочных токсикологических исследований на животных. В исследовании отмечалось, что если химическое вещество оправдывает затраты на тестирование, а его вредное воздействие на работников и общественность известно, то его производство следует прекратить. В 1963 году исследование, частично финансируемое Allied Chemical, выявило повреждение печени у лабораторных животных при воздействии менее 500 частей на миллион (ppm). Также в 1963 году румынский исследователь опубликовал результаты исследований о заболеваниях печени у работников, подвергающихся воздействию винилхлорида. В 1968 году Мэтчлер и Крамер, два исследователя Dow, сообщили о своих выводах о том, что воздействие всего 300 ppm вызывает повреждение печени у рабочих, контактирующих с винилхлоридом, тем самым подтверждая более ранние данные, полученные на животных, у людей. В 1969 году на презентации, представленной в Японии, европейский исследователь П. Л. Виола, работавший в европейской индустрии винилхлорида, отметил: "каждый мономер, используемый в производстве винилхлорида, опасен; были обнаружены различные изменения в костях и печени. Особенно следует обратить внимание на изменения печени. Результаты исследований на крысах при концентрации от 4 до 10 ppm показаны на рисунках". В связи с обнаружением повреждения печени у крыс при воздействии всего 4–10 ppm винилхлорида, Виола добавил, что он "хотел бы, чтобы были приняты некоторые меры предосторожности на заводах, полимеризующих винилхлорид, такие как снижение порогового предельного значения мономера". Впервые о том, что винилхлорид вызывает ангиосаркому печени, было сообщено в 1974 году, и дальнейшие исследования продемонстрировали канцерогенность VC для других органов и при более низких концентрациях, при этом данные теперь распространяются на рабочие места, связанные с воздействием поливинилхлорида, что указывает на необходимость тщательного контроля пыли ПВХ в промышленных условиях. Винилхлорид в настоящее время является канцерогеном IARC группы 1, который, как известно, вызывает ангиосаркому печени (ААП) у работников, подвергающихся высокому воздействию на производстве. Мономер винилхлорида, компонент в производстве смол поливинилхлорида (ПВХ), является галогенированным углеводородом с острым токсическим эффектом, а также хроническим канцерогенным эффектом.

Раковые опухоли

У животных, подвергшихся воздействию 30 000 ppm винилхлорида, развились злокачественные опухоли. Исследования среди рабочих, контактирующих с винилхлоридом, стали "тревожным сигналом" для компании B. F. Goodrich и всей отрасли. В 1972 году Мальтони, еще один итальянский исследователь, работавший на европейскую винилхлоридную промышленность, обнаружил опухоли печени (включая ангиосаркому) при воздействии винилхлорида в концентрации всего 250 ppm в течение четырех часов в день. В 1997 году Центры по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) заключили, что разработка и внедрение в конце 1970-х годов промышленностью ПВХ процесса полимеризации замкнутого цикла "практически полностью исключило воздействие на рабочих", и что "новые случаи ангиосаркомы печени среди работников, занятых в полимеризации винилхлорида, были практически устранены". В 1998 году газета Houston Chronicle заявила, что виниловая промышленность манипулировала результатами исследований винилхлорида, чтобы избежать ответственности за воздействие на работников, и скрывала масштабные и серьезные химические разливы в местных населенных пунктах.

Загрязнение окружающей среды

По данным Агентства по охране окружающей среды США, "выбросы винилхлорида из предприятий по производству поливинилхлорида (ПВХ), этилендихлорида (ЭДК) и винилхлоридмономера (ВКМ) вызывают или способствуют загрязнению воздуха, которое может разумно привести к увеличению смертности или росту числа серьезных необратимых или инвалидизирующих обратимых заболеваний. Винилхлорид является известным канцерогеном для человека, вызывающим редкую форму рака печени". Обновленный в 2001 году токсикологический профиль и краткая оценка состояния здоровья винилхлорида в базе данных Интегрированной системы информации о рисках (IRIS) Агентства по охране окружающей среды (EPA) снижает предыдущую оценку фактора риска EPA в 20 раз и приходит к выводу, что "ввиду последовательных доказательств рака печени во всех исследованиях и менее выраженной связи с другими органами, печень считается наиболее чувствительным органом, и защита от рака печени обеспечит защиту от возможного возникновения рака в других тканях".

Механизм

Карциногенность ВК обусловлена действием двух метаболитов – оксида хлорэтилена и хлорацетальдегида. Первый образуется под действием цитохрома P450 на ВК. И оксид хлорэтилена, и хлорацетальдегид являются алкилирующими агентами.

Микробная реабилитация

Бактерии вида Nitrosomonas europaea способны разлагать разнообразные галогенированные соединения, включая трихлорэтилен и винилхлорид.

Дополнительные ссылки на загрязнение окружающей среды

Международная программа по химической безопасности (IPCS) (1999). Винилхлорид. Критерии охраны здоровья окружающей среды 215. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Женева. Национальная служба информации о ядах (NPIS) (2004). "Винилхлорид". TOXBASE®. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) (2000). "Руководство по качеству воздуха в Европе". Региональные публикации ВОЗ, Европейская серия, № 91. 2-е издание. Европейское региональное бюро ВОЗ. Копенгаген. Хэтэуэй Г. Дж. и Проктор Н. Х. (2004). Химические опасности на производстве. 5-е издание. John Wiley & Sons, Нью-Джерси. Информационная система оценки рисков (RAIS) (1993). "Обзор токсичности винилхлорида". Группа оценки химических опасностей и коммуникации, отдел анализа биомедицинской и экологической информации, управление исследований в области охраны здоровья и безопасности.