Фосфор в городе!

Художник Балаж Пири Балах

Человек в большом городе испытывает стресс, и порой звереет от него в прямом смысле этого слова: это явление можно наблюдать на автомобильных дорогах, где люди иногда предпринимают совершенно неадекватные действия, заканчивающиеся членовредительством, а иногда и стрельбой. Психологи утверждают: стресс связан с чрезмерной скученностью, слишком быстрым ритмом жизни, неподъемным грузом проблем с финансами и прочими неприятностями. В общем, относят его скорей к достаточно нечетко характеризуемым социальным явлениям. Однако, как сказал однажды Л.М. Каганович, «у каждой аварии есть имя, фамилия и должность». А нет ли среди причин городского стресса конкретного материального фактора? Попробуем поискать его имя.

Нелепо отрицать, что в любом крупном городе высока концентрация выхлопных газов автомобилей. Особенно она должна быть высока там, где эти газы образуются – на автодороге. Тем более если дорога эта запружена машинами, стоящими в  плотных пробках, и слабо продувается ветром. Автомобилисты и их пассажиры волей-неволей вынуждены дышать продуктами жизнедеятельности своих стальных коней, что нисколько здоровья не прибавляет.

Вредности выхлопных газов автомобилей и мерам снижения этой вредности посвящен не один десяток научных и технических статей, однако есть один аспект проблемы, который оказался упущен. А он может иметь прямое отношение к агрессии автомобилистов.

При анализе выхлопных газов обычно основное внимание уделяют канцерогенам и веществам, вредным для дыхательной системы. Главные «вредители» – угарный газ, оксиды азота, продукты неполного сгорания углеводородов и пылинки сажи. Поскольку многие вещества выхлопа осаждаются на поверхности этих пылинок, их вредность при попадании в организм усиливается. Раньше, когда использовали этилированный бензин, содержащий тетраэтилсвинец для повышения октанового числа, в числе поражающих факторов оказывался и этот металл. Сейчас такую присадку запретили и высокооктановый бензин делают с помощью безопасных веществ. А еще в выхлопных газах должен быть компонент, получающийся при разложении моторного масла.

Справа – общая формула присадки к молам, а слева – формула отравляющего газа VX. Как видно, у обеих формул еcть группы из атомов фосфора и серы, обладающие схожим строением

Казалось бы, что там может быть нового – в принципе, те же углеводороды, как и топливо. Однако в масле есть свои присадки, и наиболее интересная для нас обозначена аббревиатурой ZDDP. Это довольно большой класс соединений, в молекулах которых к цинку привязан органический каркас с фосфорно-серным фрагментом. Их общее название – цинкдиалкилдитиофосфаты; отсюда и аббревиатура. ZDDP добавляют в масло для защиты трущихся деталей от износа: при нагреве это вещество разлагается и формирует защитную фосфатную пленку. Однако значительная часть продуктов разложения ZDDP вылетает в выхлопную трубу. По дороге они реагируют с катализатором дожига выхлопных газов, и содержащийся в них фосфор портит катализатор. Возникает дилемма: жертвовать катализатором, увеличивая содержание фосфора в масле, либо снижать его и мириться с износом двигателя. Изготовители машин пошли по второму пути: они рекомендуют снижать содержание фосфора в масле, и сейчас оно не должно превышать 0,08% (недавно было 0,1%) в пересчете на чистый фосфор, а износ двигателей новых машин уменьшают за счет более выверенной механики. Автомобилисты же не всегда согласны с такой постановкой вопроса и порой от этих рекомендаций отходят, добавляя в масло дополнительные присадки и, соответственно, фосфор; они логично отмечают, что машина-то старая, ее беречь надо, а катализатор стоит дешевле, чем двигатель, да и кто заметит, что он со своей работой не очень справляется? В общем, фосфор в масле есть и количество его известно.
Итак, часть содержащегося в масле фосфора в виде фосфатов оседает на трущихся деталях, часть отравляет катализатор, остальное вылетает в трубу и затем, вместе с воздухом, оказывается в легких человека. Казалось бы – этого фосфора не так уж и много, нет смысла подсчитывать его. Например, московский парк автомобилей в 2019 году составил 7,2 млн штук, из них каждый день на улицы столицы выезжает 3,2—3,6 млн автомобилей. Они сжигают 60 тонн масла, и в дорожном воздухе оказывается 500–600 килограммов фосфора в виде разного рода продуктов разложения ZDDP. Эти продукты, очевидно, будут наследовать от исходной молекулы весьма прочный фрагмент из фосфора с серой или фтором (он также зачастую бывает в присадках к маслу). Однако такой фрагмент, привязанный к органическому остову, – это нечто хорошо известное из истории боевой химии. Скажем, в молекулах нервно-паралитических газов первого поколения – табуна, зарина, зомана – как раз присутствует по фрагменту соединения фосфора с фтором, а в более совершенных V-газах, например VX, – фосфора с серой; у этого газа, кстати, самая высокая ядовитость: летальная доза 70 мкг/кг. Выходит, в выхлопных газах может оказаться нечто похожее на нервно-паралитический газ.
К глубочайшему сожалению, никто пока не удосужился посмотреть, какие именно летучие органические соединения с фосфором образуются при термическом разложении ZDDP и нет ли у них сходства с отравляющими газами. Основное внимание при изучении теплового разложения ZDDP уделяют продуктам, которые могут отравить не человека, а автомобильный катализатор. Поиск литературы позволил найти лишь одну статью полувековой давности («Journal of Applied Chemistry», 15 апреля 1965 года), в которой Дж. С. Ашфорд и его коллеги из исследовательского центра «Бритиш петролеум» провели более-менее тщательное изучение летучих продуктов термического разложения одного из ZDDP — ди(4-метилпентил-2)дитиофосфат цинка.

Они установили, что основной летучий компонент – насыщенные и ненасыщенные С₆-тиолы; за ними идут С₆-алканы, других соединений ничтожно мало. Как в таких тиолах фосфор связан с атомами углерода и серы – не уточняется. Поэтому вопрос: есть ли в молекулах продуктов распада ZDDP мотивы, схожие с теми, что имеются у нервно-паралитических газов, остается открытым. Однако если такие мотивы есть, они неизбежно станут влиять на психику человека по сходному с боевыми газами механизму – блокируя передачу нервных импульсов между нейронами мозга. Тогда вспышки ярости и другого неадекватного поведения участников дорожного движения, то есть людей, пребывающих в зоне максимальной концентрации фосфорных выбросов из двигателей, оказываются совершенно закономерным явлением; странно, если бы их не было.
Однако нет не то что исследований по этой теме, а даже самой мысли, что их следует провести. И это пугает. Ведь если такое предположение окажется правдой, получится, что население крупных городов находится под постоянным воздействием небольшой дозы нервно-паралитических газов, и никто не подозревает об этом! В таком случае, несомненно, содержащие фосфор присадки к моторным маслам должны быть запрещены, а с износом двигателей следует бороться другими методами.