Загрязнение окружающей среды опасными отходами

Размещено на http://www.referat-zona.ru/

1. Загрязнение среды опасными отходами

Одной из наиболее острых экологических проблем в настоящее время является загрязнение окружающей природной среды отходами производства и потребления и в первую очередь опасными отходами. Сконцентрированные в отвалах, терриконах, несанкционированных свалках отходы являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности. Все отходы подразделяют на бытовые и промышленные (производственные).

Бытовые отходы могут находиться как в твердом, так и жидком и реже в газообразном состояниях. Твердые бытовые отходы (ТБО) — совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.) и пищевых отбросов, образующихся в бытовых условиях. Жидкие бытовые отходы представлены в основном сточными водами хозяйственно-бытового назначения. Газообразные — выбросами различных газов.

Промышленные (производственные) отходы (ОП) — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшихся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они бывают твердыми (отходы металлов, пластмасс, древесина и т. д.), жидкими (производственные сточные воды, отработанные органические растворители и т. д.) и газообразные (выбросы промышленных печей, автотранспорта и т. д.). Промышленные отходы, так же, как и бытовые, из-за недостатка полигонов захоронения в основном вывозятся на несанкционированные свалки. Обезвреживается и утилизируется только 1/5 часть.

Наибольшее количество промышленных отходов образует угольная промышленность, предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, промышленность строительных материалов.

Экологические кризисные ситуации, периодически возникающие в различных точках планеты, во многих случаях обусловлены негативным воздействием так называемых опасных отходов.

Под опасными отходами понимают отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств (токсичность, взрывчатость, инфекционность, пожароопасность и т. д.) и присутствуют в количестве, опасном для здоровья людей и окружающей природной среды.

Опасные отходы стали проблемой века и для борьбы с ними предпринимаются огромные усилия во всем мире. В России к опасным отходам относят около 10% от всей массы твердых отходов. Среди них металлические и гальванические шламы, отходы стекловолокна, асбестовые отходы и пыль, остатки от переработки кислых смол, дегтя и гудронов, отработанные радиотехнические изделия и т. д.

Класс токсичности отходов определяют согласно Классификатору токсичных промышленных отходов (1987). Наибольшую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности. В первую очередь — это отходы, в составе которых присутствуют радиоактивные изотопы, диоксины, пестициды, бенз(а)пирен и некоторые другие вещества.

Радиоактивные отходы (РАО) — твердые, жидкие или газообразные продукты ядерной энергетики, военных производств, других отраслей промышленности и систем здравоохранения, содержащие радиоактивные изотопы в концентрации, превышающей утвержденные нормы.

Радиоактивные элементы, например, стронций-90, передвигаясь по пищевым (трофическим) цепям, вызывают стойкие нарушения жизненных функций, вплоть до гибели клеток и всего организма. Некоторые из радионуклидов могут сохранять смертоносную токсичность в течение 10–100 млн лет. По удельной активности их подразделяют на низкоактивные (менее 0,1 Ku/м3), среднеактивные (0,1–100 Кu/м3) и высокоактивные (свыше 1000 Кu/м3).

Во многих странах, особенно в тех из них, на территориях которых имеются атомные электростанции (АЭС) и заводи по переработке ядерного топлива, в настоящее время накопились огромные количества РАО. Только на территории России суммарная активность незахороненных отходов составляет 1,5 млрд Кu, что равняется 30 Чернобылям. В Великобритании отходы атомной промышленности к 2000 г. будут составлять: высокой активности — 5 тыс. м3, средней активности — 80 тыс. м3, низкой активности — 500 тыс. м3 (Вронский, 1996).

Подавляющее большинство радиоактивных отходов, хранящихся на АЭС, — это низко- и среднеактивные отходы. Жидкие РАО в виде концентрата хранятся в специальных емкостях, твердые — в спецхранилищах. В нашей стране, по данным на 1995 г., уровень заполнения емкостей и складов для РАО на АЭС составил более 60% и при нынешних темпах все емкости могут быть заполнены уже через 4-5 лет. На ряде предприятий Минатома (ПО “Маяк”, “Сибирский химический комбинат” и др.) жидкие низко- и среднеактивные РАО хранятся в открытых водоемах, что может привести к радиоактивному заражению обширных территорий в случае внезапных стихийных бедствий (землетрясений, наводнений и др.), а также проникновения радиоактивных веществ в подземные воды.

Огромное количество небольших захоронений радиоактивных отходов (иногда забытых) рассеяно по всему миру. Так, только в США их выявлено несколько десятков тысяч, из которых многие являются активными источниками радиоактивного излучения.

Очевидно, что проблема радиоактивных отходов со временем будет еще более острой и актуальной. По прогнозам МАГАТЭ к 2000 г. из-за превышения срока работы (более 30 лет) будут демонтированы (ликвидированы) 65 ядерных реакторов АЭС и 260 других ядерных устройств. При их демонтаже потребуется обезвредить огромное количество низкоактивных отходов и обеспечить захоронение более 100 тыс. т высокоактивных (Природа и ресурсы, 1990). Актуальны и проблемы, связанные со списанием кораблей ВМФ с ядерными силовыми установками.

Накопление радиоактивных отходов на российских флотах неуклонно повышается, особенно после запрещения в 1993 г. сброса РАО в море. Помимо жидких и твердых радиоактивных отходов, на АЭС и объектах Минатома возможны и газообразные выбросы, содержащие радиоактивные аэрозоли, летучие соединения радиоактивных изотопов или сами радиоактивные изотопы.

Диоксинсодержащие отходы образуются при сжигании промышленного и городского мусора, бензина со свинцовыми присадками и как побочные продукты в химической, целлюлозно-бумажной и электротехнической промышленности. Установлено, что диоксины образуются также при обезвреживании воды хлорированием, в местах хлорного производства, в особенности при производстве пестицидов. Диоксины — синтетические органические вещества из класса хлоруглеводородов. Диоксины 2, 3, 7, 8, – ТХДД и диоксиноподобные соединения (более 200) — самые токсичные из полученных человеком веществ. Они обладают мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим действием; подавляют иммунную систему (“диоксиновый СПИД”) и в случае получения человеком через продукты питания или в виде аэрозолей достаточно высоких доз вызывают “синдром изнурения” — постепенное истощение и смерть без явно выраженных патологических симптомов. Биологическое действие диоксинов проявляется уже в исключительно низких дозах.

Впервые в мире диоксиновая проблема возникла в США в 30–40 гг. В России производство этих веществ началось вблизи г. Куйбышева и в г. Уфе в 70-е гг., где выпускался гербицид и другие диоксинсодержащие консерванты древесины. Первое крупномасштабное диоксиновое загрязнение окружающей среды зарегистрировано в 1991 г. в районе г. Уфы. Содержание диоксинов в водах р. Уфа более чем в 50 тыс. раз превысило их предельно допустимые концентрации. Причина загрязнения воды — поступление фильтрата из уфимской городской свалки промышленных и бытовых отходов, где по оценочным данным было законсервировано более 40 кг диоксинов. Как следствие, содержание диоксинов в крови, жировой ткани и грудном молоке многих жителей Уфы и Стерлита-мака увеличилось в четыре–десять раз по сравнению с допустимым уровнем.

Серьезную экологическую опасность для человека и биоты представляют также отходы, содержащие пестициды, бенз(а)пирен и другие токсиканты. Кроме того, следует учитывать, что за последние десятилетия человек, качественно изменив химическую обстановку на планете, включил в круговорот совершенно новые, весьма токсичные вещества, экологические последствия от использования которых еще не изучены.

Существенное значение имеет и потенциальная опасность перемещения в Россию опасных промышленных отходов из стран Западной Европы, США, Японии и других стран. Многочисленные попытки реализовать такую опасность и тем самым “затопить” Россию опасными отходами предпринимались вплоть до 1994 г. рядом стран Западной Европы. Постановлением Правительства РФ от 1 июля 1995 г. был запрещен импорт в нашу страну опасных отходов с целью захоронения или обезвреживания, что позволило предотвратить экологическую угрозу. В целом проблема опасных отходов в России, по В. И. Данилову-Данильяну и др. (1994), “является по-видимому, самой запущенной по всем позициям: средствам наблюдения и контроля, законодательству, системам очистки и безопасности, угрозе здоровью населения”.

2. Отходы производства, их размещение, детоксикация и утилизация

Проблема утилизации отходов, так или иначе, решается в большинстве развитых стран мира. Утилизация любых отходов, в том числе и утилизация отходов производства, действительно является важным показателем культуры и цивилизованности общества и государства. Сбор отходов, их транспортировка и утилизация раньше не считались в нашей стране особенно важной работой. Однако эти времена, к счастью, остались в прошлом, и сегодня в России используются самые современные технологии, отличающиеся безопасностью и эффективностью, и к тому же позволяющие утилизировать любые виды отходов. Одним из самых важных направлений работы компаний, занимающихся сбором, транспортировкой и утилизацией отходов, является утилизация отходов производства.

Что такое производство, и почему из-за него возникает огромное количество самых разнообразных отходов? Производством называется такой вид деятельности промышленных и других предприятий, учреждений, организаций, который предполагает создание каких-либо видов продукции, товаров и услуг. Отходы производства возникают в ходе процесса создания этих продуктов и услуг: остатки различного сырья, вещества, материалы, бракованная продукция и т.д. Вообще утилизация отходов производства должна организовываться и проводиться самими предприятиями – об этом сказано в законодательстве РФ.

В зависимости от того, в какой сфере работает то или иное предприятие, отходы производства имеют свою классификацию.

Основными видами отходов производства можно считать:

· промышленные,

· строительные,

· радиоактивные,

· биологические и медицинские отходы,

· отходы транспортного комплекса.

Как образуются производственные отходы? Например, предприятия пищевой промышленности могут производить и продвигать на рынок различные продукты питания. Для производства данного вида продуктов им требуется сырьё – растительное и животное, а также различные химические вещества, связанные с особенностями технологического процесса. Однако данные виды сырья очень быстро портятся, а это способствует появлению большого количества отходов: остатков продуктов, сырья, жиров, различных ингредиентов и т.д. В этих случаях своевременная утилизация отходов производства очень важна, потому что иначе может возникнуть опасная ситуация с точки зрения санитарно-эпидемиологических служб, и предприятие может быть подвергнуто штрафным санкциям.

На данный момент существует много вариантов переработки и утилизации отходов, но все их можно разделить условно на две группы.

Первая группа – это собственно утилизация отходов производства, которая в основном сводится к сжиганию и захоронению отходов производства. Вторая группа – это разнообразные технологии по переработке отходов и последующему использованию вторичного сырья.

Характеристика основных способов утилизации

Рассмотрим каждую группу в отдельности. Сжигание промышленных отходов происходит на специальных полигонах, куда мусор доставляется с промышленных предприятий. Перед сжиганием и другими видами переработки производственные отходы обязательно подвергаются сортировке и при необходимости обеззараживанию. Кроме того, стоит отметить, что производственные отходы подразделяются на пять категорий опасности, и каждая группа отходов обрабатывается отдельно с учетом конкретной специфики.

Утилизация промышленных отходов путем сжигания является достаточно недорогим методом, но несет в себе несколько больших минусов. Основной из них – экологический вред, наносимый свалками промышленных отходов, выбросами в атмосферу и проникновению в почвы токсичных веществ. Кроме того такие полигоны занимают большие территории, неподлежащие дальнейшему использованию вследствие их загрязненности.

Утилизация отходов производства путем захоронения имеет несколько больше плюсов по сравнению со сжиганием, но также малоэффективна как с экономической точки зрения, так и с точки зрения охраны окружающей среды. Те же огромные не подлежащие рекультивации земельные площади, постоянно идущий процесс разложения составляющих мусора и попадание токсичных вещество в почву и водоносные слои.

Гораздо выгоднее выглядит утилизация промышленных отходов способами из второй группы, а именно переработка отходов. Она имеет целый ряд важных преимуществ по сравнению с предыдущими способами утилизации. Во-первых, мусороперерабатывающие заводы занимают гораздо более ограниченные территории, нежели полигоны. При этом экологическая обстановка вокруг таких заводов намного благоприятнее. Современные очистные сооружения, которыми снабжаются подобные предприятия, сводят к минимуму попадание в природу вредных веществ, образующихся в результате переработки. Во-вторых, получаемое вторичное сырье можно использовать в производстве повторно. Это имеет огромное экономическое значение. Экономия ресурсов в настоящее время – одно из приоритетных направлений в развитии большинства стран мира. И сохранение запасов природных ресурсов ставится во главу угла при разработке программ развития экономики государств.

Таким образом, можно прийти к выводу, что утилизация отходов производства в настоящее время находится на довольно высоком уровне. Однако здесь есть огромное поле для реализации новейших прогрессивных идей и методов, разработки современных технологий, позволяющих улучшить как качество переработки производственных отходов, так и повысить экономический эффект от использования вторичного сырья. А так же применить новые схемы и техпроцессы, позволяющие надежно защитить окружающую среду и улучшить экологическую обстановку, сохранить нашу землю в чистоте для будущих поколений землян.

Хранение отходов производства

Значительную часть отходов нецелесообразно сжигать или подвергать нейтрализации, а необходимо захоронять или складировать в геологических формациях, являющихся природными изоляторами, поскольку при современном уровне науки и техники невозможно исключить образование неутилизируемых, не подлежащих сжиганию и неподдающихся нейтрализации токсичных отходов, и в связи с тем, что их размещение и накопление на земной поверхности представляет серьезную угрозу жизнедеятельности человека и биосфере в целом, а в будущем возможно их использование.

Геологическими формациями-изоляторами, потенциально пригодными для гарантированного вывода из биосферы любых токсичных отходов, являются: соленосные толщи, толщи глин, вулканические породы, туфы, гнейсы, граниты, эффузивы и другие геологические формации .

Естественно, что наиболее привлекательными для захоронения и складирования токсичных отходов являются те из названных толщ, в пределах которых уже существуют горные выработки, образованные при добыче соответствующих полезных ископаемых (каменной и калийной солей, строительных материалов и т. п.). Ибо при этом в распоряжение организаций, которые будут выводить отходы из окружающей среды таким способом, попадет в готовом виде вся инфраструктура горнодобывающего предприятия, необходимая для его функционирования (шахтные стволы, шахтный подъем, вентиляция, надшахтные здания, околоствольные дворы, электроподстанции, все коммуникации и т. д. и т. п.). Это существенно удешевляет и упрощает все работы, связанные с захоронением и складированием токсичных отходов в природных изоляторах. И в особенности в тех случаях, когда для этой цели оказываются пригодными уже существующие горные выработки, если их образование не вызывает опасности возникновения в окружающем массиве воздухе и водопроводящих нарушений сплошности.

Размеры и срок службы подземного хранилища промышленных отходов определяются технико-экономическим обоснованием. При размещении в хранилище отходов, требующих постоянного наблюдения за их состоянием, или отходов, переработка которых возможна в обозримом будущем, срок устойчивости выработок хранилища, а соответственно и самого хранилища, должен быть рассчитан на этот период.

В последние годы реализация концепции надежного избавления окружающей среды от нереализованных, не уничтоженных и не нейтрализованных токсичных отходов путем их захоронения и складирования в геологических формациях, являющихся природными изоляторами, стала набирать темп.

Материалы по проектированию технологических схем, выбору методов и организации производства процессов утилизации, обезвоживания и захоронения по типам промышленных отходов представляются проектной организации заказчиком проекта, который, в свою очередь, получает их от соответствующих министерств, ведомств, акционерных обществ.

Выбор места размещения хранилищ

Согласно современным требованиям размещение неутилизируемых промышленных отходов должно осуществляться в пределах специальных полигонов, обеспечивавших их изоляцию и экологическую безопасность на такой срок, пока они не станут безвредными для человека или не будут разработаны экономически приемлемые технологии их переработки и последующего использования.

К подземным хранилищам промышленных отходов относятся такие, которые располагаются в удаленных от земной поверхности геологических формациях, обеспечивая долговременную изоляцию отходов от биосферы.

Подземные хранилища являются природоохранными сооружениями и предназначены для централизованного сбора и размещения отходов (в том числе и токсичных) промышленных предприятий, научно-исследовательских организаций и учреждений . Размещение промышленных отходов в хранилищах может преследовать две цели – их последующее использование (хранение) и навечное захоронение.

Количество и мощность хранилищ определяются технико-экономическим обоснованием их строительства. Подземные хранилища могут создаваться как самостоятельные предприятия или существовать совместно с горнодобывающими предприятиями на его шахтном поле.

В соответствии с классификацией отходовпредставляется целесообразным рассмотреть необходимые требования к выбору места расположения хранилища, его проектированию, строительству и эксплуатации. При складировании нескольких типов отходов может возникнуть необходимость в размещении каждого из них в отдельной камере (выработке), если они не совместимы друг с другом. Кроме того, следует предусмотреть пути и механизмы доставки отходов, определить последовательность доставки в хранилище, разработать способы нейтрализации, если отходы токсичные, и мероприятия по уборке незапланированного просыпа и пролива отходов.

В общем виде подземное хранилище представляет собой сложное сооружение, состоящее из наземного и подземного комплексов и соединяющих их выработок, предназначенных для доставки отходов в хранилище, проветривания и проведения необходимых наблюдений за состоянием выработок и самих отходов.

Подземное хранилище является дорогостоящим сооружением, поэтому оно должно быть ориентировано на прием отходов I, II, III и, при необходимости, IV классов опасности, перечень которых в каждом конкретном случае согласовывается с органамии учреждениями санитарно-эпидемиологической службы, заказчиком и разработчиком проекта хранилища, а при размещении хранилища на территории горнодобывающего предприятия – с этим предприятием.

Твердые промышленные отходы IV класса в основе своей являются инертным и нетоксичным материалом. По согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы, гортехнадзора и администрацией горнодобывающего предприятия они могут размещаться в выработанном пространстве в качестве закладки или же при согласовании с учреждениями коммунальной службы могут вывозиться на полигоны складирования городских бытовых отходов и применяться в качестве изолирующего материала.

Размещение взрывоопасных отходов может представлять опасность при транспортировке, складировании и хранении. Для уменьшения опасности (до размещения отходов в хранилище) целесообразно предусматривать возможные мероприятия по переводу их из одного класса в другой: по переводу из взрывоопасных в невзрывоопасные, из самовозгорающихся в несамовоагорающиеся, из выделяющих при разложении вредные газы в не выделяющие их, из растворимых в воде в нерастворимые .

Перевод отходов из одной группы в другую необходимо производить на предприятиях в соответствии с имеющимся оборудованием и технологией. Для уменьшения объема отходов целесообразно, предусматривать обезвоживание или флегматизацию жидких и прессование твердых промышленных отходов на предприятиях – производителях отходов. Высвобождающуюся воду можно пустить в технологический процесс, уменьшив объем отходов и количество доставочных средств.

При малых объемах работ, а соответственно, и малом объеме отходов бывает технически и экономически нерационально обезвоживать и обезвреживать отходы на самом предприятии, выгоднее построить завод по обезвоживанию, обезвреживанию и прессованию отходов.

Помимо геологических формаций, являющихся безусловными изоляторами, для вывода токсичных отходов из биосферы могут использоваться и те толщи, заключенные в них, которые не являются проводниками вод и рассолов. Для этого и в тех, и в других толщах должны существовать природные или создаваться техногенные объекты, пригодные или предназначенные для этой цели.

Основными природными объектами, которые могут использоваться для вывода токсичных отходов из биосферы, являются пласты-коллекторы, освобождающиеся при отборе из них нефти и газа, а также располагающиеся на больших глубинах (5 и более км) толщи трещиноватых пород, сквозь которые не циркулируют воды и рассолы .

Возможность использования природных объектов этих двух типов для надежного вывода токсичных отходов из окружающей среды, как правило, не требует дополнительных обоснований, так как полная изоляция их от биосферы существует миллионы лет. К основным техногенным объектам, пригодных при определенных условиях для использования с той же целью, относятся:

– выработанные пространства, образованные при добыче солесодержащих полезных ископаемых (каменной соли, калийных солей) как через скважины методом подземного выщелачивания, так и шахтным способом;

– выработанные пространства, образованные при шахтной добыче строительных материалов (гипсов, туфов, мраморов) и различных руд;

– выработанные пространства, образованные при подземной выплавке серы и подземном сжигании угля с целью получения газа;

– выработанные пространства, образованные в нетрещиноватых породах специально для захоронения и складирования токсичных отходов (в глинах, в солях, в гранитах, гнейсах и эффузивах);

– зоны разуплотнения, разрыхления и расслоения, возникшие в породной толще над и под выработанными пространствами, образующимися при добыче полезных ископаемых;

– конверсируемые военные объекты различного назначения (ракетные шахты, подземные склады и т.п.);

Во всех геотектонических обстановках неблагоприятные для захоронения ПО условия характерны для районов активизации новейших движений.

Хранилища жидких, пастообразных или растворимых в воде промышленных отходов следует размещать на участках со слабофильтрующими породами, характеризующимися коэффициентом фильтрации не более 10 см/с. При необходимости размещения отходов в более проницаемых грунтах в камерах хранилища следует предусматривать технические мероприятия по исключению проникновения отходов в подземные и грунтовые воды, а также по исключению воздействия на отходы грунтовых вод. В качестве таких мероприятий можно использовать тампонаж окружающих пород, создание гидроизоляционного слоя, возведение противофилътрационных завес и т.п. .

Для создания подземных хранилищ токсичных промышленных отходов не следует использовать выработанные пространства горных предприятий, расположенных в городах и рабочих поселках или непосредственно к ним примыкающих. Требования к местам спуска в подземное хранилище токсичных промышленных отходов и выхода вентиляционной струи, проходящей через такое хранилище (промплошадка), должны соответствовать «Санитарным правилам» и СНиПам для полигонов по захоронению токсичных промышленных отходов .

Подземное захоронение ПО может быть организовано на различных глубинах и в различных гидродинамических зонах литосферы. Согласно этому хранилища подразделяются :

– не неглубокие (близповерхностные) – в зоне аэрации и активного водообмена;

– среднеглубокие (промежуточной глубины) – ниже зоны активного водообмена, но не глубже 2000 м, в пределах пластовых температур до 50 – 70 °С;

– глубокие – на глубинах свыше 2000 м.

Для обеспечения безопасного функционирования близповерхностных хранилищ из-за опасности загрязнения подземных вод они должны размещаться в объеме геологических тел с низкой гидравлической и диффузионной проницаемостью (в глинах, туфах и т.п.) и создаваться защитные сооружения (системы дренажа, гидрозавес и т.п.).

Среднеглубокое захоронение целесообразно и эффективно в объеме мегаблоков кристаллического фундамента платформ. Наиболее оптимально создание такого рода хранилищ в пределах неглубоко залегающих (500-2000 м) депрессий с незначительной динамикой подземных вод.

Глубокое захоронение промышленных отходов может быть реализовано в разрезе кристаллических образований фундамента и в осадочных породах, перекрытых выдержанными толщами (глинами мощностью от 50 до 100 м и более, стратифицированными соляными толщами).

Детоксикация отходов – освобождение их от вредных компонентов на специализированных установках.

экосистема радиационный электромагнитный загрязнение

3. Бытовые отходы: проблемы их уничтожения и реутилизации

Каждый российский гражданин ежегодно «производит» 300 кг твердых бытовых отходов (ТБО), примерно столько же отходов у парижанина и берлинца. Самые мощные «мусорщики» – американцы, у них на каждого жителя страны в год образуется 600 кг ТБО. Во всех странах состав ТБО Довольно близкий, его главные составляющие – бумага, стекло, органические остатки (пищевые и садовые отходы), пластмассы, ткани, металлические предметы. Кроме всего этого, в ТБО входит крупногабаритный мусор (старая мебель, вышедшие из строя холодильники, стиральные машины, автомобильные шины и др.).

В целом переработка каждой из фракций ТБО не составляет проблемы, это достаточно выгодное дело. Так, из макулатуры получают новую бумагу, из автомобильных шин – крошку, которая незаменима в составе покрытий для спортивных площадок. Органические отходы можно компостировать и производить удобрения, повышающие плодородие почв. Пластики прессуют и из них делают садовые скамейки и тазики. И тем не менее, проблема ТБО остро стоит во многих странах, особенно в России.

Твердые бытовые отходы.

Есть три основных варианта обращения с ТБО:

– захоронение;

– сжигание;

– сортировка и переработка.

Захоронение. Это самый антиэкологический вариант. При обычной свалке из нее вытекают токсичные инфильтрационные воды, а в атмосферу попадает метан, который способствует усилению парникового эффекта (сегодня метан «берет на себя) 20% эффекта потепления климата). Если используется современный полигон для хранения ТБО (это «ванна» с дном и бортами из глины и полиэтиленовой пленки, в которой уплотненные слои ТБО пересыпают слоями почвы), то инфильтрационные воды окружающую среду не загрязняют – их собирают и очищают. Тем не менее, метан в атмосферу все-таки попадает, а объем мусора нарастает так быстро, что через несколько лет любой полигон заполняется, и нужно строить новый.

Сжигание. При сжигании ТБО на мусоросжигающих заводах удается уменьшить их объем и получить некоторое количество энергии. Одна тонна мусора может дать 400 КВт/час. Однако даже при самой совершенной технологии сжигания эти заводы загрязняют атмосферу. Кроме того, значительное количество образующейся золы требует захоронения. За последние 20 лет интерес к сжиганию мусора снизился. В США закрыли половину ранее построенных заводов и прекратили строить новые. В Европе также не строят мусоросжигающие заводы и постепенно закрывают имеющиеся.

Сортировка и переработка. Это самый экологичный вариант обращения с ТБО, при котором не увеличивается их объем и снижается выход первичных ресурсов. Для того, чтобы начать переработку, нужны инвестиции. Но после этого мусороперерабатывающие заводы становятся экономически нерентабельными. Перерабатывать ТБО выгодно на вторичное сырьё – бумагу, стекло, пластик, алюминий, цветные металлы и др. – всегда есть спрос.

Ситуация с ТБО в России пока сложная. Перерабатывается не более 2%, так как сортировка мусора затруднена по разным причинам. Во-первых, значительная часть городского населения живет в небольших квартирах с маленькими кухнями, в которых трудно разместить несколько емкостей для разных фракций отходов. Во-вторых, сказывается недостаточная экологическая культура населения, Несмотря на строительство специальных полигонов и создания свалок с упрощенным контролем, к сожалению, повсеместно вокруг городов, сел и садовых кооперативов растут ожерелья несанкционированных свалок. Мусор, несмотря на запреты, сваливают в совершенно не предназначенных для этого местах. С «диких» свалок ветер разносит бумагу и другие легкие отходы. Эти свалки не только уродуют ландшафт, но и угрожают человеческому здоровью. Часть бывших свалок может застраиваться жилыми кварталами. Но там продолжается выделяться биогаз – результат разложения органических веществ – создаёт взрыво- и пожароопасную ситуацию. На свалках в больших количествах размножаются грызуны, которые являются переносчиками инфекционных заболеваний. Страдает атмосферный воздух, почвы и грунтовые воды – почвы и растительность загрязняются на расстоянии до 1,5 км от свалок. Вблизи городских свалок в почве и грунтовых водах обнаружены соединения мышьяка, кадмия, хрома, свинца, ртути, никеля.

Утилизация отходов.

Не в любом месте можно устроить специально обработанную свалку. К решению этой задачи привлекаются специалисты различных направлений: геологи, гидрологи, экологи и др. При этом должны учитываться:

– роза ветров в районе свалки;

– расстояние от населенных пунктов, водоохранных и природоохранных зон;

– водопроницаемость грунтов;

– площадь территории, отводимой под свалку;

– расположение, удобное для подъезда транспорта, и др.

Компостирование мусора – способ обезвреживания и использования отходов.

Способом компостирования можно перерабатывать только органические вещества. Они имеют естественное происхождение и разлагаются под действием бактерий и кислорода воздуха. При компостировании, как правило, бытовые отходы смешиваются с отходами, образующимися при переработке сточных вод на очистительных сооружениях. Отходы перегнивают и образуют компост, используемый как удобрение.

Все большее значение приобретает переработка и вторичное использование отходов, так как это экономит сырьевые ресурсы нашей планеты. Американский ученый А. Теллер говорил: «Мы не должны больше рассматривать отходы как нечто, подлежащее уничтожению; мы должны видеть в них еще не использованные источники сырья».

Реутилизация (рецикл) – получение из использованной готовой продукции путем ее переработки новой продукции того же или близкого ей типа (например, бумаги из макулатуры, металла из металлолома и др.). Использование ТБО в качестве исходного продукта для другого производства также является одним из видов реутилизации.

Современный человек дает огромное количество отходов. Многие из них содержат ценные вещества, которые можно извлечь и использовать повторно, снизив тем самым потребность в добыче дополнительных ресурсов. Очевидный пример — использование металлолома вместо железной руды. Энергозатраты и загрязнение, связанные с реутилизацией, зачастую гораздо меньше, чем при добыче и переработке первичного сырья. Например, в Европе использование стального лома позволяет экономить до 50% энергии, а алюминиевого — до 95%! Многие производства сейчас сокращают применение упаковочных материалов, чтобы не только снизить затраты на их изготовление, но и уменьшить объем отходов, а, значит, и загрязнение среды.

Очень важный положительный момент реутилизации связан именно с уменьшением загрязнения среды. В Британии основная часть бытового и муниципального мусора вывозится на свалки, которые быстро переполняются, особенно на густонаселенном юго-востоке страны. В 1996 г. правительство Великобритании, отреагировав на Программу-21, обложило их новым налогом, который призван стимулировать производителей и потребителей снижать объем отходов и реутилизировать их в качестве вторсырья и топлива.

При доле реутилизации муниципально-бытового мусора от 1 до 8% ставилась задача довести этот показатель к 2000 г. до 25%.

Однако с реутилизацией связаны следующие трудности:

1) необходима тщательная сортировка и очистка отходов. Например, один осколок жаростойкой стеклянной посуды «Пайрекс» в партии стеклянного боя может сделать вторичный продукт непригодным для использования;

2) цены на утиль сильно скачут. Например, в 1996 г. за мукулатуру платили втрое меньше, чем в 1995 г.;

3) необходимо сделать процесс сдачи вторсырья более доступным для населения. В большинстве случаев действует система «самообслуживания», когда потребитель несет сдавать утиль на определенный пункт приема, что ограничивает круг участников процесса. В последнее время для его расширения проводится эксперимент с разъездными сборщиками по типу мусоровозов.

Значительная часть муниципального мусора может быть подвергнута биоразложению. В ходе этого процесса выделяется горючий газ метан, обладающий, кроме того, выраженными «парниковыми» свойствами. С помощью надежной системы улавливания можно собирать его и использовать как топливо для производства электроэнергии. На свалке в Макинге (Эссекс), обслуживающей несколько лондонских районов, действует электростанция мощностью 3,5 МВт, что достаточно для работы завода или обеспечения энергией 30 000 человек. Одновременно такая утилизация метана снижает риск его возгорания при бесконтрольном выделении, а образующийся при горении углекислый газ дает гораздо меньший «парниковый эффект».

В будущем сжигание отходов с получением энергии станет, вероятно, основным направлением избавления от них. Оно снизит потребность как в ископаемом горючем, так и в площадях под свалки.

Для очистки канализационных стоков используют микроорганизмы, распространенные в почве и пресных водах. Если эти жидкие отходы сбрасывались без обработки, то неизбежное разложение большого количества содержащейся в них органики приведет к быстрой и очень сильной дезоксигенации водоемов, куда они поступают. Очистка включает естественные процессы микробного питания и дает в качестве побочных продуктов богатый азотом ил и метан. Если ил не загрязнен тяжелыми металлами (например, свинцом из этилированного бензина), то после высушивания его можно использовать как удобрение. Ил широко применяют в рекультивации для улучшения структуры «почвы» и обогащения ее питательными веществами. Метан (биогаз) можно сжигать, получая электроэнергию и тепло для работы самих очистных станций, а иногда и других предприятий или небольших поселков.

4. Борьба с химическими, радиационными, электромагнитными загрязнениями среды в различных техногенных экосистемах

Появление в окружающей среде продуктов производства химической промышленности – ксенобиотиков, отсутствующих в ней ранее или изменяющих естественную концентрацию до уровня, превышающего обычную норму, называют химическим загрязнением. Химическое загрязнение обусловлено токсическим воздействием химических веществ.

В основе жизни, как и в основе изменения химического состава биосферы, лежат химические и биохимические процессы, поэтому для моделирования и управления динамическим равновесием в биосфере необходимо знание химических механизмов взаимодействия между отдельными подсистемами. Есть и другой аспект взаимоотношений химии и экологии: речь идет о качественном и количественном составе химических антропогенных загрязнений биосферы в результате производственной и сельскохозяйственной деятельности человека. Здоровье человека и состояние окружающей среды тесно взаимосвязаны; поэтому особую опасность для здоровья представляют химические загрязнители.

Токсичностью называется способность различных химических элементов или их соединений оказывать вредное воздействие на микроорганизмы, растения, животных, человека. Понятие токсичность относится не к определенным элементам, а к любым химическим загрязняющим веществам, поступающим в биосферу в высоких концентрациях. Справедливым является утверждение, что нет токсичных веществ, есть токсичные концентрации.

Химическое загрязнение представлено разнообразными неорганическими, органическими, органо-минеральными соединениями. Разнообразие устойчивых химических соединений бесконечно велико. В настоящее время установлена химическая структура более шести миллионов химических соединений, причем около двухсот тысяч новых соединений в год синтезируется человеком, либо экстрагируются в огромных концентрациях.

Химия способствовала значительному развитию и подъему благосостоянию общества благодаря разнообразному применению огромного числа природных и синтетических веществ (топливо, масла, красители, полимеры, минеральные удобрения, пестициды, пищевые добавки, косметика, лекарства, растворители).

Токсические свойства придают химическому веществу так называемые токсофорные группы: нитрит-, цианид-, сульфид-, галогенид- ионы и другие. Использование токсичных веществ привело к биодеградации природных экосистем, ухудшению здоровья человека. В качестве примеров можно привести углеводородное топливо, которое при сжигании выделяет канцерогенный бенз(а)пирен. Многие красители обладают канцерогенным эффектом; в том числе термостойкие добавки к маслам – полихлорированные бифенилы (ПХБ). Сжигание высокомолекулярного поливинилхлорида (ПВХ) приводит к появлению самых токсичных антропогенных веществ – диоксинов.

Применение минеральных нитратных удобрений, пестицидов приводит к накоплению в организме токсичных веществ, обладающих канцерогенным эффектом. Широкое применение в различных областях производства фреонов, в том числе в качестве хладоагентов при производстве холодильников, способствовало разрушению озонового слоя Земли

Огромную опасность для здоровья представляют многие ингредиенты косметических средств, например, родамин «В» в губной помаде, триокрезилфосфат в лаке для ногтей, гормоны в шампунях, креме. В последние годы запрещен ряд косметических компонентов, включая используемую в косметике токсичную трихлоруксусную кислоту. Например, запрещены:

– гексахлорофен – антибактериальный препарат, соли тяжелых металлов, входящие в состав мыла, дезодорантов и кремов для кожи, который приводил к повреждению ткани мозга;

– лак для волос, в составе которого входит хлористый винил; его использование в аэрозольных баллончиках вызывал врожденные уродства и приводил к раку печени;

– отбеливающие кожу кремы, содержащие соли высокотоксичной ртути.

Для характеристики вреда химического вещества используют такие понятия как предел токсичности и длительность воздействия. В исследованиях на живых организмах, строят ряды токсичности веществ. При этом устанавливают максимально разовое и среднесуточное предельно допустимое содержание.

Предельно допустимую концентрацию (ПДК) вещества устанавливают с целью ограждения человека от практически постоянных отрицательных воздействий вредных веществ. Вредные вещества в концентрациях, не превышающих ПДК, не вызывают у человека отравления и не нарушают его нормальной деятельности.

Электромагнитные воздействия. Природные электромагнитные поля (ЭМП) состоят в основном из магнитной компоненты, формируемой за счет действия Земли как постоянного магнита, и компонент, которые связаны с влиянием солнечной активности и атмосферных бурь. Во время ударов молнии о поверхность земли возникают ЭМП с широким частотным спектром (от нескольких герц до нескольких мегагерц, поля распространяются на большие расстояния. Постоянные и электромагнитные антропогенные поля имеют более высокую интенсивность, чем природные поля. Источниками их являются:

– электризующие поверхности; искусственные магнитные материалы; электромагниты; электролитические технологические процессы; транспортные средства с магнитной подвеской; медицинские установки и пр.

К источникам электромагнитных полей промышленной частоты относятся: линии электропередач (ЛЭП) напряжением до 1150 кВ; коммутационные аппараты; устройства защиты и автоматики; бытовые приборы; электротранспортные средства; персональные компьютеры.

Источниками электромагнитных полей радиочастотного диапазона являются: мощные телевизионные, радиовещательные, радиолокационные станции; промышленные установки высокочастотного нагрева; различные измерительные, контрольные, лабораторные и бытовые приборы.

Электромагнитная энергия излучается через неэкранированные отверстия, щели и неплотности кожухов радиоэлектрической аппаратуры.

Установлено, что относительная биологическая активность импульсных излучений выше непрерывных. В районе действия электрического поля линий электропередач у насекомых проявляются изменения в поведении: так, у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности, продуктивности,; у жуков, комаров, бабочек и других летающих наблюдается изменение направления движения в сторону с мень шим уровнем поля. У растений появляются аномалии развития – часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки.

Электромагнитные поля воздействуют, прежде всего, на нервную систему человека. Электромагнитные поля напряженностью свыше 1000 В/м вызывают головные боли, быструю утомляемость. Относительно низкоэнер¬гетические неионизирующие электромагнитные поля (ЭМП) способны изме¬нять структуру некоторых биомолекул, влияя таким образом на течение раз¬личных физиологических процессов. Первоначально незначительные изме¬нения затем усиливаются каскадом биохимический реакций, что приводит к заметным биологическим эффектам.

Радиационное загрязнение. В природе существует радиационный фон, обусловленный рассеянной радиоактивностью земной коры, проникающим космическим излучением, биогенными радионуклидами, который в настоящее время повышен техногенными источниками радиоактивности до 12 – 14 мкР/ч при среднегодовой эффективной экспозиционной дозе в 2,5 мЗв. Эту прибавку обусловили технические источники проникающей радиации (медицинская диагностическая и терапевтическая аппаратура, радиационная дефектоскопия, источники сигнальной индикации; извлекаемые из недр минералы, топливо и вода; ядерные реакции в энергетике и ядерно-топливном цикле; испытания и применение ядерного оружия. Деятельность человека в несколько раз увеличила число присутствующих в среде радионуклидов и на несколько порядков – их массу на поверхности планеты.

Главную опасность представляют запасы ядерного оружия, топлива, радиоактивные осадки, которые образовались в результате ядерных взрывов или аварий и утечек в ядерно-топливном цикле – от добычи до обогащения урановой руды до захоронения отходов. США, СССР, Англия, Франция и Китай произвели в надземном пространстве более 400 ядерных взрывов. В атмосферу поступила большая масса сотен различных радионуклидов, которые выпали на всей поверхности планеты. Ядерные катастрофы удвоили их количество. Долгоживущие радиоизотопы (углерод-14, цезий-137, стронций-90) и сегодня продолжают излучать, создавая 2% добавку в фону радиации.

Пока еще трудно говорить о влиянии техногенного превышения естественного фона радиации на биоту экосферы. В России самое крупное из известных скоплений радионуклидов находится на Урале. Деятельность ПО «Маяк» привела к загрязнению Челябинской, Свердловской, Курганской, Тюменской областей. Радиоактивным вюбросом Чернобыльской АЭС в разной степени загрязнено 80% территории Белоруссии, северная часть Правобережной Украины, 19 областей России. Следы чернобыльских радиоактивных выбросов обнаружены в большинстве стран Европы, а также Японии, на Филиппинах, в Канаде. Точных данных о количестве облученных и полученных дозах нет.

Одна из наиболее острых экологических проблем в стране – проблема радиоактивных отходов. Наиболее сложная технологическая стадия ядерного топливного цикла – переработка отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и захоронение радиоактивных отходов.

Такова природа живого, что каждый биологический объект состоит не только из вещества, но и из волнового поля, неразрывно связанного с веществом. Это определяет исключительную роль информационно-энергетической оболочки, окружаю¬щей человека. В ходе эволюции человеческий организм приспособился к определенному спектру внешних излучений – магнитное поле Земли, инфра¬красное солнечное излучение, видимая цветовая гамма и другие полевые воздействия космического и земного происхождения.

5. Мероприятия по охране воздуха, воды, почвы и сохранению биоразнообразия в условиях современного промышленного производства

Охрана земли во многих странах давно стала важной проблемой. Под влиянием неумеренной эксплуатации и неразумных действий разрушение почвы – эрозия, как ржавчина, съедает каждый день более чем по три тысячи гектаров плодородных земель планеты. Общая площадь таких потерянных для человека пространств уже превышает территорию Болгарии, Венгрии, Чехословакии, Австрии, вместе взятых.

Некогда плодородные районы, например Великая равнина в США, на значительных площадях пригодны теперь, по оценке американцев, только для травосеяния.

В нашей стране разрушенные земли составляют около одной четверти площади пашни. Специалисты считают, что лишь в Российской Федерации на смытых почвах ежегодно недобирается около 400000 пудов зерна, только в степной зоне страны от ветровой эрозии ежегодно повреждается пять-шесть миллионов гектаров посевов, из которых полностью погибает от половины до полутора миллионов гектаров.

К серьезному ухудшению качества земли ведут загрязнение почвы различными вредными отходами, вынос химических веществ, засоление, переувлажнение, уплотнение или развевание почвы.

Развитию эрозии способствуют бесконтрольная вырубка деревьев, нарушение дернового покрова, бессистемная прокладка дорог и троп при участии туристов и туристских организаций. Вытоптанная трава, выбитая почва, потеря лесом способности самовозобновляться, усыхание кустарников и деревьев – таков логический результат массового воздействия отдыхающих на наиболее живописные участки ландшафта, ход событий, приводящий при отсутствии природоохранных мероприятий к потере этими участками своей привлекательности.

Почему нужно проявлять особую заботу о земле? Потому что в обеспечении человека продуктами питания, а промышленности сельскохозяйственным сырьем земля является основой всего богатства. Она и условие производства, и предмет труда, и его средство.

Уничтожение растительности, разрушение дерна, язвы кострищ – все это на легких почвах, слабозакрепленных берегах, дюнах приводит к развеванию почвенного покрова. При некоторых, далеко не всегда разумных, способах строительства, добычи ископаемых или тушения лесных пожаров главный ущерб мы несем именно от потери почвы.

Забота о водных ресурсах – очень важное направление природоохранной работы. Это объясняется значением воды в природе и жизни человека, для которого она служит основным участником обменных процессов, универсальным растворителем, источником энергии, теплоносителем, средством транспорта, промышленным сырьем. По своей значимости в развитии туризма водные ресурсы почти не имеют конкуренции. Оздоровительная, лечебная и эстетическая роль воды и водоемов столь общепризнана, что мы с трудом представляем отдых без контакта с живой, то есть природной, а не только водопроводной влагой.

Потребление воды в мире растет небывалыми темпами. Дефицит на чистую воду превратил ее в очень ценное полезное ископаемое, в важный источник валюты. Японские, западно-германские и другие промышленники готовы за любую цену купить чистую пресную воду за рубежом..

Не менее значима охрана атмосферного воздуха. Говорить о роли воздуха в жизни человека излишне: без пищи можно прожить пять недель, без воды – пять дней, а без воздуха – всего лишь пять минут.

Между тем загрязнение атмосферы во многих странах катастрофически прогрессирует.

Помимо выбросов промышленных предприятий, загрязнению атмосферы способствуют лесные пожары.

На что следует направить усилия общественности в охране воздуха? Прежде всего, на контроль за соблюдением различными предприятиями, транспортом и хозяйственными организациями установленных предельных концентраций вредных веществ в атмосфере.

Сохранение биоразнообразия – это сложная, комплексная проблема. Она связана с целой системой юридических, научных, организационных, финансовых, этических, воспитательных мероприятий, охватывает биоразнообразие на всех ее уровнях. Задача по сохранению биоразнообразия входят в глобальной концепции стратегии и тактики выживания человечества. Вклучает :

· Планирование и сбалансированное использование земельных ресурсов;

· Борьба с уменьшением площади лесов;

· Устойчивого использования природных экосистем;

· Устойчивого ведения сельского хозяйства;

· Снижение уровня техногенных загрязнений воды, почвы и воздуха;

· Рациональное использование ресурсов моря и др.

Однако есть и система специфических мер защиты. Это прежде всего заповедное дело и биоконсервация.

Заповедное дело – это теория и практика организации и сохранения заповедных территорий разных рангов. На заповедных территориях охраняются как отдельные носители биоразнообразия – популяции, виды, экосистемы, так и среду обитания в целом. Ранг заповедной территории определяется научной значимости охраняемых, и его площадью. Среди заповедных территорий высокий ранг имеют заповедники и национальные природные парки, затем – заказники и заповедно-охотничьи хозяйства, а также памятники природы.

Современные тщательные эколого-экономические расчеты и модели показывают сохранение генофонда любого региона возможно лишь при условии, что не менее 10-15% его площади занято заповедными территориями ранга заповедника или заказника. Наличие развитой сети заповедных территорий – необходимое (хотя и не достаточное) условие сохранения биоразнообразия. Поэтому каждое государство, присоединившееся к Конвенции о биоразнообразии, обязана поддерживать и развивать сеть заповедных территорий, прежде всего – заповедников.