Реферат: Химия и экология

По данным обследования, в 1995 году на 1505 промыш­ленных предприятиях области образовалось 19,38 млн. т токсичных промышленных отходов. Значительный удель­ный вес в общем объеме отходов занимает черная метал­лургия — 37,6% (7,2 млн. т), цветная металлургия — 18,4% (3,6 млн. т) и электроэнергетика 26,9%

(5,2 млн. т).

Из предприятий черной и цветной металлургии самое значительное количество отходов вырабатывают НТМК (2,5 млн.т) и «Уралэлектромедь» (2,46 млн.т). В химической промышленности основное количество токсичных отходов приходится на «Хромпик» (57,3 тыс.т), в стройиндустрии — на «Невьянский цементник» (373,5 тыс.т отходов).

ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С ТВЕРДЫМИ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ОТХОДАМИ

Основная часть промышленных отходов области разме­щается в хранилищах, не соответствующих нормативным требованиям. Отсутствие свалок по захоронению высокотоксичных отходов усугубляет экологическую обстановку в области. Предприятия вынуждены либо временно хранить образовавшиеся токсичные отходы на своей территории, либо размещать их в хранилищах, не предназначенных для захоронения данных отходов. Эти хранилища занима­ют огромные территории и являются загрязнителями почв, поверхностных и подземных вод. Недопустимо большое количество высокотоксичных отходов находится на вре­менном хранении на территории предприятий (нефтеотходы — 92 тыс. т и фенолсодержащие отходы — 3627 т).

Кроме того, значительные площади земель заняты шламонакопителями, осадками сточных вод и другими на­копителями промышленных и бытовых отходов.

Особенно неблагоприятная обстановка сложилась с хра­нением отходов гальванических производств (образовалось 339 т за 1994 год) и отходами, содержащими полихлордифинилы (ПХД) (на предприятиях находится 439 трансфор­маторов и свыше 45 тыс. конденсаторов с суммарным со­держанием совтола, совола и гексола 2153 т). Нет действу­ющих установок по переработке этих высокотоксичных отходов, не соблюдаются условия их хранения.

Около 50% отходов поступает в места организованного складирования отходов. В организованных хранилищах накапливаются в основном крупнотоннажные отходы: шла­ки металлургического передела, шламы и пылегазоочистных сооружений черной металлургии.

Токсичные промышленные отходы содержат вещества, оказывающие негативное воздействие на состояние окру­жающей среды и здоровье человека. Так, например, в молоке, производимом в хозяйствах, расположенных око­ло крупных промышленных центров, выявлено накопле­ние тяжелых металлов и мышьяка. Особенно неблагопри­ятная экологическая обстановка складывается в Красно-уфимском, Туринском, Нижне-Сергинском и Пригородном районах.

Отсутствие в области специализированных комплексов по переработке и обезвреживанию токсичных промышлен­ных отходов привело к тому, что часть не утилизированных отходов вывозится в места неорганизованного склади­рования — свалки, карьеры. В 1994 году на несанкциони­рованные свалки отправлено 32,2 тыс. т отходов. На поли­гон ТБО «Северный» 311 промышленных предприятий Екатеринбурга и Верхней Пышмы вывозят отходы в коли­честве до 20 тыс. тонн в год.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Самыми перспективными и прогрессивными методами обезвреживания твердых промышленных отходов следует считать те, которые могут быть включены в наименее опас­ные для здоровья людей и окружающей среды, высокоэф­фективные, замкнутые, мало- или безотходные техноло­гические процессы данного вида производства. Не менее прогрессивным методом обезвреживания промышленных отходов является их широкое использование в народном хозяйстве, с учетом определенных гигиенических требова­ний, гарантирующих полную безопасность такого исполь­зования для здоровья людей, отдаленных последствий, а также для охраны окружающей среды.

Все промышленные отходы делят на утилизируемые и не утилизируемые. Утилизируемые промышленные отходы не подлежат уничтожению или захоронению, а должны быть использованы в народном хозяйстве как топ­ливо, стройматериалы, удобрения, исходное сырье для повторной переработки или регенерации отходов с целью получения вторичного сырья. Захоронение не утилизируемых отходов определяется их потенциальной опасностью для здоровья населения. Отходы обычно относят к тому же классу токсичности, что и содержащееся в них хими­ческое вещество. Однако в промышленных отходах может содержаться сразу несколько веществ с различным клас­сом токсичности, и не меньшую опасность для окружаю­щей среды и для организмов представляют такие свой­ства, как летучесть, растворимость этих химических ве­ществ. Эти показатели учитываются в классификации про­мышленных отходов. В настоящее время не утилизируемые промышленные отходы в стране делятся на пять классов опасности с учетом их токсичности, влияния на окружаю­щую среду и технологии обезвреживания промышленных отходов на полигонах.

К I классу относятся не утилизируемые нефте-маслоотходы, которые содержат до 80% воды и до 10% грунта и механических включений. Обезвреживаются эти отходы сжиганием. Их количество стабильно и составляет по об­ласти примерно 5000 т в год.

Ко II классу относятся жидкие отходы, содержащие органические загрязнения с ХПК около 25000 мг/л. Эти отходы частично выпариваются в процессе сжигания орга­нических загрязнений.

К III классу относятся жидкие отходы с минеральными загрязнениями (кислоты, щелочи, соли, гидроокиси тяже­лых металлов). Нейтрализуются в котлованах за счет вза­имного смешения и добавления реагентов.

К IV классу относятся условно-твердые отходы, в том числе пастообразные, которые смешиваются с опилками. Сгущенные таким образом отходы помещают в котлован и изолируют сверху слоем грунта. На эту почву высевают травы, высаживают деревья и декоративные кустарники.

К V классу относятся особо токсичные сильнодейству­ющие ядовитые соединения. Их прием и захоронение про­изводят в металлических контейнерах. Предприятие-постав­щик, кроме паспорта, характеризующего состав отходов, представляет акт о герметичности контейнера. Количество подобных отходов составляет примерно 0,5—1,0% от всей перерабатываемой на полигоне массы.

ТЕХНОГЕННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ЛАНДШАФТА

Интенсивная хозяйственная деятельность в Свердловс­кой области резко активизировала развитие природных геологических процессов. Вследствие этого состояние сре­ды обитания человека на этой территории определяется в большей степени именно техногенной нагрузкой.

Из всех видов хозяйственного освоения территорий раз­работка месторождений полезных ископаемых вызывает наиболее значительные изменения геологической среды, приводя в конечном счете к ухудшению среды обитания человека. Для Свердловской области это особенно харак­терно, так как исторически городские поселения возника­ли и развивались вблизи разрабатываемых месторожде­ний. В результате в пределах зоны городской застройки многих городов, таких как Нижний Тагил, Кушва, Асбест, Красноуральск, Карпинск, Краснотурьинск и др., распо­ложены карьеры, шахты, отвалы пород, являющиеся на­ряду с вредными выбросами промышленных предприятий основными факторами, создающими неблагополучную эко­логическую обстановку. Огромные массы вынутого и пере­мещенного грунта приводят к существенным изменениям природного ландшафта.

О темпах изменения ландшафтной обстановки можно судить на примере Нижне-Тагильского горнодобывающе­го комплекса, где процессы трансформации ландшафта ежегодно захватывают территорию до 15 га. В пределах шахтных полей происходит оседание земной поверхности и образуются провалы. Радиус развития деформации сдвига на Высокогорском и Лебяжинском месторождениях, рас­положенных в городской черте г. Нижнего Тагила, состав­ляет от 800 до 1200 м. Провальные воронки над бывшими горными выработками достигают глубины 60—70 м. Из тер­ритории застройки уже изъяты многие сотни гектаров пло­щадей, рекультивация которых практически невозможна. Эти площади неуклонно продолжают расти. Скорость дви­жения фронта зон обрушения составляет 3—7, иногда бо­лее 20 м/год. На площади нескольких сотен гектаров высо­кие незадернованные откосы отвалов и мощные зоны об­рушений создают своеобразный «лунный» ландшафт.

В городе Краснотурьинске оседание земной поверхнос­ти над горными выработками отработанного Васильевского месторождения вызвало деформацию нескольких пятиэтажных жилых домов, что потребовало закачки цемент­ного раствора через скважины по периметру зданий.

В результате размещения отходов горнодобывающего производства (отвалы, хвостохранилища) значительные земельные ресурсы выводятся из хозяйственного оборота. Так, площадь хвостохранилища Качканарского горнообогатительного комбината составляет 1132 га. Отвалы и хво­стохранилища являются активными источниками загряз­нения окружающей среды тяжелыми металлами. В основа­нии различных отвалов наблюдаются прорывы подотвальных кислых вод, обогащенных тяжелыми металлами, и растекание этих токсичных вод по рельефу (гг. Кушва, Красноуральск, Кировград).

Снижение уровня подземных вод при углублении карь­еров и шахт достигает больших глубин (до 400 м), захва­тывает значительные площади (Североуральский боксито­вый рудник — около 500 км2). Понижение уровня подзем­ных вод в закарстованных породах сопровождается резкой активизацией карстово-суффозионных процессов (районы гг. Карпинска, Североуральска, п. Билимбай и др.).

При ликвидации отработанных месторождений и пре­кращении водоотлива происходит процесс подтопления освоенных территорий. Так, в г. Верхняя Пышма при пре­кращении водоотлива из Пышминско-Ключевского рудни­ка уровень подземных вод восстановился до своих есте­ственных отметок, что привело к подтоплению части го­родской территории. При замачивании грунтов их несущая способность ухудшилась, и отдельные здания испытали деформации.

Большое влияние отработка месторождений оказывает на гидросферу. На горнорудных объектах Свердловской области извлекается свыше 660 тыс. м3/сут. подземных вод, 85% которых сбрасывается, загрязняя как поверхностные, так и подземные воды. В результате отдельные малые реки области превратились в сточные канавы (pp. Дегтярка, Левиха и др.).

При ликвидации отработанных медно-колчеданных ме­сторождений отмечены случаи загрязнения геологической среды на значительных площадях. Так, карьерная выемка Кабанского месторождения заполнена кислыми вода­ми (рН = 2). В период снеготаяния и ливневых дождей происходит растекание кислых вод до 5 км от карьера, где полностью или частично уничтожена растительность.

Специфической формой открытой добычи полезного ископаемого являются дражные разработки россыпных месторождений, достаточно широко распространенные в северной части области. Их следствием являются перефор­мирование речных отложений, существенное изменение гидрогеологических условий в пределах речных долин. Многие реки, такие как Тура, Ис, Волчанка и др., за­грязнены взвешенным материалом. Возможно также по­падание в речные воды металлической ртути, которую ис­пользовали ранее для извлечения мелкодисперсного золо­та. Дражные полигоны, остающиеся после разработки, многие годы не зарастают, уродуя природный ландшафт.

ОТРАВЛЕННАЯ ЗЕМЛЯ

Одна из основных проблем, с которой сталкиваются разработчики при строительстве жилых домов и масси­вов, та, что некоторые из заброшенных земель отравле­ны. Загрязняющие вещества, содержащие свинец и медь, можно часто найти на пустырях, где прежде были фаб­рики, мастерские.

В 1983 году в Екатеринбурге, на неорганизованной свал­ке Верх-Исетского металлургического завода, содержа­щей гальваношламы, пересыпанные бытовыми отходами и строительным мусором, объемом 40 тыс. м3, построили детскую многопрофильную больницу № 9. В результате измерений установлено повышенное содержание ртути (0,5 ПДК), количество сероводорода и аммиака в подвалах зда­ния превышают ПДК для атмосферного воздуха. Для дет­ского лечебного учреждения и восприимчивых организмов детей это очень много.

Наиболее высокий уровень загрязненности почв по са-нитарно-химическим показателям выявлен на территории гг. Кировграда (100%), В-Пышмы (96%), Ревды (90%), Ека­теринбурга (69%), В-Салды, Режа, Полевского (50%).

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЧВ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Во многих городах при сносе старых домов остаются небольшие участки заброшенной земли. Эти участки пус­туют в течение многих лет, зарастают травой и часто ис­пользуются местными жителями для свалки отбросов. Эти участки называют пустырями.

ПУСТЫРИ И СТОЧНЫЕ РЕКИ В ГОРОДАХ. Пустыри образуются не только в результате сноса ста­рых жилых домов, но и при ликвидации какого-нибудь производства, хранилища, складов и пр. Они, как магнит, притягивают к себе отходы самого различного характера. Участки вскоре становятся безобразными и привлекают еще больше мусора. Зачастую бывает трудно восстановить, какого рода отходы попали в почву в прошлое время и, тем более, что сбрасывалось на уже образовавшийся пус­тырь. Для того чтобы использовать такой пустырь для стро­ительства или озеленения, необходимо знать, какие за­грязняющие вещества находятся в почве, устранить их и только после этого принимать решение о том, как лучше использовать это место. Аналогичная ситуация часто воз­никает и в связи с восстановлением загрязненных земель в сельской местности, в лесном массиве.

Существует и другая проблема больших городов — во­доемы. Как правило, водные резервуары и реки крупных городов совершенно непригодны не только для питья, но и для существования животной жизни. Вспомните, например, состояние реки Идеть в городе Екатеринбурге, Нижне-Исетского пруда и многих других водоемов. Аналогичная ситуация существует и в Нижнем Тагиле, да, пожалуй, и во всех промышленных городах Свердловс­кой области. Даже прекращение сбросов стоков в эти во­доемы не улучшит положение, потому что донные отло­жения этих водоемов и рек пропитаны загрязняющими веществами.

Всем нам хотелось бы, чтобы наши, города, поселки, села, реки и озера были чистыми и красивыми. В некото­рых местах жители с помощью местных властей очищают такие участки, создают небольшие природные заповед­ники, игровые площадки или зеленые уголки. Так, напри­мер, заброшенная земля в Ливерпуле (см. рис. 67) превра­щена в прекрасное место отдыха, широко используемое местными жителями. Для этого необходимо восстановить загрязненные земли, реки и водоемы. Тогда появятся и красивые птицы (а не только вороны), рыбы и другая живность.

Однако процесс восстановления или рекультивации поч­вы и водоемов очень сложный и достаточно дорогостоя­щий. В последние годы в промышленно развитых странах появились новые технологии по переработке и очистке грунтовых и поверхностных вод, почв, осадочных отложе­ний, отстоев и твердых отходов. В нашей же стране очистка производится простым снятием грунта и вывозом его на свалки. Так поступили в 1979 году в Екатеринбурге, где при ликвидации аварии в Чкаловском районе был снят слой почвы и вывезен на так называемую Сидельниковскую свалку. Свалка ничем не ограждена, и отсутствуют даже пре­дупредительные знаки.

Вопрос использования земель, занятых под свалки в нашем городе решается просто:    сравняли с землей — и нет проблемы. На свалках строят жилые дома, больницы, гостиницы, детские площадки, и многое другое. Нередко свалки загоняют под асфальт.

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕЕ САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ.

Почва имеет большое гигиеническое значение. Она яв­ляется посредником, обеспечивающим циркуляцию в си­стеме «внешняя среда — человек» химических и радио­активных веществ, применяемых в народном хозяйстве, а также поступающих в почву с выбросами промышлен­ных предприятий, всех видов транспорта, сточными во­дами и т.д.

Почва является главным элементом биосферы, где про­исходят миграция и обмен химических веществ нашей планеты. Из почвы через питьевую воду, пищевые продукты и атмосферный воздух химические вещества поступают в организм человека.

Почва является одним из источников химического и биологического загрязнения атмосферного воздуха, под­земных и поверхностных вод, а также растений, исполь­зуемых человеком для питания. Попадающие в почву хи­мические вещества испаряются и сублимируются, попа­дают в атмосферный воздух, накапливаются в нем до кон­центраций, превышающих ПДК, и достигают уровней, опасных для здоровья людей; смываются дождевыми водами с ее поверхности в открытые водоемы, поступают в грунтовый поток, определяя качественный состав хозяй­ственно-питьевых вод.

Эпидемиологическое значение почвы состоит в том, что в ней возбудители инфекционных заболеваний могут дли­тельно сохранятся жизнеспособными и вирулентными. За­грязненная почва может выполнять роль фактора переда­чи человеку кишечных инфекций. Передача возбудителей кишечных заболеваний через почву является очень слож­ной. Наиболее простой путь заражения — через руки, за­грязненные инфицированной почвой. Иногда возбудители кишечных инфекций могут передаваться по одному из та­ких путей:

·     организм больного — почва — пищевые продукты растительного происхождения — восприимчивый организм;

·     организм больного — почва — подземные воды — восприимчивый организм и т.д.

И наконец, почва — это естественная, наиболее подхо­дящая среда для обезвреживания жидких и твердых отхо­дов. Почва является той системой жизнеобеспечения Зем­ли, тем элементом биосферы, в котором происходит детоксикация (обезвреживание, разрушение, превращение в нетоксичные соединения) основной массы поступающих в нее экзогенных органических и неорганических веществ. Попавшие в почву органические вещества в виде белков, жиров, углеводов и продуктов их обмена подвергаются распаду вплоть до образования неорганических веществ (процесс минерализации). Параллельно в почве происхо­дит процесс синтеза из органических отбросов нового слож­ного органического вещества почвы, получившего назва­ние гумуса. Процесс синтеза почвенного органического вещества называется гумуфикацией, а оба биохимических процесса (минерализация и гумуфикация), направленные на восстановление почвы, получили название процессов самоочищения почвы. Этим термином обозначается и про­цесс освобождения почвы от биологических загрязнений, хотя правильнее говорить о естественных процессах ее обеззараживания. Что касается процессов самоочищения почвы от химических экзогенных веществ, то их правиль­нее назвать процессами детоксикации почвы, а все вмес­те — процессами обезвреживания почвы.

Под загрязнителями почвы, согласно определению, следует понимать химические вещества, биологические организмы (бактерии, вирусы, простейшие, гельминты) и продукты их жизнедеятельности, встречающиеся в ненад­лежащем месте, ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве. Под   загрязнением почвы следует подразуме­вать лишь то содержание химических и биологических загрязнителей в ней, которое становится опасным для здоровья при прямом контакте человека с загрязненной почвой или через контактирующие с почвой среды по экологическим цепям:

·     почва — вода — человек;

·     почва — атмосферный воздух — человек;

·     почва — растение — животное — человек и т.п.

Все загрязнители можно разделить на химические (неорганические и органические) и биологические (вирусы, бактерии, простейшие, яйца гельминтов). Химические загрязнители делятся на две большие труп-  

пы. К первой группе относятся химические вещества, вносящиеся в почву планомерно, целенаправленно, организованно. Это — пестициды,  минеральные удобрения, структурообразователи почвы, стимуляторы роста растений и др. В случае внесения избытка этих препаратов они становятся загрязнителями почвы.

Загрязнение почвы пестицидами опасно при прямом контакте человека с загрязненной почвой или при мигра­ции их в контактирующие среды (вода, воздух, растения) на уровне концентраций, небезопасных для человека.

Что касается минеральных удобрений, то убедитель­ных научных данных об опасности для здоровья человека применения их избыточного количества в настоящее вре­мя нет. Однако азотные минеральные удобрения при из­быточном их внесении в почву опасны для здоровья, так как могут вызвать отравления, получившие название нит­ратной метгемоглобинемии, служат основой для синтеза в почве нитрозаминов, обладающих канцерогенным эффек­том и т.д.

Ко второй группе химических загрязнителей относятся химические вещества, попадающие в почву случайно, с техногенными жидкими, твердыми и газообразными отхо­дами. Сюда входят вещества, поступающие в почву вмес­те с бытовыми и промышленными сточными водами, ат­мосферными выбросами промышленных предприятий, бы­товыми и промышленными твердыми отходами, выхлоп­ными газами автотранспорта и т.д. Опасность соединений как первой, так и второй групп химических веществ, по­ступающих в почву, определяется их токсичностью, ал­лергенным, мутагенным, эмбриотропным и другими эф­фектами, опасными для здоровья человека как в настоя­щее время, так и в последующих поколениях.

Почва до 1972 года была единственным элементом био­сферы, в котором не нормировалось содержание хими­ческих загрязнений. Объяснялось это тем, что почва представляет собой мало динамичную, многофакторную систему, меняющуюся на небольших климато-ландшаф-тных территориях, что обусловливает наличие видов, типов и подтипов почв, стандартизировать которые не представлялось возможным. В настоящее время разработано более 50 ПДК экзогенных химических веществ в почве. Сама по себе величина ПДК не свидетельствует о степени загрязнения конкретного почвенно-климатического региона. Величинами, учитывающими конкрет­ные региональные почвенно-климатические особенности являются ПДУВ — предельно допустимый уровень экзогенных химических веществ в почве и их БОК — безопасное остаточное количество. ПДУВ характеризует допустимое безопасное для здоровья людей количество химических веществ, вносимое в почву в начале ее об­работки. БОК — допустимые безопасные для здоровья людей остаточные количества экзогенных веществ пе­ред обработкой полей, выхода рабочих на сельскохозяй­ственные поля после обработки почвы и в конце вегета­ционного периода.

Санитарная охрана почвы. Цель санитарной охраны почвы состоит в сохранении такого ее качества, при котором почва не являлась бы фактором передачи заразных для человека и животных заболеваний и не привела бы к прямому или косвенному, по экологическим цепочкам (почва — растение — живот­ное — человек; почва — воздух — человек; почва — рас­тение — животное — человек и др.), острому или хрони­ческому отравлению экзогенными химическими вещества­ми с возможными отдаленными последствиями.

Мероприятия по санитарной охране почвы подразде­ляются на следующие группы:

1.   Санитарно-технические мероприятия по сбору, уда­лению, обезвреживанию и утилизации отходов, загрязня­ющих почву (санитарная очистка населенных мест).

2.   Технологические мероприятия, направленные на со­здание безотходных и малоотходных технологических схем производств, уменьшающих или снижающих до миниму­ма образование отходов.

3.   Планировочные мероприятия, касающиеся научно­го обоснования и соблюдения величины санитарно-защит-ных зон между очистными сооружениями и жилыми зда­ниями, местами водозабора, выбора схем движения авто­транспорта, выбора земельных участков под очистные со­оружения.

4.   Законодательные, организационные и административ­ные мероприятия.

ПРОЦЕСС ПРОМЫВКИ ПОЧВЫ

Однако если почва уже заражена, ее необходимо очи­стить и восстановить. Наиболее часто при обеззаражива­нии почвы применяется процесс промывки. Этот процесс преследует две цели.

1.   Механическое воздействие и вода (иногда с добавка­ми) физически удаляют загрязнения из почвенных частиц.

2.   Перемешивание почвенных частиц позволяет отде­лить сильно загрязненные мелкие частицы от более круп­ных почвенных частиц, тем самым снижая объем матери­ала, требующего дальнейшей обработки, и затраты на процесс обеззараживания.

Таким образом, этот процесс основан на использовании воды с последующим уменьшением объема, при котором опасные загрязняющие вещества извлекаются и концент­рируются с помощью физических и химических методов в небольшой части осадка, соразмерной с первоначальным объемом загрязнений. Основная концепция процесеа состо­ит в переносе загрязняющих веществ из почвы в промы­вочную воду с последующим их извлечением. Очищенная почва может быть возвращена на участок или найти полез­ное применение. Оставшийся небольшой объем загрязнен­ного осадочного концентрата может быть обработан дру­гими разрушающими или связывающими процессами та­кими как сжигание, низкотемпературная термальная десор­бция, химическая экстракция, дехлорирование, биологи­ческое разложение, затвердевание/стабилизация и остек-ловывание.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6