Реферат Химия и экология
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Реферат
по химии
ученика 11 А класса
школы №1
Пельц Дмитрия
Кировград
2001 г.
Оглавление:
I.
Введение (современная экология и ее проблемы) ……………………………………………
II
стр.
II.
Часть
I
. (Проблемы и решения)
v Фреоны и озонный щит планеты ..……………………………………………………………
II
стр.
v Хлорароматические соединения как глобальные загрязнители ..…………………
III
стр.
v Твердые промышленные отходы (ТПО). Источники возникновения ..……………
V
стр.
v Проблемы, связанные с ТПО ..………………………………………………………………
VI
стр.
v Классификация ТПО ..…………………………………………………………………………..
VI
стр.
v Техногенное изменение ландшафта ..…………………………………………………. …..
VII
стр.
v Рекультивация почв и донных отложений…………………………………………………
VIII
стр.
v Гигиеническое значение почвы и мероприятия по ее санитарной охране ..………
VIII
стр.
v Процесс промывки почвы ..……………………………………………………………………
X
стр.
v Состав почвы и распределение загрязняющих веществ ..……………………….……..
X
стр.
v Основные этапы процесса рекультивации почвы и донных отложений ………
XI
стр.
v Инновационные технологии рекультивации почв ..……………………………………...
XII
стр.
v Радиационное загрязнение ……………………………………………………………………
XIII
стр.
v Природный и техногенный радиационный фон …………………………………………
XIII
стр.
v Радиоактивное загрязнение …………………………………………………………………..
XIV
стр.
v Радиационная безопасность ………………………………………………………………….
XIV
стр.
v Хранение радиоактивных отходов (РАО) в области …..……………………………….
XVI
стр.
v Газовые выбросы ……………………………………………….………………………….…...
XVI
стр.
v Ликвидация газовых выбросов ……………………………………………………………. XVIII стр.
v Ликвидация твердых промышленных отходов ………………………………………... XVIII стр.
v Ликвидация жидких промышленных отходов …………………………………………
XIX
стр.
v Питьевое водоснабжение ……………………………………………………………………
XX
стр.
v Питьевая вода ……………………………………………………………………………….…
XXI
стр.
v Питьевое водоснабжение свердловской области ……………………………………..
XXI
стр.
v Подготовка питьевой воды …………………………………………………………………
XXII
стр.
v Обработка воды из подземных источников ……………………………………………
XXIV
стр.
v Технологии очистки грунтовых вод ………………………………………………………
XXV
стр.
v Обработка воды из поверхностных источников ……………………………………..
XXV
стр.
v Автономная водоподготовка ………………………………………………………………
XXVI
стр.
III.
Часть
II
. Практикум
v Задача …………………………………………………………………………………………….
XXVII
стр.
IV.
Заключение …………………………………………………………………………………………
XXVIII
стр.
V.
Список литературы ……………………………………………………………………………….
XXVIII
стр.
Введение
Если на пикник с друзьями
Летом ты идешь к реке
И жестянок — банок гору
Еле тащишь в рюкзаке,
Не трудись пустые банки
Глубже в землю закопать,
Ведь быстрее и удобней
Все их в речку побросать!
А река-то глубока,
Спрячет их наверняка!
Оловянная рыбешка
Будет бить в реке хвостом,
Может быть, ее поймают,
Но ведь это же потом!
СОВРЕМЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И ЕЕ ПРОБЛЕМЫ
Появление в литературе термина «экология», ставшего названием одной из дисциплин биологической науки, связывают с имением немецкого естествоиспытателя Э.Геккеля. В своем труде «Всеобщая морфология организмов», изданном в 1866 г., он определил экологию (от греч. oikos — жилище) как науку о домашнем быте живых организмов. «Под экологией, — писал Э.Геккель, — мы понимаем общую науку об отношениях организмов с окружающей средой, куда мы относим в широком смысле все «условия существования».
Рассмотрение истории развития экологии позволяет отметить, что как бы широко ни трактовался предмет исследования данной науки, она никогда не претендовала на то, чтобы включить в него проблемы, касающиеся отношений человека и человеческого общества с окружающей природной средой. Экологические проблемы человечества образовали самостоятельную сферу экологического познания — глобальную экологию. Уже в 70-е годы сложилась практика определять комплекс глобальных проблем человека и природы как глобальную экологическую проблему, а комплекс наук, исследующих эту проблему, — как глобальную экологию или экологию человека.
Становлению глобальной экологии предшествовало стремительно развернувшееся в течение двух лет (с 1968 по 1970 гг.) движение, которое, по словам известного эколога Ю.Одума, проявилось как «всеобщая озабоченность проблемами окружающей среды». Рост общественного интереса к проблемам загрязнения природной среды, дефицита пищи и энергии, народонаселения был не случаен. Он явился естественной реакцией людей на обострение взаимоотношений общества с природной средой.
Первой страной, ощутившей отрицательное влияние химического загрязнения природной среды, стала Япония. В этой стране свыше 80 % территории испытывает на себе непосредственное влияние промышленного производства. Японцы первыми заговорили о проблеме «когай», означающей опасность вреда от загрязнений окружающей среды. Вскоре с этой проблемой столкнулись и в других странах.
Стратегия природопользования, опиравшаяся на идею могущества человека и его растущей власти над природой в эпоху НТР, долгое время казавшаяся незыблемой, на поверку оказалась всего лишь стратегией «яблоневой плодожорки», пожирающей среду своего обитания. Осознание данной ситуации способствовало постановке серьезнейших задач как в практической области, так и в сфере фундаментальных научных исследований. Экологическими проблемами стали заниматься представители самых разных наук, причем не только естественных, но и гуманитарных. Обусловлено это тем, что наряду с необходимостью разработки новой стратегии природопользования и создания принципиально новых промышленных технологий встала задача экологической перестройки сознания людей, широкой пропаганды экологических знаний.
Современная «большая» экология развивается в трех основных направлениях, акцентирующих внимание, во-первых, на проблемах выживания человечества в условиях обостряющихся противоречий его с окружающей средой, во-вторых, на необходимости сохранения устойчивости биосферы Земли, испытывающей на себе антропогенное давление и, наконец, в-третьих, на проблемах сохранения здоровья человека, оказавшегося в условиях стремительно изменяющейся среды его обитания. Каковы эти проблемы при более детальном рассмотрении, а также пути их решения и стали объектом моей работы “Химия и Экология”.
Часть
I
. Проблемы и их решения
Фреоны и озонный щит планеты
В своей хозяйственной деятельности человечество использует насыщенные газообразные или жидкие фторуглероды или полифторуглеводороды, часто содержащие атомы хлора и брома, — так называемые фреоны или хладоны. Наиболее распространенные фреоны:
CFCL — фреон 11,
CF2C12 — фреон 12,
CHC1F2 — фреон 22,
CF2ClCFCl2 — фреон ИЗ,
CF2ClBr — фреон 12В1,
CF3Br — фреон 13В1.
Все эти вещества в природе естественным путем не образуются, исключение составляет фреон 11, небольшие количества которого обнаружены в газовых выбросах вулканов на Курильских островах) и, следовательно, появление их в атмосфере обусловлено антропогенным вкладом. Фреоны характеризуются уникальным набором свойств, которые обеспечили им широкое использование в промышленности. Эти вещества имеют низкие температуры кипения, не ядовиты, негорючи, взрывобезопасны, химически инертны. Они не действуют на распространенные конструкционные материалы, а в малых дозах безвредны для людей. При высоких концентрациях некоторые фреоны обладают наркотическим (фреон 12), а иногда удушающим действием (фреон 142, фреон 22).
Интенсивное применение фреонов началось в 50-е годы. Их получают реакцией хлорированных углеводородов с SbF5, HF или KF:
Фреоны являются распространенными хладагентами в холодильниках и кондиционерах, используются как носители активных химикатов (пропелленты) в аэрозольных баллончиках, получивших широкое распространение в быту. В такой удобной для дозировки упаковке выпускают множество продуктов — лекарства, краски, косметические средства, моющие препараты, инсектициды и др. При получении пенопластов фреоны применяют для формирования полостей и пузырьков. Ряд фреонов используют как компоненты огнетушащих составов в системах автоматического пожаротушения, например фреон 13В 1. Некоторые фреоны являются незаменимыми растворителями C2Cl3F3. К 1975 г. мировое производство фреонов достигло 800 тыс. т в год.
Трудно было предположить, что эти, казалось бы безвредные, соединения могут представлять серьезную угрозу для биосферы в целом. Однако, оказалось, что фреоны, будучи химически инертными соединениями, при попадании в тропосферу не разрушаются в ней. Ученые установили, что время удаления фреонов из океана, обусловленное гидролизом или микробиологическим разрушением после перехода поверхности газ-жидкость, составляет для ферона 11 — 70 лет, фреона 12 — 200 лет. Действие почвенных микроорганизмов также незначительно, так как время удаления фреонов из почвы под их воздействием превышает 10 тыс. лет. Это означает, что попавшие в тропосферу фреоны медленно диффундируют в стратосферу. Сами по себе фреоны не представляют опасности для озонового экрана, так как эти вещества инертны по отношению к озону. Однако специальные наблюдения с помощью воздушных шаров показали, что свободно мигрирующие в тропосфере без больших потерь фреоны в стратосфере на уровне более 20 км подвергаются фотохимическому распаду, выделяя
длина волны = 185-225 нм
Атомы хлора действуют как сильные катализаторы распада озона.
В разрушении фреонов, кроме УФ-излучения солнца, участвует также атомарный кислород в возбужденном состоянии, образующийся при фотодиссоциации озона. По механизму действия на озоносферу к фреонам близки и некоторые органические растворители, например ССl4 или CH3CCl3.
Галогензамещенные углеводороды, содержащие атомы водорода (CH3CCl3, CHClF2 и др.), окисляются и гидроксильным радикалом НО и поэтому имеют более короткое время жизни в атмосфере. Это время определяется как отношение содержания данного вещества в определенном объеме к интенсивности его уменьшения в этом объеме. Среднее время жизни, по данным ученых, составляет для фреона 11 и 12 около 80 лет, СС14 — 50 лет, СН,СС13 — около 10 лет. Очевидно, что даже при гипотетическом полном прекращении всех выбросов фреонов в атмосферу их содержание будет достаточно высоким еще и в XXI в. При сохранении же современной скорости уменьшения выброса галогенсодержащих углеводородов (на 10 % в год) к середине XXI в. содержание активных соединений хлора в атмосфере увеличится в 10 раз и более по сравнению с уровнем
50-х гг. до начала промышленного производства фреонов.
Осознание этой опасности побудило ряд государств значительно сократить или вовсе прекратить производство и применение фреонов. Так, в качестве пропеллентов для аэрозолей начали использовать пропан, который хотя и горюч, но дешевле фреонов и не опасен по своим отдаленным последствиям. Для холодильников предложены менее летучие фторхлорпроизводные углеводороды, например фреон 113 (tКИП = 47,7 °С) вместо фреона 12 (tКИП = 29,8 °С). Таким образом, человечество уже делает первые конкретные шаги для сохранения озонного щита планеты.
Хлорароматические соединения как глобальные загрязнители
Химическая устойчивость ароматических углеводородов и их высокая токсичность обусловливают повышенную опасность этих веществ при попадании их в окружающую среду. В природе имеются микроорганизмы, способные разрушать ароматические ядра до соединений, которые, включаясь в природный круговорот, в конечном итоге превращаются в СО2 и Н2О. Однако микробиологическому разрушению подвергаются кольца, содержащие по крайней мере 2 гидроксильных заместителя в орто- или параположениях. Если же ароматические углеводороды устойчивы к окислению, то опасность их при попадании в природную среду резко возрастает из-за их способности накапливаться в живых организмах. К таким веществам относятся бензол, третбутилбензол, конденсированные ароматические углеводороды и т.д. Так, известно, что первый представитель ароматических углеводородов — бензол представляет опасность для человека. Продолжительное вдыхание даже небольших количеств паров бензола вызывает хроническое отравление, утомляемость, головные боли, сонливость, нарушение кровообращения и нормального состава крови. Функциональные производные бензола также опасны для живых организмов. Например, фенол является нервным ядом, обладает прижигающим и раз-
дражающим действием. Фенол легко всасывается через кожу, при длительном воздействии на кожу опасны
даже 2—3 %-е растворы фенолов и особенно его пары. Однако приоритетными загрязнителями окружающей среды в настоящее время являются хлорароматические соединения. Это обусловлено широким использованием в сельском хозяйстве таких средств защиты растений от вредителей и болезней, как ДДТ, линдан, гербициды на основе хлорфеноксикарбоновых кислот.
Источником хлорзамещенных ароматических углеводородов являются также антисептики на основе
пентахлорфенола, полихлорированные бифенилы и полихлорнафталины, применяемые в качестве него-
рючих изоляционных жидкостей в трансформаторах, пластификаторов, пластмасс, лаков и лакокрасочных
материалов. Эти соединения используются также в качестве материалов-носителей, растворителей пес-
тицидов.
Хлорароматические соединения обладают рядом общих свойств, которые выделяют их среди других органических загрязнителей, острым токсическим действием на человека и животных, устойчивостью к разложению при попадании в почву, воду, воздух и способностью мигрирования в них, способностью накапливаться самих хлорорганических соединений или их еще более токсичных метаболитов в органах и тканях живых организмов.
При использовании дихлордифенилтрихлорметил-метана — ДДТ возникла настоящая экологическая
проблема. Это вещество впервые было синтезировано и предложено в качестве средства борьбы с вреди-
телями сельского хозяйства в 1940 г. швейцарским химиком Паулем Мюллером, удостоенным за эту ра-
боту Нобелевской премии. Казалось, что применение этого вещества позволит человечеству справиться со
многими проблемами -- благодаря применению ДДТ резко уменьшился ущерб, наносимый саранчой и дру-
гими насекомыми-вредителями, миллионы людей были спасены от малярии, разносимой комарами.
Однако вскоре изумление перед мощью ДДТ изменило радужную окраску на трагическую. Оказалось, что
тей на миллиард падает скорость фотосинтеза, процесса, который является основным поставщиком
кислорода в атмосферу. Далее выяснилось, что ДДТ, как и многие другие пестициды, обладает кумулятив-
ным эффектом, вызывает тяжелые последствия — от токсических до мутагенных. Благодаря устойчивости
ДДТ, он накапливается и передается по пищевым цепям — от растений к травоядным животным, от них
к хищникам, при этом в каждом последующем звене пищевой цепи содержание ДДТ увеличивается в 10
раз. В результате накопления препарата его концентрация в организме, который никогда не соприкасался
с ядом, может достигнуть смертельных доз. Когда в США обнаружили, что в молоке кормящих матерей
концентрация ДДТ превышает в 4 раза предельно допустимую дозу, применение его было запрещено. В 1970 г. применение ДДТ запретили и в СССР. Однако в результате прежнего неограниченного применения ДДТ сегодня на Земле в биологическом круговороте находится около миллиона тонн этого препарата в силу чрезвычайно малой скорости его разложения (10 лет). Кроме того, в природной среде ДДТ способен превращаться в-еще более опасное соединение ДДЭ, поскольку последнее вещество еще медленнее, чем ДДТ метаболизируется и разрушается.
К сожалению, токсическое и мутагенное действие на организм человека свойственно не только ДДТ и ДДЭ, но и многим другим пестицидам.
Еще более опасны по своим отдаленным последствиям по сравнению с хлорированными ароматическими углеводородами полихлорированные полициклические соединения типа полихлордибензо-п-диоксинов и полихлордибензофуранов:
Известно, несколько десятков изомерных дибензо-п-диоксинов и дибензофуранов, содержащих от 1 до 8 атомов хлора в различных положениях и отличающихся друг от друга своими свойствами и токсичностью. Наиболее токсичными являются 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин и 2,3,7,8-тетрахлордибен-зофуран. Эти вещества обладают чрезвычайно высокой биологической активностью и высокой химической стабильностью в природе и живых организмах, свободно переносятся по цепям питания. Даже в ничтожных концентрациях эти соединения подавляют иммунную систему организмов, повышают тем самым чувствительность к инфекционным заболеваниям, особенно вирусным, снижают умственную и физическую работоспособность. При содержании несколько частей на триллион эти примеси оказывают мутагенное и канцерогенное воздействие, поражают нервную систему, нарушают детородные функции.
Накопление полихлорполициклических соединений началось в период развертывания производств гексахлорана и ДДТ, особенно после пуска производств полихлорфенолов и хлорированных дифенилов. Наибольшую известность проблема диоксинов получила в результате массовых поражений населения, животных и растений в Южном Вьетнаме, где с 1961 по 1971 гг. армией США было применено около 100 тыс. т гербицидов и дефолиантов, половину из которых составлял 2,4,5-Т, содержащий в своем составе до 100 ч на 1 млн 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксина. Позже было установлено, что хлорированные диоксины образуются также на целлюлозных заводах при отбеливании пульпы хлором, в воде при ее хлорировании с целью обеззараживания. Диоксины выделяются также при неконтролируемом сжигании отходов, содержащих поливинилхлорид или не содержащих хлор органических веществ в присутствии веществ — доноров хлора. Так, обычная мусоросжигалка можетстать поставщиком этих ядовитых соединений в природную среду.
Таким образом, несмотря на прекращение производства и запрещение применения хлорароматических соединений, опасность загрязнения ими окружающей среды продолжает существовать и в последнее время приобретает новые аспекты.
ТВЁРДЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ
ИСТОЧНИКИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
В Свердловской области, где наибольшее развитие получили отрасли тяжелого, энергетического и химического машиностроения, горнорудной и металлургической промышленности, в результате интенсивной хозяйственной деятельности образуется значительное количество отходов производства и потребления.
Ведущее место в промышленности области занимают черная и цветная металлургия. Большая часть предприятий области являются крупнейшими в стране. Среди горнодобывающих и металлургических предприятий выделяются: Качканарский горнообогатительный комбинат и Нижнетагильский металлургический комбинат (НТМК), Первоуральский новотрубный завод, Северский трубный завод (г. Полевской) и Синарский трубный завод (г. Каменск-Уральский), Богословский алюминиевый завод (г. Краснотурьинск) и Уральский алюминиевый завод (г. Каменск-Уральский), Среднеуральс-кий медеплавильный завод (г.Ревда) и Кировградский медеплавильный комбинат, «Святогор» (г. Красноуральск), «Уралэлектромедь» (г. Верхняя Пышма), «Севуралбокситруда», Серовский завод ферросплавов и Ключевской ферросплавный завод, Кировградский завод твердых сплавов.
Другой основной отраслью области является машиностроение, которое ориентировано на выпуск химического, нефтепромыслового, металлургического, электротехнического оборудования, экскаваторов, паровых и газовых турбин, вагонов, сельскохозяйственных машин, мотоциклов, радиоэлектронной аппаратуры, продукции оборонного назначения. Среди предприятий машиностроительного комплекса крупнейшими являются предприятия: «Уралмаш», «Уралэлектротяжмаш», «Уралхиммаш», Турбомоторный завод, расположенные в г. Екатеринбурге, «Уралвагонзавод» (г. Нижний Тагил), «Уралгидромаш» (г. Сысерть).
Основными видами продукции химико-лесного комплекса являются — пластмассы, синтетические смолы, шины, резинотехнические изделия, серная кислота, минеральные удобрения, деловая древесина, пиломатериалы, бумага, картон, фанера, древесноволокнистые и древесностружеч-ные плиты. Ведущими предприятиями области этой отрасли являются «Уралхимпласт» (г. Нижний Тагил), «Хромпик» (г. Первоуральск), Шинный завод, Завод резинотехнических изделий (г. Екатеринбург) и предприятия деревообрабатывающей промышленности.
Всего по области на начало 1996 года накоплено 34,57 млрд. тонн токсичных и нетоксичных отходов (в том числе 30 млн. м3 бытовых отходов), 3,9 млн. штук ртутных ламп и 35 млн. м3 нетоксичных отходов. Эти данные не являются полными из-за незавершенной инвентаризации большинства хранилищ. За 1995 г. на предприятиях области образовалось 148,6 млн. т (в 1994 г. — 234,7 млн. т) токсичных и нетоксичных отходов, 386 тыс. штук ртутных ламп и 3,7 млн. т (в 1994 г. — 5,9) нетоксичных отходов (в т.ч. 1,8 млн. м3 бытовых отходов). Для сравнения, в Великобритании ежегодно производится 207 млн. т твердых отходов (см. рис. 18), что составляет в стране с населением около 60 миллионов человек более трех тонн на каждого мужчину, женщину и ребенка. Как видим, в нашей области на душу населения в 1995 году пришлось более 30 тонн отходов.
Большую часть отходов по области составляют вскрышные и вмещающие породы — 129,1 млн. т (1995). И в целом по миру самое большое количество отходов поступает от добывающей промышленности (в основном добычи угля). Старые шахты, работающие на тонких пластах угля, могут производить больше отходов, чем угля. Современные шахты производят примерно половину угля и половину отходов. Отходы угледобычи и обогащения в нашей области в 1993 г. составили 16 млн. м3 вскрышных пород и 0,6 млн. м отходов обогащения.
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).
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.
К физическим методам обработки почвы относятся: дробление, грохочение, мокрая сортировка, притирочное размельчение, сепарация в плотной среде, флотация, гравитационное осаждение и механическое обезвоживание. Соответствующими химическими средствами являются детергенты, поверхностно-активные вещества, вещества, вызывающие образование хелатных соединений, коагулянты, флоккулянты и вещества, регулирующие рН.
Промывка является эффективным методом обработки как почв, так и донных отложений рек, озер и пр.
Процесс может быть эффективным и экономически оправданным, когда загрязненная почва или донные отложения содержат не более 40% ила, а частицы глины имеют размеры не более 63 микрон. Содержание твердых органических веществ не должно превышать 20% объема.
К типичным опасным загрязнениям, которые эффективно удаляются этим методом, относятся:
· донные отложения, насыщенные нефтепродуктами;
·
· тяжелые металлы;
· креозот;
· пестициды,
· цианиды.
Состав почвы и распределение загрязняющих веществ
Более полное понимание процессов очистки почвы и пользы этой промывки может быть достигнуто при рассмотрении почвенных образцов А—Г и типичного распределения в них загрязнений.
А. Поверхностное загрязнение обычно наименьшее, в основном — физическая адгезия, выражающаяся в уплотнении. Удаляется и переносится в промывочную воду механическим разрыхлением.
Б. Минеральные илы и глины являются основными веществами, абсорбирующими опасные загрязнения, так как имеют очень развитую поверхность по отношению к объему и обладают повышенной способностью сцепления.
В. Твердые органические вещества, такие как корни и листья растений, гумус и т.д., обладающие, в виду их абсорбирующих свойств, способностью сбора загрязнений.
Г. Взвешенные загрязнения присутствуют в растворенном состоянии в виде частичек ила и глины.
Кроме этих твердых и жидких компонентов, вместилищем для летучих загрязнений может служить воздух (или газ), присутствующий в пустотах между частицами почвы.
Сложность почвенной промывки возрастает с ростом содержания ила, глины и твердых органических веществ.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЦЕССА РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВЫ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
Рекультивация осуществляется за счет выполнения технологических процессов (рис. 70), позволяющих выделить из загрязненной почвы:
1) обезвреженный, обезвоженный гранулированный почвенный продукт, который можно возвратить на участок или использовать для других целей;
2) обезвоженные загрязненные твердые - органические вещества для дальнейшей обработки или захоронения;
3) обезвоженные загрязненные глинистые/илистые почвенные фракции для дальнейшей обработки или захоронения;
4) загрязняющие вещества из промывочной воды с целью ее очистки и обезвреживания в соответствии с нормативами для сброса в водоемы.
Основная цель этого этапа — приготовить суспензию, имеющую номинальные размеры частиц в пределах 6 мм. Для этого с помощью комплекта сит или первичного виброэкрана почву просеивают для удаления мусора, металла, дерева и пр. При необходимости доведения размеров крупных каменных включений до нужного размера допускается применение размельчения. Для контроля размеров частиц суспензии и отделения материала, не требующего очистки, используется мокрое вибрационное экранирование. При помощи распылителей омывающего раствора, встроенных в просеивающую машину, в питающий поток добавляется промывочная вода, создающая среду, в которую будут перенесены, а затем и удалены все загрязняющие вещества.
2 этап: смешивание, притирочное размельчение, поверхностное извлечение
Предварительно отсортированная суспензия направляется в машину, осуществляющую размельчение притиркой. Здесь загрязненный ил/глина отслаиваются от поверхностей гранулированных почвенных частиц и переносятся в промывочную воду. Это достигается путем комбинации:
· воздействия механических и жидкостных касательных напряжений, вызываемых взаимным трением гранулированных частиц (Движение частиц обеспечивается роторными двигателями внутри притирочных ячеек или другими механическими средствами.);
· воздействия добавляемых химических реагентов, ускоряющих растворимость и перенос загрязняющих веществ с поверхностей гранулированных частиц в промывочную воду.
3 этап: Отделение ила, глины и загрязняющих веществ, находящихся в промывочной воде, от размельченного гранулированного материала.
Эта операция обычно выполняется с помощью гидроциклонов или наклонных разделителей винтового типа. В результате образуются два продукта:
1) обезвоженный поток твердых частиц, состоящий в Основном из размельченного песка и твердого органического вещества, такого как уголь, лигнин, дерево и т.д.;
2) поток, состоящий из промывочной воды со взвешенными (загрязненными) частицами минерального (ила/глины) и твердого органического вещества. Промывочная вода может также содержать растворенные загрязняющие вещества, такие как ионы тяжелых металлов, которые будут удалены позже традиционной обработкой для промышленных сточных вод (например осаждением или ионообменом).
4 этап: Отделение загрязненного твердого органического вещества от размельченного гранулированного материала.
Загрязненные твердые органические вещества, такие как уголь, древесина, сгнившие остатки растительности, имеют очень высокую способность абсорбировать загрязняющие вещества, поэтому такие твердые вещества должны быть изолированы от гранулированных компонентов почвы. Этот материал эффективно удаляется с помощью уплотняющего сепаратора. Он отделяет органические вещества, имеющие меньшую силу тяжести от песка или других более тяжелых частиц. Изолированный осадочный органический продукт затем обезвоживается и, если необходимо, уничтожается, например, сжиганием. Промытый, очищенный песок, поступающий из сепаратора, вторично промывается или же сразу обезвоживается с помощью вибросита, винтового обезвоживателя или гидроциклона. Впоследствии его можно вернуть обратно на участок, с
которого была взята почва, продать производителям бетона, асфальта или использовать для других целей.
5 этап: Удаление загрязненного ила/глины из промывочной воды. Удаление растворенных загрязняющих веществ.
Загрязненные минеральные ил или глина, находящиеся в промывочной воде во взвешенном состоянии, коагулируются, флоккулируются и осаждаются в форме уплотненного минерального отстоя, который обезвоживается с помощью фильтрующего пресса или другого фильтраци-онного оборудования (см. рис. 71).
В случаях, когда в промывочной воде присутствуют растворенные соли тяжелых металлов, они осаждаются при повышении рН с образованием гидроксидов металлов, которые можно удалить флоккуляцией и осаждением или флотацией растворенным воздухом с последующим обезвоживанием загрязненного отстоя (или накипи) с помощью фильтрации.
6 этап: Менеджмент осадка
Существуют многочисленные применения для использования осадков после промывки почвы. Твердые органические вещества и органическая спрессовавшаяся корка с фильтров обычно разрушаются сжиганием. Осадки, загрязненные гидроксидами тяжелых металлов стабилизируются при затвердевании. В зависимости от экономических затрат насыщенные металлами неорганические осадки могут быть восстановлены, рециклированы или подготовлены к сбросу на специально предназначенные для них свалки.
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ
Биологическая рекультивация вне участка. Помимо промывки почвы в последнее время в развитых странах появилось большое число новых технологий, позволяющих очистить почву как от всех загрязнений, так и от специфических загрязняющих веществ. При этом рекультивации почвы проводится непосредственно на участке, для того чтобы избежать затрат на экскавацию и транспортировку больших объемов грунта.
При биологической рекультивации вне участка верхний слой почвы снимается и вывозится на специальный полигон, где вся эта масса земли обрабатывается. При этом для разложения органических загрязняющих веществ в почве, отстое и твердом грунте используются микроорганизмы. Микроорганизмы разлагают загрязняющие вещества, используя их как источник пищи. Конечным продутом обычно являются СО2 и Н2О. При биологической рекультивации твердые вещества сначала перемешиваются в воде до формирования жидкой пульпы, и биологическое восстановление осуществляется на жидкой фазе; затем производится второй этап обработки — твердофазная биорекультивация, при которой почва загружается в камеру или закрытое помещение и разрыхляется с добавкой воды и питательных веществ.
Если пораженные участки земли очень большие, такой процесс будет очень трудоемок, долог и достаточно дорог. Представьте себе перемещение больших объемов земли, погрузку в самосвалы и перевозку, иногда на значительные расстояния, на место, которое, как правило, занимает довольно большую территорию. После рекультивации этот процесс необходимо повторить в обратном порядке. Однако качество рекультивации в этом случае будет значительно выше.
Биологическая рекультивация на участке. При рекультивации непосредственно на участке можно избежать громадных затрат, связанных с вывозом почвы, большим расходом горючего и людских ресурсов. Однако продолжительность этого процесса будет несколько больше. Что же это за процесс? Кислород, а иногда питательные вещества, закачиваются под давлением через скважины в почву или распределяются по поверхности для инфильтрации в загрязненный материал. Процесс разложения загрязняющих веществ микроорганизмами происходит прямо на участке, а при помощи биовенттиляции конечные продукты удаляются.
Восстановление маслосодержащих отходов. Очень часто во время или после хранения горючесмазочных материалов в почву попадают и остаются там маслосодержащие вещества. Такой участок даже после ликвидации производства или хранилища долгое время будет абсолютно безжизненным, лишенным как растений, так и животных. Чтобы вернуть его к жизни, необходимо удалить маслосо-держащие отходы. Обычно эту задачу решают простым снятием грунта и вывозом его на свалку. То есть отодвигают решение проблемы очистки почвы на какой-то, часто продолжительный срок, пока не возникнет проблема восстановления земли, занятой свалкой. Новый процесс восстановления решает проблему сразу. Маслосодержащие отходы при помощи пара или горячей воды смываются и перемещаются в более проницаемые для жидкостей участки, а затем выкачиваются из почвы. При желании загрязненные масла можно очистить и использовать в качестве топлива.
Цианидное окисление. При цианидном окислении участки, пораженные органическими цианидами, обрабатываются соответствующими химическими веществами. При этом происходят химические реакции, и органические цианиды окисляются до менее опасных соединений. Далее, если необходимо, участок обрабатывается другими методами.
Дехлорирование. При дехлорировании происходит удаление или перемещение опасных соединений, содержащих атомы хлора.
Промывка на участке. При использовании процесса промывки в почву, отходы или грунтовые воды вводятся большие объемы воды (иногда с химическими соединениями для обработки). Опасные загрязнения вымываются с участка. Однако выводимая вода должна быть эффективно изолирована в пределах водоносного пласта и обязательно восстановлена.
Остекловывание на участке. Большую опасность для жизни растений, животных и людей представляют оставшиеся в почве тяжелые металлы. Процесс остекловывания решает проблему удаления тяжелых металлов и даже их утилизации весьма оригинальным способом. При остекло-вывании на участке загрязненная почва нагревается до температуры около 1600°С. При этом тяжелые металлы инкапсулируются в стекловидные структуры соединений силиката и становятся практически безвредными, так как, во-первых, они находятся в соединениях, а, во-вторых, заключаются в стекловидную оболочку. Органические вещества при этом сжигаются.
Восстановление металлов высокотемпературной плазмой. Это — термический процесс, который извлекает загрязнения из твердых веществ и почвы в виде металлических и органических газов. Органические газы можно сжигать как топливо, а металлические могут быть восстановлены и рециклированы. Этот и предыдущий процессы, разумеется, очень дороги, и вопрос об их применении каждый раз должен решаться в конкретных обстоятельствах, связанных либо с ценой на восстанавливаемый участок, либо со стоимостью извлекаемых и рециклируемых металлов.
Фитообработка. Значительно более дешев и легок в применении процесс культивации специальных растений, способных забирать корнями или листвой специфические загрязнения и снижать их концентрацию в почве. Сами растения необходимо периодически скашивать и убирать с участка.
Почвенная паровая экстракция. Летучие органические составляющие удаляются из почвы на участке почвенной паровой экстракции с помощью паровых экстракционных скважин. Иногда процесс осуществляется в комбинации со скважинами для инжекции в почву воздуха, с целью отгонки и смьюа загрязнений воздушным потоком. После чего производится дальнейшая обработка.
Экстракция растворителями. Иногда для рекультивации почвы, загрязненной однородными по составу веществами, бывает достаточно правильно подобрать растворитель. При этом органические загрязнения растворяются избирательно и затем удаляются из отходов. Растворители меняют в зависимости от обрабатываемых отходов.
Термическая десорбция. Отходы нагревают в контролируемой обстановке до рабочей температуры, обычно менее 550°С. При таком нагреве органические соединения улетучиваются из почвы. Летучие загрязнения необходимо собирать и подвергать дальнейшей обработке.
РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ
В 1896 г. Антуан Беккерель обнаружил, что фотопластинка, лежащая рядом с кусочком соединения урана, оказалась засвеченной. Так была открыта радиоактивность. Со временем заметили, что люди, экспериментировавшие с радиоактивными элементами, рано умирают от рака, лейкемии и других болезней. Радиация разрушает живые клетки, вызывает необратимые изменения в организмах, порождая мутации— генетические уродства.
Тем не менее сегодня невозможно представить какую-либо отрасль человеческой деятельности без применения радиоактивных материалов. В промышленности — атомная энергетика, в медицине — лечение и диагностирование, в геологии и биологии — радиоуглеродный анализ. Возникает проблема ликвидации радиоактивных отходов.
Некоторые же предприятия не заботятся даже об элементарной изоляции смертоносных отходов. Например, слаборадиоактивные отходы перерабатывающего завода в Селлафилде (Великобритания) сливаются через трубу прямо в Ирландское море, которое за короткий срок поставило печальный рекорд по степени радиоактивного загрязнения среди водных бассейнов мира. Высокий процент больных раком среди жителей побережья, по мнению специалистов, обусловлен плутонием, который осаждается в окрестностях на поверхность земли. Власти Ирландии требуют закрытия завода, но он дает астрономические доходы.
ПРИРОДНЫЙ И ТЕХНОГЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН
На территории Свердловской области радиационный фон обусловлен геологическими особенностями региона и определяется содержанием естественных радионуклидов (238U, 232Th и 40К) в почвах и горных породах. На территории области сосредоточено более 1000 локальных скоплений урановой, ториевой и уран-ториевой минерализации, 350 водоисточников с повышенной концентрацией естественных радионуклидов.
Большая часть территории области расположена в пределах радоноопасных зон, мощность экспозиционной дозы (МЭД) составляет 6—12 мкР/ч. Для Мурзинско-Камышевской зоны при среднем фоне 12 мкР/ч в пределах Адуевского гранитного массива МЭД достигает значений 18— 20 мкР/ч. Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения составляет: в Екатеринбурге — 8—20 мкР/ч, Нижнем Тагиле — 6—9 мкР/ч, Каменск-Уральском — 6—20 мкР/ ч, Первоуральске — 5—7мкР/ч, Ревде — 3—5 мкР/ч.
Спецификой формирования доз облучения населения Свердловской области от естественных источников радиации является высокий вклад 232Rn (торона). Средняя годовая эффективная доза облучения от торона (1 мЭв) более чем на порядок превышает среднемировую (0,07 мЭв/год).
Определенную потенциальную радиоэкологическую опасность представляют многочисленные техногенные образования урановой и ториевой природы Свердловской области. Попадая в технологические циклы, они десятилетиями концентрировались. Их переработка может привести к росту дозовых нагрузок населения и выпуску продукции с повышенным содержанием радионуклидов.
Кроме того, существенным источником формирования дозы облучения населения являются медицинские рентгеновские диагностические процедуры и дозовые нагрузки производственного персонала.
В целом доза облучения населения Свердловской области от природного и техногенного радиационного фона составляет 70% суммарной дозы от всех источников ионизирующего облучения (8500 чел.-Зв — коллективная доза, 1,8 мЗв — средняя годовая эффективная доза на одного жителя).
РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. Помимо естественной геологической среды, радиоэкологическую обстановку на территории Свердловской области формируют также последствия аварий 1957 г. на производственном объединении «Маяк» и 1967 г., когда произошел ветровой перенос радионуклидов с обнажившихся вследствие засухи берегов оз. Карачай в Челябинской области. Сброс радиоактивных веществ в р. Теча предприятиями поселков Озерный, Костоусово и Двуреченска (переработка минерального сырья с высоким содежанием ЕРН), Красноуфимского филиала комбината «Победа», Белояр-ской АЭС, предприятий г. Лесного и Новоуральска продолжался с 1949—1964 гг. Имели также место аэрозольные выбросы Белоярской АЭС и техногенное загрязнение продуктами переработки отходов ядерной индустрии. Кроме того, в области более 1500 объектов используют источники ионизирующего излучения в своей технологии, включая медицинскую. Немаловажный фактор и глобальные атмосферные выпадения, имевшие место на всей территории России.
Радиационная обстановка на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа определяется остаточным радиоактивным загрязнением по. 90Sr. Плотность загрязнения по 90Sr в 1995 г. составляла 0,2—1,6 Ки/км2. Пятна с аномально высокими плотностями загрязнения обнаружены севернее оз. Тыгиш (5,1—5,2 Ки/км2) и на территории г. Каменск-Уральский (6,9 Ки/км ). Мощность экспозиционной дозы на территории Каменского и Богдановического районов составляет 7,5—8,5 мкР/ч. Среднегодовая бета-активность атмосферных выпадений составила 1,1 Бк/м2сут, то есть на уровне средней по региону, а максимальное значение 11,2 Бк/м2сут отмечено в г. Тавде. Средняя за год плотность выпадений по 137Cs —1,5 Бк/м2мес, по 90Sr —1,1 Бк/м2мес. Дополнительная индивидуальная годовая эффективная доза облучения жителей на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа за счет остаточного радиоактивного загрязнения местности и повышенного содержания 90Sr в продуктах питания не превышала 0,1 мЗв, однако это в 2 раза выше, чем в среднем для области.
Район Белоярской атомной станции (БАЭС) не имеет существенных отличий в радиоактивном загрязнении от Уральского региона. Доля радиационного воздействия БАЭС на все население Свердловской области не превышает 0,03% (3,3 чел.-Зв против 12120 чел.-Зв). Аналогичная ситуация в гг. Новоуральске и Лесном.
Таким образом, основной вклад в дозовую нагрузку населения области вносят:
· естественные радионуклиды в почвах, стройматериалах, радон в воздухе жилых помещений, в воде — около 70% суммарной дозы (8500 чел.-Зв — коллективная доза);
· облучение от медицинских и рентгеновских процедур — около 30% (3200 чел-Зв).
· С учетом всех дозообразующих факторов коллективная доза облучения населения области в 1995 г. составила 12120 чел.-Зв, что может в прогнозе жизни двух поколений дать 140 дополнительных смертей от онкологических заболеваний и 56 случаев генетических эффектов. Средняя годовая эффективная доза облучения на одного жителя области составляет 2,8—3,2 мЗв.
· Усредненные данные не гарантируют радиационного благополучия отдельных территорий. Кроме того, имеются и факторы потенциальной опасности радиационного загрязнения, выражающиеся в высокой концентрации предприятий ядерного топливного цикла, наличии промышленных энергетических и исследовательских реакторов, их эксплуатации, имевших место аварийных и чрезвычайных ситуаций, проведении ядерных взрывов в военных и хозяйственных целях. В связи с этим в области наблюдается:
· накопление радиоактивных отходов (РАО), делящихся материалов (ДМ) и связанная с ними возможность крупномасштабного загрязнения окружающей природной среды;
· временное хранение и захоронение РАО;
· потенциальная опасность ядерного топливного цикла (БАЭС и СФНИКИЭТ (г. Заречный), Уральский электрохимический комбинат (г. Новоуральск), комбинат «Электрохимприбор» (Лесной), ряд предприятий Челябинской области);
· перевозка по территории области радиоактивных веществ (РВ), РАО и отработанного ядерного топлива (ОЯТ);
· потенциальная опасность демонтажа ядерных боеголовок;
· загрязнение поверхностных и подземных вод и почв;
· радиоактивное загрязнение территорий крупных городов области.
РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. После нескольких лет работы реактора значительная часть 235U распадается на другие радиоактивные элементы, и топливо нуждается в замене. В момент удаления из реактора топливо в высшей степени радиоактивно. При хранении под водой в течение некоторого времени многие радиоактивные элементы с коротким периодом жизни превращаются в стабильные, и твэлы (тепловыделяющие элементы) становятся значительно менее радиоактивными. Процесс выдержки отработанных твэлов для снижения их радиоактивности называется охлаждением. После охлаждения отработанное топливо (твэлы) химически перерабатывается для разделения оставшегося 235U, накопленного 239Pu и радиоактивных отходов. Отходы представляют собой высоко радиоактивную жидкость, которая хранится в стальных резервуарах с двойными стенками из нержавеющей стали.
Резервуары окружают метровым слоем бетона. Безопасное хранение этих отходов должно быть обеспечено в течение многих тысяч лет. Как считают специалисты, минимум 20 лет отходы необходимо охлаждать. За это время большая часть радиоактивных элементов подвергнется распаду.
Радиоактивные отходы низкого уровня. Это — использованные защитная одежда, обувь, упаковки от более радиоактивных веществ и т.д.
Как правило, они хоронятся в хранилищах для радиоактивных отходов. Рабочим, когда они имеют дело с радиоактивными отходами низкого уровня, необходимо пользоваться защитными комбинезонами, резиновыми перчатками и — здравым смыслом.
Отходы среднего уровня. Они в 1000 раз более радиоактивны, чем отходы низкого уровня. Поступают большей частью от ядерных реакторов и представляют собой металлические емкости, которые содержали ядерное топливо, части металлических конструкций, используемых в реакторах. В настоящее время отходы среднего уровня образуются во многих регионах страны, и там же производится их захоронение. Целесообразно было бы построить для этих отходов хранилища, где они будут захоронены навсегда. Эти хранилища скорее всего будут под землей, возможно, под морским дном. Отходы перед захоронением будут запечатаны в металлические контейнеры.
Отходы высокого уровня. Это очень концентрированные отходы, поступающие от переработки топливных стержней ядерных реакторов. При радиоактивном распаде они выделяют тепло и должны хранится в условиях, обеспечивающих постоянный отвод тепла, по крайней мере 50 лет. После этого, по мнению специалистов, их необходимо будет превратить в стеклянные блоки, запечатать в металлические контейнеры и захоронить, вероятно, в подземных пустотах. По сравнению с историей человечества, они будут радиоактивными всегда. Производя отходы высокого уровня, мы в качестве побочного продукта создаем еще большое количество отходов среднего уровня.
Сейчас рассматриваются разные способы избавления от отходов:
· превращение жидкостей в инертные твердые вещества (керамику) для захоронения в глубоких геологических горизонтах;
· хранение слабо- и среднеактивных отходов в старых рудниках, соляных копях;
· высокоактивные отходы должны содержаться в твердом виде — в остеклованных блоках или в небольших количествах в бетонных и битумных блоках.
Что может быть причиной нарушения их герметичности? Главная проблема — вода, которая может быть причиной коррозии почти всех металлов. Некоторые горные породы довольно легко пропускают воду. В этом случае металл начинает корродировать, контейнеры теряют герметичность и пропускают радиоактивные вещества. Если вода поднимается на поверхность, опасность увеличивается.
Движение воды через горные породы зависит от двух факторов: пористости породы и гидравлического градиента.
Пористость — это мера расстояния между микроскопическими зернами, из которых состоит порода. Породы с большими расстояниями между зернами (высокая пористость) склонны довольно легко пропускать воду. Также легко пропускают водные потоки и породы с множеством трещин и сдвигов.
Гидравлический градиент — это разность по высоте между местом поступления воды и местом, куда она поступает. Вода всегда течет вниз по склонам, и чем круче склон, тем быстрее она течет. Хранилище отходов должно быть размещено так, что, если произойдет разгерметизация, вода могла бы унести отходы в нижние слои горных пород дальше от поверхности.
ХРАНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ (РАО) В ОБЛАСТИ.
Региональный пункт захоронения (ЦПЗРО) спецкомбината «РАДОН» в 1995 г. имел регулярное федеральное финансирование и работал без особых осложнений. Производилось захоронение твердых РАО на 80% из Свердловской области (до 6000 Ки). Суммарная активность захороненных РАО — 139000 Ки. Радиационная обстановка вокруг ЦПЗРО контролировалась службой пункта и ОблЦСЭН Гамма-каротаж 16 контрольных скважин, активность проб стоков после стирки спецодежды, проб снега и растительности не превышал фоновых значений. Гамма-фон по периметру «грязной» зоны находился в пределах 8—13 мкР/час. Радиационная обстановка в районе ЦПЗРО, который входит в 100-километровую зону БАЭС, находится на уровне всей зоны.
Пункт захоронения РАО Ключевского завода ферросплавов (п. Двуреченск) проводит захоронение отходов в виде торий- и ураносодержащих шлаков в 3 км от поселка. В 1995 г. завершена засыпка первой траншеи с РАО. Влияние на окружающую среду заметно только за счет внешнего гамма-излучения на расстоянии до 60 м от периметра. Вокруг пункта захоронения оформлена санитарно-защитная зона. Суммарная активность захороненных РАО — 1,1 Ки, гамма-фон — 13 мкР/ч.
Склады монацитового концентрата в Красноуфимском районе (бывший филиал комбината «Победа») содержат на хранении более 80 тыс. т. монацитового песка со средним содержанием ThO2 порядка 5%. Влияние объекта на окружающую среду идет за счет внешнего гамма-излучения. На расстоянии 250-300 м от заграждения гамма-излучение снижается до фоновых значений. Склады монацитового песка в случае чрезвычайных ситуаций и стихийных бедствий потенциально опасны.
Хранилища твердых и жидких отходов на Белоярской АЭС работают в нормальном режиме, но с учетом возможного снятия с эксплуатации 1 и 2 блоков АЭС, необходимо их расширение или строительство нового хранилища.
Особую тревогу для окружающей среды и населения вызывают бассейны выдержки отработанных твэлов, требующие капитальных затрат на поддержание их эксплуатационных характеристик.
ГАЗОВЫЕ ВЫБРОСЫ
Парниковый эффект, озоновые дыры, кислые дожди, пораженные леса, смог — все это понятия, которые однозначно характеризуют нарушение среды обитания. Эти отклонения основаны на сложных биохимических, физических и физико-химических процессах, вызванных многочисленными антропогенными источниками выбросов.
Несмотря на значительные усилия и частичный успех, разработка решений по первичной охране окружающей среды, то есть концепции экологически чистых технологических процессов не могут быть решены в необходимой степени за короткое время. Вторичные природоохранные мероприятия, а именно очистка отходящих газов и воздуха в целях снижения твердых, парообразных и газообразных вредных компонентов, по-прежнему не утратили своего значения. Однако следует отметить, что эффективность их по разным причинам не очень высока. За период с 1989 по 1994 г в Свердловской области масса выбросов загрязняющих веществ как суммарная, так и по основным загрязняющим веществам имеет тенденцию к снижению. Валовой выброс загрязняющих веществ за 5 лет снизился более, чем на 40%. Это ли не прекрасно! Причем пылевые выбросы в атмосферу сократились практически на 55%, а газообразные на 39%. Однако все это сокращение связано, в основном, с падением производства.
Воздухоохранные мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ (1995 г.)
В 1994 году на предприятиях области улавливалось 10,1 млн. т загрязняющих веществ, из них утилизировано 4,88 млн. т. Степень улавливания загрязняющих веществ по области в целом составила 86,56%. Самая низкая степень улавливания на предприятиях топливной отрасли — 6,21%.
Мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу области были выполнены на 83 предприятиях. Выбросы за 1995 год снижены на 21 тыс. т. Какие же мероприятия были проведены?
В основном это:
· повышение эффективности существующих установок газоочистки (УГО) предприятий Верхнего Тагила, Серова, Качканара — 2253 т;
· наладка и ремонт УГО в Артемовске, Сухом Логе, НТМК — 1773,1 т;
· монтаж новых УГО в Серове, Каменск-Уральском, Сухом Логу, Первоуральске, Асбесте — 899,6;
· реконструкция УГО в Ревде, Полевском, Каменск-Уральском, Екатеринбурге, Нижнем Тагиле — 350,1 т;
· перевод систем отопления с мазута на газ в Реже, Серове, Красноуральске — 1103,4 т)
· изменение технологии в Красноуральске, Полевском, Екатеринбурге — 13674,7 т;
· закрытие источника загрязнений в Асбесте, Каменск-Уральском — 529,4 т.
Очистка отходящих газов и воздуха. Для очистки газов применяют: электрическую очистку, механические пылеулавливатели, процессы абсорбции и хемосорбции, сжигание, адсобцию и катализ.
Электрическая очистка газа основана на принципе поляризации твердых частиц, содержащихся в газе или воздухе. Под действием электричества создается электромагнитное поле. Частицы поляризуются, притягиваются к одному из электродов и скапливаются на его поверхности. Периодически образовывающийся налет удаляется. Применяется на предприятиях цветной и черной металлургии, химической и целлюлозно-бумажной промышленности, промышленности строительных материалов, стекольных заводов в топливно-энергетическом хозяйстве: для очистки обжиговых и отходящих газов из печей, конвертеров домен любых видов, сушилок, электролитных и стеклоплавильных ванн, любых газов термических процессов, отходящего воздуха или газов от источников пыли на цементных заводах.
Механические пылеуловители включают в себя: центробежные сепараторы (циклоны, мультициклоны), тканевые фильтры, грануляторные фильтры (фильтр с завихряющими, насыпными слоями).
Циклоны, мультициклоны применяются для очистки полезных и отходящих газов от пыли в сталелитейной, металлургической и химической промышленности, таких как дымовые газы, агломерационные газы, печные газы и т.д.
Очистка газа при выплавке алюминия.
Тканевые фильтры: очистка от пыли отходящих газов и воздуха помещений на литейных металлургических заводах, электростанциях и мусоросжигательных установках.
Грануляторные фильтры: очистка от пыли отходящего воздуха из клинкерных охладителей на цементных заводах, отходящих газов из вращающихся и шахтных печей, предприятий по добыче и переработке нерудных полезных ископаемых и почв, а также дымовых газов, отходящих газов агломерационных фабрик.
Абсорбция и хемосорбция. Процессы абсорбции и хемосорбции применяются в скрубберах, распылительных абсорберах, реакторах с циркулирующим кипящим слоем. При этом используются методы мокрой очистки путем промывки, абсорбции и реакция для удаления агрессивных газов с жидкостями, прежде всего в химической промышленности, на металлургических заводах, электростанциях и мусоросжигательных заводах. Полусухие методы, основанные на реакции агрессивных газов (S02, НС1, HF) с суспензиями, с образованием твердых продуктов реакции, используются на электростанциях и мусоросжигательных заводах (распылительные абсорберы). Сухие методы, в качестве циркуляционных процессов в реакторе с циркулирующим кипящим слоем с порошковым абсорбентом, для удаления агрессивных газов из отходящих газов алюминиевой, химической промышленности, промышленности строительных материалов, электростанций и мусоросжигательных заводов. Удаление из газов ртути и других вредных компонентов с помощью специально пропитанного активированного угля.
Очистка отходящих газов путем сжигания применяется для отходящих нефтехимических предприятий, сжигания газов, содержащих хлорпроизводные углеводороды с регенерацией, совместного сжигания отходящих газов и жидких остатков.
Очистка газов путем адсорбции и катализа для удаления растворителей, органических и неорганических сернистых соединений, а также других газо- или парообразных агрессивных веществ из отходящего воздуха и газов путем адсорбции на активированном угле. Удаление H2S и S02 из отходящих газов путем катализа на алюминиевоокисных катализаторах (А120з) для получения товарной серы. Каталитическое восстановление оксидов азота в дымовых газах с целью снижения содержания NO2. Каталитическое окисление диоксинов и фуранов. Удаление вредных компонентов (диоксинов, фуранов, ртути и тяжелых металлов в газообразном виде) на буроугольном коксе или активированном угле методом адсорбции. Очистка отходящих газов от S02 (например, в пигментной промышленности) путем каталитического окисления до SO2 и получения серной кислоты.
Снижение количества газовых выбросов. Одним из очевидных способов снижения количества газов от электростанций является меньшее потребление электричества. Самый дешевый и легкий способ снижения количества используемой энергии для обогрева дома, это изоляция вашего дома и избавление от сквозняков. Изоляция чердаков, утепление дверей и окон, подбор тяжелых, подбитых штор на окна могут окупить себя в течение двух лет низкими ценами на оплату обогрева. Экономия денег — это только одна польза. Потребление меньших количеств энергии экономит топливо, которое не может быть восполнено и снижает загрязнение воздуха от сжигания угля и нефти.
Не менее важным методов является реконструкция действующих предприятий и установок газоочистки (УГО). В некоторых случаях полезной бывает даже ликвидация источников загрязнения.
ЛИКВИДАЦИЯ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ
Утеплительные меры не спасают от. вредных выбросов, но диоксид серы, перед тем как выбрасывать его в воздух, можно удалять из отработанного газа. В Германии с использованием аммония диоксид серы превращают в удобрение — сульфат аммония. Удаление оксидов азота — более трудная задача. В настоящее время разрабатываются технологии сжигания ископаемого топлива при более низких температурах с меньшим образованием оксидов азота.
Нагревание известняка с добавлением воды переводит его в гашеную известь, используется фермерами
для уменьшения кислотности почвы. В Швеции широко применяется известкование озер. Этот метод позволяет поддерживать в озерах низкий уровень кислотности и тем самым жизнедеятельность живых организмов.
В свое время девять европейских стран ставили цель: снизить до 30% количество выброшенного в атмосферу диоксида серы, но остальные не так и не присоединились к ним. Кислотный дождь — очень сложная проблема, и нет никакой уверенности, что потраченные на снижение выбросов диоксида серы миллионы долларов приведут к заметному улучшению состояния водоемов.
ЛИКВИДАЦИЯ ТВЕРДЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
Повсеместно основными методами обезвреживания не утилизируемых промышленных отходов являются термическая обработка и захоронение на промышленных полигонах. Однако основная часть этих отходов складируется временно на промышленных предприятиях, а затем удаляется и подлежит захоронению на специальных полигонах, предназначенных для не утилизируемых промышленных отходов.
Полигоны для твердых промышленных отходов мало чем отличаются от бытовых, за исключением состава отходов. Отходы, как правило, имеют более однородный состав, часто высокотоксичные, требуют дополнительных физико-химических методов разложения.
В Свердловской области зарегистрировано 647 объектов для размещения отходов, в том числе 252 свалки бытовых отходов. Основная часть отходов размещается в хранилищах, не соответствующих нормативным требованиям. Экологическая проблема утилизации, переработки, обезвреживания и размещения промышленных отходов, и особенно токсичных, является бесспорно актуальной, но существующая система устранения отходов несовершенна и влечет за собой новые, не менее сложные проблемы.
Так, в Екатеринбурге часть отходов промышленности вывозятся на полигон «Северный; в окрестностях пос. Красногвардейский, Красный, Зеленый Бор, Садовый на площади 25—30 км2 сосредоточено 5 свалок, в том числе могильник радиоактивных и жидких высокотоксичных отходов. Две свалки принадлежат Уралмашу. В окрестностях пос. Горный Щит две свалки бытовых и промышленных отходов. Одна из них площадью 47,5 га — полигон промышленных и бытовых отходов завода РТИ. На той же территории находятся, к сожалению, садово-огородные товарищества и кооперативы.
Основными видами промышленных отходов, вывозимых для захоронения с РТИ являются: отходы губчатых изделий (1000 т/год), эбонитовых изделий (280 т/год), крошка изоляционной ленты (90 т/год), мешки бумажные (30 т/год), использовавшиеся для транспортировки и хранения компонентов, входящих в рецептуру приготовления резины.
Для размещения отходов горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, черной и цветной металлургии, топливно-энергетического комплекса используются отвалы пустых и вскрышных пород, некондиционных руд, хвостохранилища (отходы обогатительных фабрик), шлаковые отвалы, шламохранилища и шламонакопители предприятий черной и цветной металлургии, золоотвалы ГРЭС. Надо отметить, что в нашей области в 1993 г. отходов угледобычи и обогащения было использовано соответственно 12 млн. м3 (75%) и 0,3 млн. м3 (56%), в основном для засыпки разрезов и карьеров.
Таким образом, кроме прямого воздействия на почвы промышленных выбросов и сбросов, в области интенсивно идет процесс вторичного загрязнения земель в результате вымывания токсичных соединений из отвалов, шламохранилищ и свалок.
Для размещения всех отходов области из землепользования изъято 16534,8 га, в том числе предприятиями цветной металлургии 3147,2 га, предприятиями черной металлургии 6228,3 га, предприятиями топливно-энергетической промышленности 3944 га, предприятиями, производящими стройматериалы, 3215,3 га.
Некоторые отходы содержат материалы, которые особенно опасны для людей. Эти отходы называются особо токсичными или специальными отходами. Точная цифра количества специальных отходов не поддается прямой оценке, однако косвенным образом она оценивается как 1/10 объема создаваемых ежегодно токсичных промышленных отходов.
Часть из наиболее опасных отходов разрушается в специальных печах. Вещества, которые сжигаются, включают сложные соединения углерода, водорода и одного или более галоидных соединений (хлора, фтора, йода и брома). Эти химикаты поступают из пестицидов, пластмасс и медицинских препаратов, а также из различных растворителей для обезжиривания и сухой химчистки.
Процесс сжигания очень дорог и используется только для наиболее опасных отходов. Свалка, по-прежнему, самый дешевый способ захоронения отходов и используется для многих опасных отходов, таких как асбест, кислотные и щелочные отстой отходов тяжелых металлов, химикаты из пластмассовой промышленности и отходы масел. Лишь очень немногие свалки специализируются для опасных отходов, и они тщательно контролируются для уменьшения опасности загрязнения. Например, отходы многих тяжелых металлов выбрасываются в виде осадка нерастворенных солей. Если на ту же землю вылить кислоты, то они могут сформировать растворимые соли тяжелых металлов, которые могут отравить местные источники. Прежде всего на карте должно быть отмечено точное положение всех отходов, и выброс на свалке должен тщательно контролироваться.
ЛИКВИДАЦИЯ ЖИДКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
Предприятия или, не утруждая себя очисткой, сливают промышленные стоки в водоемы (311 промышленных предприятий сливают свои стоки в р. Исеть), или, после предварительной физико-химической очистки,— в канализационную сеть, а там они подвергаются той же обработке, что и коммунальные стоки.
Часть предприятий области имеет оборотные циклы водоснабжения, что позволяет повторно использовать очищенные промышленные стоки, но, к сожалению, они пока не делают «погоду». Об использовании оборотных циклов водоснабжения мы поговорим в следующей главе.
Для высокотоксичных промышленных стоков применяются скважины. Требования к подобным скважинам и к грунту очень строгие. Однако отсутствие подобных полигонов по захоронению высокотоксичных отходов (I и II класса опасности) усугубляет экологическую обстановку области. Неблагоприятная обстановка сложилась с размещением и хранением отходов гальванического производства, всего накоплено в хранилищах предприятий 71388 т.
Промышленные предприятия области эксплуатируют 167 очистных сооружений механической очистки (проектной мощностью 379 млн. м3 в год, фактическим поступлением — 210 млн. м3) и 38 очистных сооружений физико-химической очистки (проектной мощностью 90,0 млн. м в год, фактическим поступлением — 40,0 млн. м ). Сброс производственных, ливневых сточных вод, шахтно-рудничных, коллекторно-дренажных вод после данных очистных сооружений осуществляется в поверхностные водные объекты. Нормативно-очищенные воды сбрасываются после 26 сооружений механической очистки (проектной мощностью 72 млн. м3 в год, фактическим поступлением — 47 млн. м3) и 3 сооружений физико-химической очистки (проектной мощностью 25 млн. м3 в год, фактическим поступлением 16 млн. м3). Основными причинами неудовлетворительной работы механических и физико-химических очистных сооружений является превышение концентраций загрязняющих веществ в сточных водах, поступающих на очистку; несоответствие технологии очистки составу подаваемых сточных вод; сезонная перегрузка по объему поступающих сточных вод; неудовлетворительная эксплуатация очистных сооружений.
Наряду с неудовлетворительной работой очистных сооружений и неконтролируемым сбросом стоков, угрозу окружающей среде представляют шламонакопители. В области построено 146 шламонакопителей, прудов-отстойников токсичных вод с суммарным объемом 900 млн. м3 с площадью зеркала 141,2 км2.
Наиболее крупные шламонакопители:
· хвостохранилище Качканарского ГОК,
· золоотвалы Рефтинской и
· золоотвалы Верхнетагильской ГРЭС. А самые токсичные:
· шламонакопители «Хромпика» (г. Первоуральск), содержащие хром шестивалентный;
· Сорьинский шламонакопитель (г. Красноуральск), содержащий 10 млн. м3 загрязненных фтором, мышьяком и медью стоки;
· шламонакопитель «Уралхимпласта» (г. Нижний Тагил) с высоким содержанием органических веществ.
Для улучшения качества сбрасываемых сточных вод и уменьшения их объема предусматривается строительство новых, реконструкция действующих очистных сооружений, а также ввод в эксплуатацию систем оборотного и повторного водоснабжения.
Предприятия должны очищать отработанную воду до стандартов, установленных местными водоохранными службами, которые контролируют качество водоемов.
Водоохранные службы редко преследуют предприятия за загрязнение рек. Когда же они это делают, штрафы обычно незначительны. Однако угроза судебного разбирательства и привлечение внимания общественности часто играет положительную роль, заставляя предприятия снижать уровень загрязнения воды.
Часто предприятия, не имеющие своих очистных сооружений, особенно в центральных частях населенных пунктов, спускают отработанные воды в канализацию, на очистные сооружения. Естественно, они должны оплачивать эти услуги в соответствии с объемом и степенью загрязнения отходов, поэтому зачастую значительно выгоднее сбрасывать часть отходов с целью снижения расходов.
Частичная обработка стоков включает:
· нейтрализацию кислот и щелочей;
· поглощение тяжелых металлов и сбор их в твердом отстое;
· отделение нефти и жиров от воды;
· отстаивание загрязненных твердых веществ в воде. Все эти процессы и полная обработка отработанной воды могут произвести шламовые отходы, обычно выбрасываемые на свалки.
Неэтилированный бензин — это бензин без тетра-этилсвинца. Европа первой осуществила переход на неэтилированный бензин. Сначала бензин без тетраэтилсвинца был дороже; шли слухи, что при использовании этого бензина автомобили теряют эксплуатационные характеристики. Водители не были уверены, могут ли их автомобили работать на неэтилированном бензине. Уверенности не было даже у специалистов. Оказалось, что многим автомобилям необходимо лишь небольшое приспособление к двигателю. Сейчас в Европе ситуация прояснилась Все автомобили, произведенные с октября 1990 года, могут заправляться неэтилированным бензином
Каталитический конвертер. Каталитический конвертер — это коробка, вставленная в выхлопную систему автомобиля Она содержит катализатор, сделанный из драгоценных металлов (сейчас прорабатываются конструкции без драгоценных металлов) Катализатор превращает опасные оксиды азота в безвредный азот, а угарный газ в углекислый. Не сгоревшие при работе двигателя углеводороды превращаются в углекислый газ и воду.
Задачи области в снижении выбросов от стационарных и передвижных источников состоят в следующем:
1) Обновление пылегазоочистного оборудования.
2) Оснащение наиболее крупных источников выбросов системами мониторинга (пыль, S02, СО, NOg).
3) Внедрение автогенных процессов на предприятиях медной промышленности.
4) Газификация котельных.
5) Использование газа в качестве топлива для автотранспорта
6) Внедрение нейтрализаторов отработанных газов на автотранспорте Использование неэтилированного бензина.
7) Подавление оксидов азота в выбросах ТЭЦ.
8) Ликвидация мартеновских печей.
ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ
Количество воды, необходимое для одного жителя в сутки, зависит от климата местности, культурного уровня населения, степени благоустройства города и жилого фонда. Последний фактор является определяющим. На его основе разработаны «Нормы водопотребления». В указанные нормы входит расход воды в квартирах, предприятиями культурно-бытового, коммунального обслуживания и общественного питания. В некоторых городах развитие водопровода позволяет обеспечить высокие нормы водопотребления (Москва — 500 л/сут., Санкт-Петербург — 400 л/сут.). Считается, что норма водопотребления 500 л/сут. является максимальной. Однако даже в развитых странах, например, в Великобритании, на каждого человека приходится в среднем 120 литров очищенной водопроводной воды в день.
В Свердловской области удельное потребление воды на одного человека (в 1996 году этот показатель превысил 300 литров в сутки) считается большим. В Екатеринбурге общее водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды составляет 600 тыс. м3/сутки, из них 150 тыс. м3/сутки забирается из Верх-Исетского пруда, то есть около 450 литров на человека в сутки (правда, не такой чистой, как в Великобритании).
Централизованное водоснабжение позволяет резко поднять уровень санитарной культуры населения, способствует уменьшению заболеваемости при бесперебойной подаче достаточного количества воды определенного качества.
Нарушение тех или иных санитарных правил при организации водоснабжения и в процессе эксплуатации водопровода влечет за собой санитарное неблагополучие вплоть до настоящих катастроф.
В По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно в мире из-за низкого качества питьевой Вводы умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Это дало основание назвать проблему снабжения доброкачественной водой в достаточном- количестве проблемой номер один.
В рассматривая потребление воды, не следует забывать, что вся эта вода через небольшой промежуток времени становится бытовыми стоками. А если еще добавить потребление воды энергетическими станциями, заводами, учреждениями и магазинами, то общее использование воды становится значительно выше (рис. 17). Более половины воды используется промышленностью. Так, суммарный забор воды в 1996 году в Свердловской области составил 2,19 млрд.м3/год. Из общего объема забранной воды использовано, к сожалению, только 1,74 млрд.м /год, 57% израсходовано на производственные нужды, 31% на хозяйственно-питьевые, 2% на орошение и сельскохозяйственное водоснабжение, 10% — прочие.
Объем же сточных вод, сбрасываемых в водные объекты Свердловской области, составляет 1,85 млрд.м3/год, то есть почти столько же, сколько забрано.
Потребление воды в нашей стране и Уральском регионе нарастает, а вместе с ним будет расти объем стоков.
Возрастающее потребление воды означает, что:
· проблема обеспечения водой промышленных городов, встанет уже в начале следующего столетия;
· необходимо получить доступ к большему количеству воды, для чего надо построить больше водохранилищ в незагрязненных районах;
· будет производиться больше нечистот, которые должны обрабатываться перед сбросом в реки, что приведет к большим расходам на расширение и реконструкцию очистных сооружений.
ПИТЬЕВАЯ ВОДА.
Стоки в первую очередь влияют на качество питьевой воды. Вода же исключительно важна для человеческой, а равно и для всей животной и растительной жизни. Способов для воспроизводства воды не существует, не существует также и заменителей воды, поэтому необходимо обращаться с самым ценным природным ресурсом с величайшей осторожностью. В то же время запасы воды на Земле неисчерпаемы для всех практических нужд, и ни одна капля воды не исчезает в круговороте природы. Тем не менее проблема снабжения питьевой водой в нужных количествах и необходимого качества постоянно усложняется. В то время как свежая природная вода подвергается все возрастающему загрязнению, потребности в водопроводной воде постоянно возрастают, требуя приложения все больших усилий для превращения сырой воды в питьевую.
Огромное значение воды и важность проблем, связанных с ее загрязнением, ни у кого не вызывают сомнений. Причины загрязнения воды столь же многочисленны, как сами загрязняющие вещества, — от сельскохозяйственных стоков до неправильного сброса отработанного моторного масла. Независимые экспертные службы разных стран установили, что до двух третей всех видов раковых заболеваний могут быть связаны с этими токсичными веществами, растворенными в воде. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, вода может содержать до 13 тысяч потенциально токсичных веществ. Самые опасные из них — соли тяжелых металлов, содержание которых даже в малой дозе способно вызвать заболевания почек, печени, онкологические заболевания и врожденные аномалии. В большинстве случаев питьевая вода получается из обычной водопроводной системы и фильтруется с целью удаления элементов, ухудшающих вкус и запах. В последнее время повышенное внимание было привлечено к опасности загрязнения воды соединениями свинца. Было установлено, что любой уровень содержания свинца в питьевой воде вреден для нашего здоровья, соединения свинца наносят постоянный и непоправимый ущерб нервной системе детей, что приводит к отклонениям в умственном развитии. Пестициды являются одними из наиболее вредных органических веществ, их применение значительно возросло на протяжении последних двадцати пяти лет. Также хлор, который добавляется в воду для уничтожения бактерий, является фактором, приведшим к резкому увеличению раковых заболеваний за прошедшее столетие.
Сами того не сознавая, мы подвергаемся воздействию сотен веществ одновременно, получая их вместе с питьевой водой. Начиная с винилхлорида, который попадает в воду из водопроводных труб, до цианида, который используется в горнодобывающей промышленности, таков спектр токсичных веществ, о которых не было известно ранее.
ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Питьевое водоснабжение населения области крайне неудовлетворительно по качеству потребляемой воды. В настоящее время более 60% населения области потребляет питьевую воду, не соответствующую гигиеническим нормативам.
Неудовлетворительное качество питьевой воды обусловлено как техногенными, так и природными факторами — в ряде источников водоснабжения северо-восточных районов области отмечается превышение ПДК по брому и бору в несколько раз. Местный гидрохимический фон обусловливает в реках области высокие концентрации марганца и железа общего.
Вместе с тем в области имеет место забор воды из поверхностных источников и подача ее потребителям без очистки и соответствующих условий обеззараживания в гг. Верхней Туре, Кировграде, Кушве, Нижнем Тагиле, Первоуральске и др. Этот факт предопределяет нестандартное качество питьевой воды и периодическое возникновение в данных населенных пунктах вспышек острых кишечных инфекций. Так, заболеваемость по таким водным инфекциям, как дизентерия Флекснера, вирусный гепатит А, держится на высоком уровне в Асбесте, Верхней Салде, Кировграде, Кушве, Нижнем Тагиле и др.
Практически вся поступающая к нам под напором вода сотни раз пересекает текущую во все стороны канализацию. А во время так называемого гашения напора, когда давление в сетях резко снижается, на прогнивших участках может возникнуть обратный эффект, когда из среды окружения водоема подсасываются коммунальные стоки. Так, в Екатеринбурге вдоль южного берега Верх-Исетского пруда проложена канализация, которой уже более 30 лет и коллектор которой уже прогнил и протекает в питьевой пруд. Периодически, особенно в последнее время, он протекает. Так, аварию в декабре 1995 года не могли ликвидировать два месяца, а весной 1996 года в течение месяца. За эти периоды в водоем поступало соответственно около 70 и 40 тысяч тонн коммунальных стоков.
Более 2,43 миллионов человек потребляют воду, подаваемую централизованными системами водоснабжения, не соответствующую санитарно-гигиеническим требованиям по органолептическим показателям, (цветность, мутность, железо, марганец, хлоридно-натриевый комплекс), 2,1 млн. — санитарно-токсикологическим показателям (тяжелые металлы, хлорорганические соединения, группа азота), более 2,05 млн. чел. — бактериально загрязненную. Почти 1,5 млн. человек подвергаются двойному риску: потребляют питьевую воду с химическими и микробиологическими загрязнениями. Около половины населения области используют для питьевых целей хлорированную воду открытых водоемов. Хлорирование воды приводит к образованию высокотоксичных и канцерогенных веществ — хлорированных углеводородов, количество которых зависит от качества исходной воды водоисточника и технологии водоподготовки.
Качество питьевой воды, подаваемой населению области, не соответствует требованиям действующих норм по следующим основным показателям:
1) наличие веществ, влияющих на органолептические свойства воды (марганец, хлоридно-натриевый комплекс) — 41 территория;
2) наличие веществ, нормируемых по токсикологическому признаку вредности:
· хлорорганические соединения, образующиеся в процессе хлорирования воды (в т.ч. хлороформ) — на 7 территориях;
· тяжелые металлы — свинец, кадмий, суммарное действие металлов (свинец + кадмий + мышьяк) — на 7 территориях;
· азотосодержащая группа (аммиак, нитраты, нитриты) — на 5 территориях;
· кремний — на 4 территориях;
· остаточные количества веществ, используемых в процессе очистки (алюминий) — на 2 территориях;
3) бактериальная загрязненность (ОМЧ, коли-индекс, вирусное загрязнение) — на 18 территориях.
По эпидемиологическому признаку вредности питьевой воды хуже всего в области дела обстоят в Кушве, Алапаевске, Верхней Пышме, Ревде и Екатеринбурге. По токсикологическому — в Кировграде, Алапаевеке, Полевском, Нижнем Тагиле, Екатеринбурге и Верхней Салде. Наиболее неблагополучными городами по питьевому водоснабжению являются: г.г. Екатеринбург, Кировград, Нижний Тагил, Туринск, Алапаевск, Краснотурьинск, Первоуральск, Ревда, Тавда.
ПОДГОТОВКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
После того как очищенные стоки попадут в водоемы, вода становится вполне пригодной для растительной и животной жизни. Однако для употребления в качестве питьевой вода из водоемов и рек требует дополнительной очистки. Посмотрим, что же представляют собой сооружения водоподготовки.
Проблема усложнялась тем, что в отдельные времена года в отдаленных участках водопроводной системы было слишком мало или совсем отсутствовал остаточный хлор; вкус воды явно указывал, что сырая вода города при обработке только хлором содержит органические вещества, формирующие тригалометаны в концентрациях, выше стандартных. Кроме того, давление воды не всегда было достаточным в западных и северных частях системы, в то время как в нижней части города давление наоборот было избыточным.
В течение 70-х годов были выполнены исследования, связанные с проблемами качества воды и давления. К 1982 году была проведена комплексная чистка водопроводной системы, а также установка дополнительных сооружений по хлорированию воды. Кроме того, были намечены к проектированию два очистительных сооружения, система транспортировки воды, хранения и распределения, для того чтобы ввести очистные сооружения в систему с обеспечением необходимого давления. Инженерные работы обеспечили основу для установки очистных сооружений и системы модернизации стоимостью 20,5 миллионов долларов.
В состав системы вошли:
два очистных сооружения, трубопровод для транспортировки сырой воды к очистным сооружениям, две станции контроля и управления подачей воды на очистные сооружения, бетонный резервуар на 20 млн. л для распределения чистой воды, станции усилительных распределительных насосов с резервуарами для обеспечения соответствующего давления в нужных местах системы водообеспечения, система управления и отбора проб и небольшая установка для восстановления электрической энергии системы на клапана, задвижки и пр.
Из этого примера можно увидеть, какой состав оборудования необходим для обеспечения населенного пункта чистой водой, насколько важна проблема этого обеспечения, каких громадных капиталовложений она требует и как относятся к этой проблеме в США. Сравните все это с приведенными ниже данными по нашей области.
В Екатеринбург вода поступает из системы поверхностных водохранилищ: Верх-Исетского, Волчихинского и Верхне-Макаровского. Из них главными являются Волчихинское и Верх-Исетское. В Волчихинское водохранилище поступают шахтные сильно загрязненные сточные воды из г. Дегтярска, сточные воды с водосбора и атмосферные потоки с территории Первоуральского промышленного узла. После этого вода направляется на Главную фильтровальную станцию (ГФС), расположенную на Большеконном полуострове, где происходит ее очистка и обеззараживание, после чего грязная часть (шламовые воды) через отстойник и озеро «Здохня» поступает во второй питьевой водоем — Верх-Исетский пруд. Таким образом, в год, по подсчетам специалистов, во второй питьевой источник поступает до б тыс. тонн взвешенных веществ и загрязнений.
Результаты эколого-микробиологического изучения этого водоема Институтом гигиены труда и профзаболеваний в течение 1993 - 1994 гг. показали, что во всех пробах воды обнаружен стафилококк, лактозоположительные кишечные палочки, периодически появляются вирусы гепатита А. Общее количество бактерий превышает ПДК в 54, а сапрофитных микроорганизмов в 45 раз. К этому следует добавить повсеместное распространение в воде паразитных червей численностью до 40 тыс. экземпляров в 1 м3.
«Питьевая» вода в Екатеринбурге относится к V—VI классам с очень высокой степенью загрязнения. По мнению специалистов, Верх-Исетский пруд должен быть исключен из любых видов пользования, в том числе купания.
Из-за неудовлетворительного состояния водопровода г. Екатеринбурга наблюдается ежегодное увеличение потерь воды. Величина потерь больше, чем объем воды, используемый на горячее водоснабжение г. Екатеринбурга, который составил в 1994 году 53,15 млн. м3/год.
Установлено загрязнение органическими соединениями воды поверхностных и подземных источников водоснабжения (гг. Екатеринбург, Красноуральск, Качканар, Ара-миль, Ивдель и др.).
Качественные характеристики воды поверхностных водоемов и значительного числа эксплуатируемых подземных водоисточников не соответствуют возможностям сооружений водоподготовки из-за значительного исходного содержания органических соединений, железа, марганца, бора, брома, нитратов, аммиака, цветности и др.
После водоподготовки из поверхностных водоемов регистрируется наличие в воде вирусов, повышенных концентраций хлороформа, обладающего влиянием на развитие онкологических заболеваний и неблагоприятных наследственных изменений, остаточных количеств ядохимикатов, солей тяжелых металлов. В 1996 году из водопроводной воды выделен антиген вирусного гепатита в гг. Первоуральске, Асбесте, Нижнем Тагиле, Верхней Пышме, Алапаевске, Ектеринбурге.
В периоды паводков и летом в питьевой воде наблюдаются превышения допустимых норм по остаточному алюминию, железу, марганцу, хлороформу, мутности, цветности, запаху.
ВИДЫ ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ. По конфигурации водопроводная сеть можетбыть кольцевой или разветвленной, тупиковой. Гигиенические преимущества — на стороне кольцевой сети, которая обеспечивает большую надежность и бесперебойность снабжения всех объектов. Кольцевая сеть лучше противостоит действию гидравлических ударов, постоянно промывается непрерывном током воды, поэтому менее загрязняется, чем разветвленная. В тупиковых концах разветвленной системы вода может застаиваться, что влечет за собой образование осадка, являющегося благоприятной средой для размножения микрофлоры: взмучиваясь, он ухудшает орга-нолептические свойства воды.
В качестве материала для водопроводных труб наиболее часто используют чугун, сталь, асбоцемент и железобетон. В последнее время на практике все чаще применяются пластмассовые трубы из полипропилена высокого и низкого давления, стабилизированного полипропилена, полиметилметакрилата.
Перечень новых материалов и реагентов, разрешенных Министерством здравоохранения для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения, имеет раздел, в котором опубликованы материалы, запрещенные для использования при строительстве водопроводов.
Источниками воды для систем хозяйственно-питьевого водоснабжения могут быть поверхностные водные объекты (реки, озера, водохранилища) и запасы подземных вод. Источники водоснабжения находятся под постоянным воздействием различных факторов — природных и антропогенных. На них оказывают влияние метеорологические явления, условия формирования поверхностного или подземного водного потока, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Надежность работы водопровода тем выше, чем более постоянен состав воды источника водоснабжения. С целью предотвращения эпизодического, периодического или систематического действия факторов, ухудшающих качество воды источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, организуются зоны санитарной охраны (ЗСО). Под ЗСО источника водоснабжения понимают специально выделенную территорию, связанную с источником водоснабжения и водозаборными сооружениями.
Зоны санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения устанавливаются в составе трех поясов. Назначение первого пояса (зона строгого режима) заключается в защите места водозабора и водозаборных сооружений от загрязнения и повреждения. Территория первого пояса ЗСО должна быть ограждена, на нее не допускаются посторонние лица, запрещается строительство любых объектов, не связанных с нуждами водопровода.
Основной задачей второго и третьего поясов ЗСО поверхностного водоисточника является ограничение микробного загрязнения в створе водозабора, а для подземных источников — сохранение постоянства природного состава воды в водозаборе, которая в нашей стране, как правило, без обработки используется для питьевых целей.
Для эффективной защиты подземных вод от микробного загрязнения служит второй пояс ЗСО, ограниченный контуром, время движения загрязненного потока от которого до водозабора (скважины) должно быть достаточно для того, чтобы патогенные бактерии и вирусы потеряли жизнеспособность и вирулентность (для грунтовых 400 дней, межпластовых — 200).
В настоящее время в Свердловской области имеется 845 водопроводов. Половина населения области обеспечивается водой от 49 водопроводных систем, забирающих воду из поверхностных источников. Наиболее неблагоприятно обстоят дела в г. Екатеринбурге (из 48 источников не имеют ЗСО — 36), Серовском (из 41 — 9), Шалинском (из 70 — 20), Ирбитском (из 92 — 83), Тугулымском (из 6 — 3), Байкаловском (из 16 — 16) районах.
Основной причиной ухудшения качества питьевой воды ряда территорий области (гг. Екатеринбург, Нижний Тагил, Каменск Уральский, Алапаевск, Краснотурьинск и др.) является отсутствие необходимых условий защиты от загрязнения водоисточников, нарушение технологических режимов эксплуатации сооружений водоподготовки и разводящих сетей, их аварийное состояние.
Нарушения в части защиты водоисточников от загрязнения приводят к подаче воды, опасной для здоровья населения. В поверхностных источниках централизованного водоснабжения, кроме сбрасываемых сточных вод, представляют немаловажную опасность донные отложения.
ОБРАБОТКА ВОДЫ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ. Качество используемых подземных вод Свердловской области в целом соответствует установленным стандартам. Однако для городов Асбест и Серов на отдельных водозаборах требуется дополнительная очистка, деманганация и обеззараживание.
В нашей стране вода из подземных источников часто употребляется без доочистки, в то время как за рубежом из нее удаляется углекислый газ, железо и марганец. Иногда требуется снижение высоких уровней жесткости, высоких концентраций солей, удаление органических и особенно гумусовых веществ, устранение промышленных
и сельскохозяйственных загрязнений (таких как хлорированные углеводороды или пестициды), уничтожение бактерий или других патогенных организмов. Природа и концентрация загрязняющих веществ в сырой воде определяет выбор средств и оборудования для их удаления.
Умягчение. Высокая карбонатная жесткость контролируется осаждением с известковым молоком, реже ионным обменом.
Дезинфекция. Окончательная дезинфекция обработанной воды обычно осуществляется хлором или хлорсодержащими соединениями, такими как диоксид хлора. В последнее время для стерилизации воды получили распрост ранение ультрафиолетовое облучение и озонирование.
Обработка загрязненной воды из подземных источников. Сейчас подземные источники, используемые для питьевой воды, содержат осадочные продукты сельскохозяйственных химикатов, пестицидов, поступающих вместе со стоками с полей, растворителей, хлорированных углеводородов химической промышленности.
Так, Североуральский бассейн подземных вод, в состав которого входит Кальинское месторождение, содержит повышенные концентрации нитритов. Дополнительные методы обработки включают в себя десорбирование, добавку угольной пудры и/или фильтрацию через слой активированного угля.
ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ГРУНТОВЫХ ВОД
Грунтовые воды имеют важное значение для жизнедеятельности всех живых существ. Они питают подземные и поверхностные источники, используются растениями и другими организмами. Загрязнение грунтовых вод может серьезно сказаться на качестве питьевой воды и на жизнедеятельности живых организмов.
Поэтому в развитых странах грунтовым водам придают очень большое значение и разрабатывают новые технологии их очистки.
Воздушная вентиляция — один из самых распространенных способов восстановления грунтовых вод и их очистки. При воздушной вентиляции осуществляют инжекцию воздуха или кислорода в водоносный слой для отгонки или смыва летучих загрязнений. При этом воздушные пузырьки проходят через грунтовые воды и захватываются системой паровой экстракции.
Вся система действует на участке как воздушный де-сорбер. Легкие фракции или летучие загрязнения обычно извлекаются через почву скважинами паровой экстракции и в дальнейшем обрабатываются.
Биологическая очистка на месте часто применяется в комбинации с воздушной вентиляцией. Питательные вещества или источник кислорода (например, воздух) закачиваются под давлением в водоносный слой для повышения интенсивности биологического разложения загрязнений в грунтовых
Обработка пассивными барьерами аналогична обработке химическими барьерами из жидкой глины.
Загрязненная грунтовая вода контактирует с барьером и начинается химическая реакция. Один из типов обработочного барьера — известковый барьер, который повышает рН. Повышение рН эффективно задерживает растворенные металлы в насыщенной зоне. Другой тип пассивного барьера содержит железную начинку, которая дехлорирует хлорные соединения.
При окислении на участке используют соответствующие химические вещества, которые окисляют загрязнения, растворенные в грунтовых водах, превращая их в нерастворимые соединения, которые осаждаются. Применяется при известном составе загрязнений.
Смывание поверхностно-активными веществами (ПАВ) воздействует на жидкие загрязнения, не содержащие воду, повышает растворимость и подвижность загрязнения в воде. Таким образом, эти жидкие загрязнения более легко могут быть подвергнуты разложение в водоносном слое и восстановлены после откачки воды для обработки на поверхности.
ОБРАБОТКА ВОДЫ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ
Так как ресурсы воды хорошего качества из подземных источников ограничены, возникает необходимость привлечения все большего количества воды из поверхностных источников: рек, озер и водохранилищ. Для обработки воды из поверхностных источников необходим значительно более широкий диапазон методов (см. рис. 62), так как они содержат другие многочисленные загрязняющие вещества, часть из которых просто нежелательна, в то время как другие опасны для здоровья. Этими загрязняющими веществами могут быть: мусор, водоросли, планктон, органика, вещества, придающие воде неприятные вкус и запах, соединения тяжелых металлов, бактерии и другие патогенные микроорганизмы.
Мусор удаляется грубыми и тонкими решетками, перемещающимися ленточными решетками или вращающимися барабанными решетками. На этой стадии удаляются также присутствующие в сырой воде водоросли и планктон.
Удаление коллоидных, взвешенных и растворенных загрязняющих веществ осуществляется в несколько этапов. Процесс очистки воды в этих сооружениях обычновключает в себя:
1 — Забор сырой воды.
2 — Камера химического перемешивания.
3 — Реакционная камера.
4 — Камера флоккуляции.
5 — Распределительная камера.
6 — Блок наклонных пластин.
7 — Зона уплотнения отстоя.
8 — Зона сепарации.
9 — Канал выпуска чистой воды.
10 — Насос обратной перекачки отстоя.
11 — Излишний осадок.
Флоккуляция. Взвешенные частицы могут быть удалены из воды путем агломерации в частицы с размерами, достаточными для осаждения под действием силы тяжести. После ввода коагуляторов отталкивающие электрокинетические заряды частиц нейтрализуются, они прилипают друг к другу, и формируется медленно оседающий флоккулированный осадок из небольших по размеру частиц. Если жидкую массу теперь мягко перемешать, контакт между частицами усилится, и они начнут расти в размерах. Этот эффект, называемый флоккуляцией (flocculation — образование хлопьев), значительно ускоряется, если проводится при заранее сформированном флоккулированном осадке, так как сформировавшиеся новые частицы наращиваются на уже осажденные, тем самым рост происходит значительно быстрее.
Фильтрация. Заключительная фильтрация (см. рис. 64) в большинстве случаев выполняется с помощью песочных фильтров в бетонных сооружениях, но иногда используются напорные фильтры, размещенные в стальных или бетонных резервуарах.
Предварительная и попутная дезинфекция с целью разрушения вредных организмов, регулирования вкуса и запаха иногда выполняется совместно с озонированием. Очень часто для предотвращения повторного размножения организмов в обработанной воде водопроводной системы используется последующее хлорирование.
Фильтрация — это наиболее важный этап при очистке любой воды. Однако после некоторого времени работы каждый фильтр должен быть очищен от накопившихся в слое загрязняющих веществ. Это делается с помощью операции обратной промывки. Существенный фактор в успехе обратной промывки — это конструкция основания фильтра. Она должна обеспечивать равномерное распределение по всему поперечному сечению фильтрующего слоя продувочного воздуха и воды, вводимой для обратной промывки.
АВТОНОМНАЯ ВОДОПОДГОТОВКА
Как бы хорошо мы не очистили воду на фильтровальной станции, пройдя путь по системе водопровода до потребителя, она неизбежно загрязнится вновь, особенно в водопроводных системах нашей области, а пожалуй, и всей России.
Вопрос о наилучшем способе обработки водопроводной воды широко дискутируется. Рынок бытовых устройств обработки воды развивается в мире вот уже на протяжении более сорока лет. За последнее десятилетие в развитых странах спрос и интерес потребителей к бытовым устройствам обработки воды с целью улучшения ее вкуса и увеличения полезных свойств, возрос. На сегодняшний день эта отрасль является одной из наиболее быстро развивающихся в Америке, Европе и Японии.
Суть этого метода заключается в том, что вода под напором в водопроводной сети подается на специальную мембрану, представляющую собой спираль. Мембрана пропускает сквозь свои микропоры только молекулы, по размерам сравнимые с молекулами воды. Молекулы примесей, которые, как правило, значительно крупнее молекул воды, смываются водяным потоком в дренаж. Итак, метод обратного осмоса имеет следующие существенные отличия:
· очистка на молекулярном уровне, позволяющая эффективно удалять все нежелательные примеси (до 97% удаления), в том числе растворенные соли тяжелых металлов, чего невозможно добиться другими методами;
· разделение очищаемой воды на два потока: «грязной» воды и подготовленной для питья;
· несмотря на то, что эффективность очистки этим методом близка к дистилляции, очищенная вода остается, в отличие от дистиллированной, насыщенной кислородом, сохраняя свою свежесть.
Помимо мембраны, любая бытовая система имеет еще как минимум две ступени очистки:
· предварительный осадочный фильтр позволяет удалить все взвеси и механические примеси, придающие воде мутность;
·
В основе работы некоторых отечественных фильтров лежит технология подачи воды через трековую мембрану (лавсановая пленка толщиной 10 или 20 микрон с диаметром пор 0,2 или 0,4 микрона с плотностью пор до 3000 миллионов отверстий на 1 см2). Для обеспечения работоспособности фильтра требуется только две емкости: одна для очищаемой воды, вторая — для получения чистой.
В силу того, что питьевая вода в нашем регионе имеет очень низкое качество, необходимы многоуровневые системы, включающие в себя: грубую очистку от железа, марганца, хлора, неприятного запаха и мутности с помощью картриджной Системы; тонкую очистку от всех примесей системами обратного осмоса и бактериологическую очистку ультрафиолетовыми стерилизаторами.
Конструктивное исполнение бытовых фильтров может быть самое различное: от портативных вариантов исполнения, легко умещающихся в дамскую сумочку или кейс, до стационарных систем, требующих специальной установки на кухонную мойку и имеющих свой отдельный кран. Производительность таких «мини-фабрик от 5 до 90 литров в сутки для бытовых и от 0,76 до 27 м .для полупромышленных систем доочистки питьевой воды.
В некоторых системах используется 3—4-х ступенчатые процессы фильтрации (см. рис. 66), объединенные в один узел, производящий качественную питьевую воду. При этом используется различные среды, позволяющие достаточно эффективно удалять различные загрязнения: соединения хлора, свинца, органику и т.д.
Часть
II
. Практикум
Говоря об экологических проблемах, мне бы хотелось показать нерациональное использование природных ресурсов на примере такой задачи:
Предположим, что в городе 1 млн. квартир и из-за неисправности водопроводных кранов за 20 секунд вытекает в среднем 10 капель горячей (60 0С) воды. Рассчитайте, какой объём метана (25 0С, 1 атм.) напрасно сжигается на городских тепловых станциях за год. Условия расчета
:
· объём капли 0,2 мл
· воду нагревают от 10 до 60 0С
· теплота сгорания метана 880 Дж/моль
· на нагрев воды идет 86% выделившегося тепла
· удельная теплоемкость воды 4,2 Дж/г * 0С
Решение:
1.
Рассчитаем объемную скорость воды, вытекающей из одного крана
V
/
t
=2мл:20с=0,1 мл/с;
2.
Тогда во всём городе за 1 с вытекает 0,1 х 106 мл/с;
3.
Объём воды, вытекающей за год (3,15 х 107 с)
V
(воды)
= (0,1 х 106мл/с) х (3,15 х 107с) = 3,15 х 1012мл;
4.
Масса этой воды
m
(воды)
=3,15 х 1012 г; (
r
(воды)
=1 г/мл);
5.
Количество теплоты
Q
, необходимое для нагревания воды от 10 до 60 0С рассчитаем по формуле:
Q
=
C
*
m
(воды)
*(60 0С – 10 0С ), где С – удельная теплоемкость воды;
Q
=6,6
x
1014 Дж;
6.
на нагревание воды идёт 86% теплоты, выделяющейся при сгорании метана
Q
`, следовательно,
Q
`=(
Q
*100%)/86%=7,7 х 1014 Дж;
7.
Количество метана, необходимое для получения этой теплоты вычислим по формуле:
n
=
Q
`/
gm
, где
gm
- молярная теплота сгорания метана;
n
=8,75 х 1011 моль;
8.
Объём метана найдем по формуле
V
=
Vm
*
n
=
1,96 х 1013
л;
Ответ:
за год в таком городе сжигается 1,96 х 1010 м3 газа.
Заключение
В заключение хотелось бы отметить, что, работая над проблемой “химии и экологии”, я сделал следующий вывод: необходима перемена сложившихся стереотипов отношения человека и природы. Она не обречена на веки быть источником неисчерпаемых запасов сырьевых ресурсов и полезных ископаемых. Более того, она не мастерская и даже не лаборатория, где допустимы любые эксперименты.
Вообще природа существует не для человека и он, человек, по отношению к ней никогда не станет властелином. Представление о власти людей над природой оказалось лишь очередным утопическим мифом, который ушёл вместе с веком, веком расточительства.
Устранение устаревшей идеологии нашего отношения к природе предполагает большую работу по перестройке сознания людей. О росте в общественном сознании приоритета экологических ценностей свидетельствует тот факт, что XXI в. наречён мировым сообществом “столетием окружающей среды”, а это значит, что экологический диктат будет определять и экономику, и образование, и культуру; а моя работа – это мой посильный вклад в решение данной проблемы.
Что происходит на свете?
А просто живем,
Просто едим, просто пьем,
Просто мусор бросаем.
Мусор — горой, только мы
Его не замечаем,
Снова едим, снова пьем,
В общем, просто живем.
Что же за всем этим будет?
А будет финал.
Будет финал,
Только знать бы,
Каким же он будет:
Или природу спасут
Помудревшие люди,
Или планета погибнет,
Как гибнет Байкал.
Список литературы:
- “Экологический менеджмент (учебное пособие)” – Екатеринбург, 1998г
- “Экологический менеджмент (практикум)” – Екатеринбург, 1998г.
- “Экология на уроках химии” Кузьменок, Стрельцов, Кумачев – Минск, 1996г.
- Приложение к газете “Первое сентября” «Химия» №16 2000г.
Краткий словарь
основных экологических и химико-экологических понятий.
Аддидивное действие факторов – действие факторов при котором их общий эффект равен сумме эффектов всех факторов в отдельности.
Алломоны – вещества , вырабатываемые организмами и участвующие в меж-
видовых взаимодействиях , приносящее пользу организму, который их вырабатывает. Сюда относятся различные отпугивающие вещества, антибио-
тики , яды, противоядия, вещества, прикрывающие бегство, привлекающие добычу и т.д.
Альтернативные источники энергии-источники энергии, которые в отличии от традиционных, например, нефти, газа, угля, атомной энергии , являются возобновляемыми и экологически чистыми.
Антагонистическое действие факторов – явление, при котором суммарное влияние двух факторов оказывается меньше суммы их независимых эффектов.
Аутоингибиторы адаптации-вещества, вырабатываемые организмами и
сдерживающие численность популяции в пределах ее равновесия с окружающей средой.
Аутотоксины – вещества, участвующие во внутривидовых взаимодействиях,
токсичные для вырабатывающего их организма и не приносящие пользы другим видам. К этой группе веществ могут быть отнесены и некоторые загрязнители окружающей среды.
Аэрозоль – взвешенные в газообразной среде частицы твердых или жидких веществ. Аэрозоль с жидкими частицами - туман, с твердыми – дым.
Аэрозольный эффект-снижение прозрачности атмосферы за счет присутствия в ней пыли(аэрозолей). Препятствует достижению солнечным излучением поверхности Земли, так как земное ИК- излучение существенно не изменится при этом, то результатом явится понижение температуры поверхности Земли.
Биоаккумуляция- постепенное накопление в организмахвеществ-загрязните-
Лей в ходе их обитания в загрязненной среде за счет неполного выведения из организма. Происходит в течение жизни индивидуального организма, на каждом следующем трофическом уровне концентрация стойких загрязнителей возрастает во много раз.
Биогеохимические круговороты веществ- закономерный процесс многократного перемещения и превращения химических элементов в живой и неживой природе, протекающий в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том
числе в тех их частях ,которые входят в биосферу планеты.
Биодеградация- процесс естественной нейтрализации загрязнителей окружающей среды под воздействием живых организмов9 в первую очередь организмов-редуцентов), в результате чего происходит самоочищение экосистемы. Вещества и материалы, не поддающиеся биодеградации, например
Пестициды, детергенты, пластмассы, полимеры, постепенно накапливаются в почве или в воде.
Биоконцентрирование- см. Биоаккумуляция.
Биологическая взаимозаменяемость элементов- способность живых организмов в отсутствие необходимых им элементов усваивать близкие по свойствам элементы и использовать их для построения своих тканей. Например,
накопление стронция в костях животных обусловлено взаимозаменяемостью его и кальция.
Биологическое земледелие- один из способов защиты окружающей среды, основанный на предупреждении попадания в окружающую среду нехарактерных для нее веществ, использованиеприемов сокращения численности нежелательных организмов с помощью других живых организмов или биопродуктов, приемов повышения урожайности сельскохозяйственных культур путем создания агроэкосистем и т.д.
Биотрансформация- преобразование загрязнителей в процессе их продвижения по трофическим цепям. Результатом этого процесса могут быть биоаккумуляция, биодеградация или биоусиление исходного загрязнителя.
Биоусиление- превращение исходного загрязнителя в более токсичное вещество в процессе его биотрансформации.
БПК- биологическое потребление кислорода. Показатель качества воды, количество растворенного кислорода, которое потребят живые организмы в процессе разложения присутствующего в воде органического вещества. Чем больше БПК, тем ниже качество воды.
Буферность( почвы, природных вод)- способность почвы, природных вод сохранять реакцию среды (рН) при попадании в них химических загрязнителей.
БЭР- биологический эквивалент рада. Единица , производная от рада с учетом поправки на относительную биологическую эффективность( зависимость поглощения ионизирующей радиации от ее физической природы).
Воздействие на окружающую среду опосредованное- изменение окружающей среды, спровоцированное хозяйственной деятельностью человека, но не вызванное ею непосредственно. Может быть результатом трансформации в окружающей среде исходных загрязнителей или ряда последовательных процессов , произошедших в окружающей среде, толчком для которых
послужила деятельность человека.
Воздействие на окружающую среду прямое- непосредственное изменение
окружающей среды в ходе хозяйственной деятельности человека.
Выброс- кратковременное или за определенное время ( час ,сутки ) поступление загрязнителей в окружающую среду.
Вымывание – постепенное растворение вещества, находящегося на поверхности или в толще почвы, и удаление его просачивающейся сквозь почву водой. Может привести к удалению из почвы питательных веществ, к загрязнению грунтовых вод компон5нтами захороненных в ней отходов.
Выщелачивание- см. Вымывание.
Газы выхлопные – газы, выбрасываемые из двигателя внутреннего сгорания. Содержат оксиды азота ,углекислый и угарный газы, сернистый газ и др.
Газы дымовые – газы, образующиеся при сжигании топлива.
Давление отбора - воздействие факторов среды, приводящее к преимущественному выживанию и размножению особей, отличающихся от большинства членов популяции определенными признаками. Генофонд популяции при этом изменяется. Например, применение пестицидов создает давление отбора, повышающее устойчивость популяции к данным пестицидам.
ДДТ –дуст, 2,2,2,-трихлор-1, 1- бис –п- хлорфенилэтан. Один из наиболее известных пестицидов, инсектицид. В 70-е годы был запрещен из-за высокой устойчивости в окружающей среде, вредного воздействия на людей и животных, снижение влияния на насекомых. Позже было обнаружено, что дуст состоял из ДДТ на 70 процентов, остальное ПХБ, совершенно безвредные для насекомых, но опасные для человека. Именно из-за ПХБ на разложение дуста на 90 процентов уйдет не менее 180 лет. ДДТ разлагается за месяц. ДДТ и ПХБ неразличимы пи тех методах анализа, которые обычно применялись для определения ДДТ в окружающей среде.
Диоксины – общее название двух групп веществ- полихлордибензо-п- диоксинов и полихлордибензофуранов. Это самые токсичные вещества из соз-данных человеком. Образуются при высокой температуре в щелочной среде при взаимодействии практически любых соединений, содержащих хлор и бензольное кольцо. Побочный продукт многих производств. Устойчивы. Период полураспада в почве 10-12 лет, в организме человека 6-7 лет.
Доза летальная - доза токсичного вещества, вызывающая гибель соответственно 50 или 100 процентов подопытных животных. Показатель токсичности вещества.
Доза индивидуальная – произведение концентрации (интенсивности) на длительность воздействия (время экспозиции) физического фактора (например, радиации) или вещества. Одна и та же индивидуальная доза может оказывать различное воздействие на аналогичные организмы.
Загрязнение – процесс привнесения в окружающую среду или непосредственного возникновения в ней загрязнителей. Различают химическое, физическое и биологическое загрязнение.
Загрязнение анторопогенное – загрязнение, возникающее в результате деятельности людей, в том числе их прямого или косвенного влияния на интенсивность естественного загрязнения.
Загрязнение биологическое – случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в экосистемы или технологические устройства чуждых им животных и растений; оказывает угнетающее или деструктивное действие, особенно заметное при массовом размножении пришлых видов.
Загрязнение естественное – загрязнение окружающей среды в результате мощных, превышающих обычные параметры природных процессов без какого-либо влияния человека (например, извержение вулканов, самопроизвольный выход токсичных веществ, образовавшихся в результате гниения и т. д.).
Загрязнение физическое – превышение естественных норм различных физических факторов, характеризующих данную среду: тепловых, шумовых, электромагнитных и т.д.
Загрязнение химическое – проникновение в окружающую среду или образование в ней веществ, не свойственных ей, или в концентрациях превышающих норму.
Загрязнитель-любое вещество, физический фактор или биологический вид, поступающие в окружающую среду или образующиеся в ней в колдичестве, выходящем за рамки обычно наблюдаемой нормы и ( или) нежелательном для человека.
Засоление почв- увеличение обычного содержания легкорастворимых солей в почве( 0,25%) , приводящее к образованию солонцеватых и солончаковых почв. Может быть обусловлено засоленностью почвообразующих пород( остаточное засоление), неправильным орошением( одна из главных причин), при внесении солей грунтовыми и поверхностными водами и др.
Захоронение отходов – помещение отходов под землю , в геологические выработки( отработанные угольные шахты, соляные копи, иногда специально созданные полости) или на дно морей и океанов без возможности обратного извлечения.
Охрана окружающей среды -совокупность научных , технических и правовых мер, направленных на рациональное использование, воспроизводство и сохранение природных ресурсов и космического пространства в интересах людей, на обеспечение биологического равновесия в природе. Включает рациональное использование и охрану атмосферы, недр, гидросферы; исполь- зование или уничтожение отходов, защиту от шума, ионизирующего излучения, электромагнитных полей и т.д.
Излучение ионизирующее- радиация элекромагнитная (рентгеновские лучи,y-лучи) и корпускулярная(a-,b-частицы, поток протонов и нейтронов) в той или иной степени проникающая в живые ткани и вызывающая в них изменения( мутации, изменения на клеточном уровне), связанные с выбыванием электронов из атомов и молекул или с прямым либо опосредованным возникновением ионов.
Источник загрязнения –1,,) точка выброса вещества;2) хозяйственный или природный объект, выбрасывающих загрязняющее вещество.
Кайромоны –вещества ,вырабатываемые организмами и участвующие в межвидовых взаимодействиях ,приносящие пользу воспринимающим их организмам (привлекающие к пище, предупреждающие об опасности , стимуляторы роста и адаптации).
Канцероген-вещество или физический агент, способные вызывать возникновение и развитие злокачественных новообразований.
Кислотные осадки-осадки, pH которых 5,6 из-за растворения в атмосферной влаге промышленных выбросов( сернистого газа, оксидов азота, хлороводорода, углекислого газа и др.)
Клеточное дыхание- процесс, обратный фотосинтезу: в присутствии кислорода происходит разрушение глюкозы и образуются вода и углекислый газ.
Консументы- организмы, получающие питательные вещества и энергию при поедании других организмов или продуктов их жизнедеятельности.
Коррозия- процесс разрушения металлов под действием химических агентов или физико-химических факторов.
Кумуляция загрязнителей- сложение вредных эффектов от воздействия загрязнителей. Суммарное воздействие загрязнителей может быть аддитивным, антагонистическим, синергическим.
Мониторинг окружающей среды- комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий. Мониторинг не включает управление качеством среды.
Мутагены- физические и химические факторы, воздействие которых на живые организмы вызывает появление мутаций.
Мутация- нарушение наследственного аппарата клетки за счет изменений в ядре или цитоплазме.
Обезвреживание отходов- преобразование отходов химическими, физико-химическими, физическими, биологическими методами в вещества, безвредные для людей, животных, растений, окружающей среды; герметическое захоронение отходов, не поддающихся подобной обработке.
Оборотное водоснабжение- система повторяющейся подачи отработанной воды на производственные нужды после ее периодической очистки, охлаждения или другой обработки. Таким образом существенно сокращается расход чистой свежей природной воды, уменьшается загрязнение среды.
Окружающая среда- комплекс всех объектов и факторов , внешних по отношению к данной особи или популяции. Как правило, имеется в виду окружающая человека среда. Более общее определение: часть Вселенной, остающаяся после выделения из нее системы ,в наблюдении за которой заинтересован человек.
Очистка-устранение посторонних и не желательных веществ с поверхности или из объема какого-либо объекта.
Озоновые дыры - существенное ( около 50%)сезонное снижение плотности озонового экрана атмосферы .Впервые отмечено над Антрактидой.
.
Озоновый экран –слой озона в верхних слоях атмосферы ( на высоте 25- 30км.), защищающий Землю от губительного для живых организмов УФ – излучения солнца.
Оподзоливание почв – разрушение и удаление глинистых частиц, известняка и соединений железа из кислых почв в областях с холодным и влажным климатом. Ведет к уменьшению плодородия почв.
Отходы- не пригодные для производства данного вида продукции виды сырья, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества, не подвергающиеся утилизации в рассматриваемом производстве. Отходы одного производства могут быт сырьем для другого.
Парниковый эффект- повышение температуры атмосферы из-за увеличения содержания в ней углекислого и некоторых других газов, препятствующих излучению тепла с поверхности Земли за приделы приземной атмосферы.
Период полураспада- время, необходимое для разложения исходного количества вещества на 50%. Одна из основных характеристик радионуклидов. Применяется также для характеристики устойчивости сложных веществ.
Пестициды- химические препараты для защиты сельскохозяйственных растений от вредителей. Болезней и сорняков, а также для уничтожения паразитов сельскохозяйственных животных Ю вредных грызунов и др.(инсектициды, фунгициды, гербициды, акарициды, зооциды и др.) К пестицидам относятся также средства, привлекающие или отпугивающие насекомых, регулирующие рост и развитие растений, применяемые для удаления листьев , цветов, завязей и др.(дефлоранты, дефолианты и др.)
П Д Д- предельно допустимая доза токсичного вещества. Максимальное количество загрязнителя, проникновение которого в организмы или их сообщесва ( в процессе дыхания, питания и др.) еще не оказывает на них пагубного влияния.
П Д К – предельно допустимая концентрация токсичного вещества. Максимальная концентрация загрязнителя, считающееся ( с определенным запасом) безопасной для здоровья человека. ПДКмр- максимально разовая ПДК- не должна вызывать в организме человека рефлекторных реакций при вдыхании в течение 30 минут. ПДКсс- среднесуточная ПДК- не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного эффекта при неопределенно долгом воздействии.
ПДВ- предельно допустимый выброс. Научно- технический норматив, устанавливаемый с условием, чтобы содержание загрязняющих веществ в приземном слое воздуха не превышало ПДК. Для водоемов устанавливается предельно допустимый сброс-ПДС.
Персистентность загрязнителей- см. устойчивость загрязнителей.
Персистентность экосистемы- см. устойчивость экосистемы.
Популяция- группа особей одного вида. Взаимодействующих между собой и окружающей средой, ограниченная от других групп того же вида в пространстве и( или) во времени.
Продуценты - организмы ( в основном растения), использующие световую энергию для фотосинтеза.
Проникающая способность- характеристика радиоактивного излучения. показывающая, на какую глубину проникает в среднем то или иное излучение в определенной среде.
Рад – основная единица радиоактивности. Поглощенная доза излучения, при которой 1г живого вещества поглощает энергию, равную 10 Дж.
Радиация- см. излучение ионизирующее.
Редуценты - организмы, главным образом бактерии и грибы, в ходе своей жизнедеятельности превращающие органические остатки в неорганические вещества.
Рекуперация- возвращение части материалов или энергии для повторного использования в том же технологическом процессе.
Реутилизация- вторичное использование предметов вместо замены их новыми. Например, стеклянные бутылки могут быть заполнены заново.
Рециклизация – включение в круговорот, например использование отходов в качестве сырья для производства новых продуктов ( металла из металлолома, бумаги из макулатуры и т.д.).
Синергическое действие факторов – явление, при котором два фактора вместе оказывают влияние, значительно превышающее сумму из независимых эффектов.
Смог – токсичный туман, опасное загрязнение атмосферного воздуха, характеризующееся сочетанием пылевых частиц и капель тумана. Образуется главным образом при инверсиях температуры.
Смог лондонского типа ( смог химический) – сочетание газообразных загрязнителей( в основном сернистого газа), пылевых частиц и тумана. Это загрязнение достигло особо опасных масштабов в 50-е гг. в Лондоне. Главный источник - продукты сжигания угля и мазута.
Смог лос-анжелесского типа (смог фотохимический )- смог, из компонентов которого под действием УФ- излучения образуются новые, иногда более опасные загрязнители. Впервые был обнаружен в 30-е гг. в Лос-Анжелесе. Основной источник –автотранспорт.
Сточные воды – воды, бывшие в производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшие через какую-либо загрязненную территорию(промышленные, сельскохозяйственные, коммунально-бытовые, ливневые и т.д. стоки)
Технология безотходная – цепь технологических процессов, в которых отходы одного производства становятся сырьем для другого( предполагается использование сырья без остатка) . Термин условный.
Технология малоотходная – технология , позволяющая получать технически достигнутый минимум твердых, жидких, газообразных и тепловых отходов и выбросов.
Токсичность- ядовитость; способность некоторых химических элементов, соединений и биогенных веществ оказывать вредное действие на организмы.
Трансформация загрязнителей в окружающей среде - превращение химических соединений в окружающей среде под влиянием химических, физических и биологических факторов.
Трофическая цепь – цепь питания; взаимоотношения между организмами при переносе энергии пищи от ее источника- растения- через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими ( относящихся к более высоким трофическим уровням).
Трофический уровень- этап движения солнечной энергии в составе пищи через экосистему. Растения находятся на первом трофическом уровне, первичные консументы- на втором, вторичные - на третьем и т.д. При переносе энергии от уровня к уровню большая ее часть ( до 80-90%) теряется в виде теплоты, поэтому число уровней в трофической цепи обычно не превышает 4-5.
Устойчивость загрязнителей- способность веществ длительно сохранять свои свойства в окружающей среде; одна из важнейших обобщающих характеристик загрязнителей ,показывающих их способность не только длительно находиться в окружающей среде , но и распространяться на большие расстояния. См. также период полураспада.
Устойчивость экосистемы – способность экосистемы противостоять действию загрязнителей . Различают резисистентную и упругую устойчивость экосистем.
Устойчивость резиситентная – способность экосистемы сопротивляться внешним воздействиям ( нагрузкам).
Устойчивость упругая- способность экосистемы возвращаться после снятия нагрузки в исходное состояние.
Ферамоны- вещества, вырабатываемые и выделяемые в окружающую среду живыми организмами и вызывающие специфическую ответную реакцию ( характерное поведение или характерный процесс развития) у воспринимающих их особей того же биологического вида. Различают половые феромоны , общественные феромоны, феромоны тревоги и обороны, феромоны-метчики.
Фотосинтез – химический процесс. Идущий в растениях под действием световой энергии с образованием из углекислого газа и воды глюкозы и выделением кислорода в качестве побочного продукта.
ХПК – химическое потребление кислорода. Показатель качества воды; количество кислорода, идущее на окисление органических и неорганических веществ, содержащихся в 1 л воды, при взаимодействии с сильными окислителями, например перманганатом калия( перманганатная окисдяемость) или бихроматом калия ( бихроматная окисляемость). Чем выше ХПК, тем ниже качество воды.
Эвтрофикация водоема – обогащение водоема питательными веществами, приводящее к чрезмерному развитию планктонных водорослей, а затем к исчерпанию запасов растворенного кислорода при разложении возросших количеств мертвых водорослей редуцентами.
Экологически чистые источники энергии - источники энергии, использование которых не ведет к загрязнению окружающей среды. См. также Альтернативные источники энергии.
Экология – наука о взаимодействии организмов между собой и с окружающей средой.
Экология химическая – наука о химическом взаимодействии организмов между собой и с окружающей средой.
Экосистема – совокупность популяций ,связанных между собой и с окружающей их средой таким образом, что такая система сохраняет свою устойчивость неограниченно долго.
Эрозия - разрушение минеральных пород, а также конструкций из них под действием различных факторов окружающей среды.
