Отходы - источник негативных факторов техносферы

 

Любой процесс в техногенной и природной среде совершается с образованием отходов в виде материальных и энергетических потоков. Закон о неустранимости отходов и побочных воздействий производств

гласит: «В любом хозяйственном цикле образуются отходы и побочные эффекты, они не устранимы и могут быть переведены из одной физико-химической формы в другую или перемещены в пространстве».

Отходы сопровождают работу любого производства (промышлен­ного, сельскохозяйственного и т. п.). Они поступают в окружающую среду в виде выбросов в атмосферу, сбросов в водоемы, твердых промышленных и бытовых отходов и мусора на поверхность и в недра Земли.

Кроме материальных отходов, работа производств и реализация различных технологий связана с поступлением в среду обитания пото­ков энергии различных видов: механической (шум, вибрация), тепло­вой, электромагнитной и т. п.

Отходы поступают во все элементы техносферы: в рабочие и иные зоны производственных помещений, на промышленные площадки, в городскую среду и жилые помещения, а также негативно воздействуют на природную среду.

Отходы загрязняют среду обитания и образуют в ней опасные зоны, для которых характерны высокие концентрации токсичных веществ и/или повышенные уровни энергетического воздействия.

Загрязнение атмосферного воздуха. Основное антропогенное за­грязнение атмосферного воздуха создают автотранспорт, теплоэнерге­тика и ряд отраслей промышленности.

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняю­щими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы 80г, оксиды азота КТО,, углеводороды СиН„ и пыль.

Кроме приведенных выше веществ и пыли, в атмосферу выбрасы­ваются и другие, более токсичные вещества. Так, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары пла­виковой (тиоцианатной), серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчи­тывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, и их количество увеличивается.

Массы выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от стационар­ных источников в РФ в 1996 г. приведены ниже:

	Млн. т
Пыль...............	4,1
Диоксид серы............	7,87
Оксид углерода..........	4,19
Оксиды азота...........	2,75
Углеводороды...........	1,34

 

Большая часть примесей атмосферного воздуха в городах проникает в жилые помещения. В летнее время (при открытых окнах) состав воздуха в жилом помещении соответствует составу воздуха вне поме­щения на 90, зимой — на 50 %.

Загрязнение поверхностных вод. Водоемы загрязняются поверхно­стными стоками (смывы с земной поверхности) и сточными водами. В России водопотребление в 1996 г. составило 73,2 км³ (53,1—на производственные нужды; 19,1—на хозяйственно-питьевые нужды; 14,3 — на орошение; 4,3 — на нужды сельского хозяйства и 9 % — прочие нужды).

Внутренние водоемы загрязняются сточными водами различных отраслей промышленности (металлургической, нефтеперерабатываю­щей, химической и др.), сельского и жилищно-коммунального хозяй­ства. Основными источниками загрязнений являются жилищно-коммунальное хозяйство, промышленность и сельское хозяйство.

Загрязнители делятся на биологические (органические микроорга­низмы), вызывающие брожение воды; химические, изменяющие хи­мический состав воды; физические, изменяющие ее прозрачность (мутность), температуру и другие показатели.

Биологические загрязнения попадают в водоемы с бытовыми и промышленными стоками, в основном предприятий пищевой, меди­ко-биологической, целлюлозо-бумажной промышленности.

Химические загрязнения поступают в водоемы с промышленными, поверхностными и бытовыми стоками. К ним относятся: нефтепро­дукты, тяжелые металлы и их соединения, минеральные удобрения, пестициды, моющие средства.

Физические загрязнения поступают в водоемы с промышленными стоками, при сбросах из выработок шахт, карьеров, при смывах с территорий промышленных зон, городов, транспортных магистралей, за счет осаждения атмосферной пыли. Всего в 1996 г. в водоемы страны сброшено 58,9 км³ сточных вод, из них 22,4 км³ загрязненных.

Содержание некоторых загрязняющих веществ (тыс. т) в сточных водах показано ниже:

	1992 г.	1996 г.
Соединения меди..................	0,9	0,2
Соединения железа.................	51,2	19,7
Соединения цинка..................	1 ,6	0,8
Нефтепродукты...................	34,9	9,3
Взвешенные вещества................		618,6
Соединения фосфора................		32,4
Фенолы.......................	0,22	0,08

 

В результате антропогенной деятельности многие водоемы нашей страны крайне загрязнены. Уровень загрязненности воды по отдельным ингредиентам превышает 30 ПДК. Наиболее высокий уровень загряз­ненности воды наблюдается в бассейнах рек: Днестр, Печора, Обь, Енисей, Амур, Северная Двина, Волга, Урал.

Загрязнение земель. Нарушение верхних слоев земной коры проис­ходит при добыче полезных ископаемых и их обогащении; захоронении бытовых и промышленных отходов; проведении военных учений и испытаний и т. п. Почвенный покров существенно загрязняется осад­ками в зонах рассеивания различных выбросов в атмосфере, пахотные земли — при внесении избыточного количества удобрений и примене­нии пестицидов.

Ежегодно из недр страны извлекается огромное количество горной массы, однако вовлекается в оборот всего около трети и используется в производстве около 7 % объема добычи. Большая часть отходов идет на переработку, но около 9 млн. т вывозится в места неорганизованного складирования и на городские свалки.

Существенное загрязнение земель происходит в результате осаж­дения токсичных веществ из атмосферы. Наибольшую опасность пред­ставляют предприятия цветной и черной металлургии. Зоны загрязнений их выбросами имеют радиусы около 20... 50 км, а превы­шение ПДК достигает 100 раз. К основным загрязнителям относятся никель, свинец, бенз(а)пирен, ртуть и др.

Опасны выбросы мусоросжигающих заводов, содержащие тетра-этилсвинец, ртуть, диоксины, бенз(а)пирен и т. п. Выбросы ТЭС содержат бенз(а)пирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества.

В табл. 3.1 приведены основные источники и наиболее распрост­раненные группы веществ химического и радиоактивного загрязнения почвы.

Интенсивно загрязняются пахотные земли при внесении удобрений и использовании пестицидов. Внесение удобрений компенсирует изъ­ятие растениями из почвы азота, фосфора, калия и других веществ. Однако вместе с удобрениями, содержащими эти вещества, в почву вносятся тяжелые металлы и их соединения, которые содержатся в 72

удобрениях как примеси. К ним относятся: кадмий, медь, никель, свинец, хром и др. Выведение этих примесей из удобрений — трудо­емкий и дорогой процесс. Особую опасность представляет использо­вание в качестве удобрений осадков промышленных сточных вод, как правило, насыщенных отходами гальванического и других производств.

Таблица 3.1. Источники и вещества, загрязняющие почву

Вещества	Источники загрязнения почвы
промыш­ленность	транспорт	ТЭС	АЭС	сельское хозяйство
Тяжелые металлы и их сое­динения (Не, РЬ, Си и др.)	+	+	+	—	+
Циклические углеводороды, бенз(а)пирен	+	+	+	—	+
Радиоактивные вещества	+	—	+	+	—
Нитраты, нитриты, фосфа­ты, пестициды	—	—	—	—	+

 

Энергетические загрязнения среды обитания. Промышленные пред­приятия, объекты энергетики, связи и транспорт являются основными источниками энергетического загрязнения промышленных регионов, городской среды, жилищ и природных зон. К энергетическим загряз­нениям относят вибрационное и акустическое воздействия, электро­магнитные поля и излучения, воздействия радионуклидов и ионизирующих излучений.

Вибрации в городской среде и жилых зданиях, источником которых является технологическое оборудование ударного действия, рельсовый транспорт, строительные машины и тяжелый автотранспорт, распро­страняются по грунту и конструкциям зданий.

Шум в городской среде и жилых зданиях создается транспортными средствами, промышленным оборудованием, санитарно-техническими установками и устройствами и др. На городских магистралях и в прилегающих к ним территориях уровни звука могут достигать 70...80 дБа, а в отдельных случаях 90 дБА и более. В районе аэропортов уровни звука еще выше. Источники инфразвука в техносфере (подвижные механизмы с большой поверхностью — виброплощадки, экскаваторы и т. п.) в отдельных случаях излучают уровни звукового давления, превышающие нормативные значения на значительных расстояниях от источника.

Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радио­частот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цехи и участки (в зонах, примыкающих к предприятиям). Воздействие ЭМП промыш­ленной частоты чаще всего связано с высоковольтными линиями (ВЛ) электропередач и с источниками магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях. Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками которых могут быть РТО и РЛС, имеют размеры до 100... 150 м. При этом даже внутри зданий, расположенных в этих зонах, плотность потока энергии, как правило, превышает допустимые зна­чения.

Значительную опасность представляют магнитные поля, возника­ющие в зонах, прилегающих к электрифицированным железным до­рогам. Магнитные поля высокой интенсивности обнаруживаются и в зданиях, расположенных в непосредственной близости от этих зон.

В быту источниками ЭМП и излучений являются телевизоры, дисплеи, печи СВЧ и другие устройства. Электростатические поля в условиях пониженной влажности (менее 70 %) создают паласы, накид­ки, занавески и т. д.

Микроволновые печи в промышленном исполнении не представ­ляют опасности, однако неисправность их защитных экранов может существенно повысить утечки электромагнитного излучения. Экраны телевизоров и дисплеев как источники электромагнитного излучения в быту не представляют большой опасности даже при длительном воздействии на человека, если расстояния от экрана превышают 30 см.

Тепловые загрязнения среды обитания возникают в местах исполь­зования различных энергоносителей. Наиболее значительными источ­никами теплового загрязнения среды являются ТЭС и АЭС. Основная доля тепловых сбросов приходится на системы конденсации отрабо­тавшего пара турбин. Потребление воды в системе конденсации пара на ТЭС составляет до 150 л/(кВт • ч), что объясняется ограничением нагрева охлаждающей воды на величину не более 10 °С. При этом нагрев воды в естественных водоемах, куда сбрасывается теплота, не должен превышать 5 зимой и 3 °С летом.

Основные источники ионизирующего облучения человека в окру­жающей среде и средние эквивалентные дозы облучения приведены ниже (в скобках указаны доза для населения РФ на равнинной местности):

 

Естественный фон:	мкЗв/год
космическое облучение................ облучение от природных источников:......... внешнее....................... внутреннее...................... Антропогенные источники: медицинское обслуживание.............. ТЭС в радиусе 20 км.................	320(300)   350(320) 2000(1050) 400...700(1500) 3...5
АЭС в радиусе 10 км................. радиоактивные осадки (главным образом последствия ис­пытаний ядерного оружия в атмосфере)........ телевизоры, дисплеи................. керамика, стекло................... авиационный транспорт на высоте 12 км.......	1,35   75...200 250...500 при К < 10 см 10 5 мкЗв/ч

 

Для человека, проживающего в промышленно развитых регионахРФ, годовая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентгенодиагностических обследований достигает 3000...3500 мкЗв/год (средняя на Земле доза облучения равна 2400 мкЗв/год). Для сравнения предельно допустимая доза для профессионалов (категория А) состав­ляет 50 • 10³ мкЗв/год.

Доза облучения, создаваемая антропогенными источниками (за исключением облучений при медицинских обследованиях), невелика по сравнению с естественным фоном ионизирующего облучения, что достигается применением средств коллективной защиты. В тех случаях, когда на объектах экономики нормативные требования и правила радиационной безопасности не соблюдаются, уровни ионизирующего воздействия резко возрастают.

Миграция радионуклидов в водоемах и грунте значительно слож­нее, чем в атмосфере. Это обусловлено не только параметрами процесса рассеивания, но и склонностью радионуклидов к концентрации в водных организмах, к накоплению в почве. Ниже приведено распре­деление (%) отдельных радиоизотопов между составляющими пресно­водного водоема:

Изотоп	Вода	Грунт	Биомасса
^32 Р......... ^60 Со........ ^90Sr........ ^131 I......... ^137 Cs........

 

Эти данные свидетельствуют о том, что вода, составляющая 85 % массы Земли, содержит лишь 27 % радиоизотопов, а биомасса, состав­ляющая 0,1 %, накапливает до 28 % радиоизотопов.

Миграция радиоактивных веществ в почве определяется в основном ее гидрологическим режимом, химическим составом почвы и радио­нуклидов. Меньшей сорбционной емкостью обладают песчаная почва, большей — глинистая, суглинки и черноземы. Высокой способностью удержания в почве обладают '"Зг и Са. Ориентировочные значения радиоактивного загрязнения сухой массы культурных растений следу­ющие (Бк/кг):

Пшеница	^90Sr	^137 Cs
Пшеница	2,849	10,730
Морковь	0,555	1,887
Капуста.............	0,469	2,109
Картофель............	1,185	1,406
Свекла..............	0,666	1,702
Яблоки..............	0,333	1,998

 

Эти загрязнения, обусловленные глобальными поступлениями ра­диоактивных веществ в почву, не превышают допустимые уровни. Опасность возникает лишь в случаях произрастания культур в зонах с повышенными радиоактивными загрязнениями.

Уровень радиоактивности в жилом помещении зависит от строи­тельных материалов: в кирпичном, железобетонном, шлакоблочном доме он всегда несколько выше, чем в деревянном.

Газовая плита приносит в дом не только токсичные газы М0„ СО и другие, включая канцерогены, но и радиоактивные газы. Поэтому уровень радиоактивности на кухне может существенно превосходить фоновый при работающей газовой плите. В закрытом, непроветрива­емом помещении человек может подвергаться воздействию радона-222 и радона-220, которые непрерывно высвобождаются из земной коры. Поступая через фундамент, пол, из воды или иным путем, радон накапливается в изолированном помещении. Средние концентрации радона обычно составляют (кБк/м³): в ванной комнате 8,5, на кухне 3, в спальне 0,2. Концентрация радона на верхних этажах зданий обычно ниже, чем на первом этаже. Избавиться от избытка радона можно проветриванием помещения.

В этом отношении поучителен опыт Швеции: с начала 50-х годов XX столетия в стране проводится кампания по экономии энергии, в том числе путем уменьшения проветривания помещений. В результате средняя концентрация радона в помещении возросла с 43 до 133 Бк/м³ при снижении воздухообмена с 0,8 до 0,3 мУч. По оценкам, на каждый 1 ГВт/год электроэнергии, сэкономленной за счет уменьшения про­ветривания помещений, шведы получили дополнительную коллектив­ную дозу облучения в 5600 чел-Зв.

Определенную опасность представляют радионуклиды, поступаю­щие в окружающую среду от объектов ядерного топливного цикла (ЯТЦ). По сообщению Центра общественной информации по атомной энергии (1993, № 5) годовая коллективная эквивалентная доза облуче­ния, получаемая населением вблизи АЭС, составляет 2,5 чел-ЗвДГВт • год). Для сравнения, около ТЭС на мазуте — 0,5; на газе — 0,03; на угле — 4.

95 % от всех ионизирующих загрязнений ЯТЦ приходится на операции по переработке облученного ядерного топлива. Значительные проблемы существуют в переработке и захоронении высокоактивных ядерных отходов, количество которых в мире составляет ежегодно около 10 тыс. т.

Из рассмотренных энергетических загрязнений в современных условиях наибольшее негативное воздействие на человека оказывают радиоактивное и акустическое загрязнения.