Химия и экология

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:

ССl₄ + 2HF ^SbF5    CCl₂F₂ + 2HCl

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

CF₂Cl₂ ^hv CF₂Cl^* + Cl^*

CFCl₃^hv  CFCl₂^* + Cl^*

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 (t_КИП = 47,7 °С) вме­сто фреона 12 (t_КИП = 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

ДДТ вредно действует на все организмы, включая водоросли. Уже при содержании его несколько час-

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).

Крупнейшим предприятием по производству строитель­ных материалов является «Ураласбест»

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).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ТЕХНОГЕННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ЛАНДШАФТА

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ОТРАВЛЕННАЯ ЗЕМЛЯ

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

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

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

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЧВ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

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

 

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

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

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

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

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

 

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕЕ САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ.

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

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

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

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

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

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

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

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

·     почва — вода — человек;

·     почва — атмосферный воздух — человек;

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

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

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

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

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

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

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

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

Мероприятия по санитарной охране почвы подразде­ляются на следующие группы:

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

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

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

4.   Законодательные, организационные и административ­ные мероприятия.

ПРОЦЕСС ПРОМЫВКИ ПОЧВЫ

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