менш як 0,01 Ґрунтів та ґрунтових вод Гетерогенні системи більш як 103 103–1 Гомогенні системи 10–0,1 менш як 0,1
Повітря
Гетерогенні системи Гомогенні системи
більш як 1,0 1,0–0,1 менш як 0,01
Різні режими поведінки забруднювальних речовин у навколишньому природному середовищі (початковий розподіл і подальший перерозподіл), а також зміна показників абіотичних компонентів визначається відношенням до фази і розмірів часток цих речовин. Саме ці характеристики визначають гравітаційні сили, що впливають на швидкість їх переміщення в атмосферному повітрі, водному басейні та ґрунтах. Зазначені характеристики визначають також основні фізико-хімічні параметри, що, в свою чергу, відображають динаміку і повноту взаємодії забруднювачів з компонентами природного середовища. Крім того, враховуючи те, що системи контролю за забруднювачами природного середовища ґрунтуються на контактних і дистанційних методах, а також біотестуванні, то фазово-дисперсні характеристики можуть бути основою побудови ефективної системи моніторингу. Йдеться про визначені співвідношення в системі контролю зазначених методів (контактних, дистанційних та біотестуванні). Водночас фазово-дисперсні характеристики дають змогу обґрунтованіше підходити до оцінок можливого впливу зазначених забруднювачів на компоненти природного середовища і прогнозувати очікувані наслідки. Однією з важливих особливостей забруднювачів є те, що кожна окремо взята шкідлива речовина може мати концентрацію, що менша ГДК і начебто не шкідлива, але спільний вплив усіх забруднювачів викликає такий самий ефект, як речовина з перевищеною ГДК. Це явище називають ефектом сумації дії шкідливих речовин. Загалом вплив забруднення на живі організми можна подати так, як наведено в табл. 29. Іншою особливістю багатьох шкідливих речовин є здатність переміщуватися на великі відстані від їх джерела завдяки циркуляції повітряних мас, води, а також мігрувати по трофічних ланцюгах. Стійкі органічні забруднювачі не розчиняються у воді, вони мають спорідненість до жирової тканини живих організмів, завдяки чому накопичуються у тілах тварин і людей, потрапляючи насамперед через продукти їхнього харчування. Коли хімічні речовини піднімаються по харчовому ланцюжку, вони акумулюються, тобто кожна ланка або біологічний вид у ланцюжку приймає дозу, отриману попередньою ланкою, і додає її до своєї власної, підсилюючи токсичний ефект. Особливе місце в структурі загальної маси відходів, що напрацьовуються людством, посідають радіоактивні відходи. До них належать відходи видобутку уранової руди та технологій її збагачення, відпрацьоване ядерне паливо реакторів АЕС і транспортних атомних енергетичних установок (в основному воєнного призначення), ядерні боєголовки різного типу ракет, джерела іонізуючого випромінювання в промисловості, медицині та науці, що відпрацювали гарантійний
Таблиця 29
Забруднювачі Пестициди, ДДТ Нафтохімікати, бензини Вінілхлориди Діоксин Джерела Інсектициди Розчинники, лікарські препарати, детергенти Виробництво пластиків Вплив на здоров’я Рак, пошкодження печінки ембріонів, яєць птахів Головні болі, втрата координації, лейкемія, ушкодження кісткового мозку Рак легенів, печінки, депресія ЦНС, токсикація ембріонів
Рак, уроджені дефекти, хвороби шкіри, Гербіциди, електроніка, гальмівні й ушкодження шкіри, хвороби шлунку, гідравлічні рідини, захворювання ЦНС, роздратованість флуоресцентні лампи Фарби, бензини Нейротоксикація, головний біль, подразливість, зниження розумової діяльності дітей, пошкодження нирок, печінки Рак, пошкодження печінки, нирок
Важкі метали, свинець
Кадмій
Виробництво Zn, батарейок, міндобрив
термін експлуатації, радіоактивні речовини й матеріали тощо. Значна кількість відходів утворилася після Чорнобильської трагедії.
Інформація
Лише добування урану для ядерної енергетики щорічно призводить до утворення майже 2 млн т радіоактивних відходів, тобто 1/3 кг на кожного мешканця нашої планети. Поновлення випробування ядерного озброєння призведе до збільшення добування урану і відповідно до збільшення радіоактивних відходів. Крім того, випробування ядерної зброї стане причиною додаткового глобального радіоактивного забруднення.
Тривалий час вважалося, що проблема радіоактивних відходів, враховуючи їх відносно невеликі обсяги, є менш значущою, ніж проблема інших промислових та побутових відходів. Певне прояснення настало після Чорнобильської трагедії. Виявилося, що “позбутися” радіоактивних відходів значно складніше. Єдиного підходу до вирішення цієї проблеми у світі не існує. Країни Західної Європи зорієнтовані на поховання РАВ у глибоких геологічних формаціях, Японія
вважає за доцільне зберігати їх до тих пір поки не будуть розроблені технології їх безпечної та ефективної переробки і можливого подальшого використання в енергетичних установках нового покоління. Деякі країни (в тому числі й Росія) розглядають питання про переробку РАВ на своїх територіях, вилучення товарних компонентів і поховання решток в спеціальних сховищах (при цьому розраховують на отримання значних прибутків). Деяких учених і політиків не полишає думка про поховання РАВ у глибоководних районах Світового океану. Проблема залишається, а поки що час від часу в засобах масової інформації з’являються повідомлення про несанкціоновані переміщення РАВ, затримку цих небезпечних вантажів і їх повернення власникам. Питання поводження з РАВ є однією з глобальних екологічних проблем і її вирішення потребує консолідації інтелектуального та технічного потенціалу усіх ядерних країн світу. І вже сьогодні місця поховання РАВ повинні мати статус особливих регіонів, безпечних за будь-яких обставин. У цьому контексті особливого значення набувають пропозиції Президента України щодо створення Ради екологічної безпеки ООН, Міжнародного екологічного суду і Міжнародного екологічного банку. Поряд із забрудненням, потужним антропогенним навантаженням є цілеспрямоване знищення лісів, використання родючих земель і пасовищ під забудову, утворення внаслідок діяльності людини кар’єрів, неправильне використання поверхневих і підземних вод, мінеральних ресурсів, вилов риби та ін. Сукупні забруднення призводять до поступових змін загального стану атмосфери, гідросфери, літосфери й біосфери як окремих регіонів, так і планети в цілому (спустелювання, висихання боліт, озер, морів, виникнення кислотних дощів, потепління клімату через “парниковий ефект”, зменшення озонового шару).
6.4. Знешкодження та використання відходів
У процесі виробництва промислової продукції та в господарській діяльності утворюються відходи, які є потенційною сировиною. Їх поділяють залежно від джерела утворення на дві групи: відходи виробництва та відходи використання. Відходи виробництва — це залишки сировини, матеріалів, напівфабрикатів, що утворилися в процесі виробництва та частково чи повністю втратили свої первинні споживацькі якості. Відходи використання — це продукція, що була у використанні або супутні їй продукти, які втратили свої споживацькі якості. Залежно від можливостей використання розрізняють відходи, що утилізуються та не утилізуються. Нині відомо кілька шляхів утилізації твердих, рідких і газоподібних відходів різних галузей промисловості та побуту. Рідкі відходи Крім того, що скидання у водойми неочищених стічних вод, які містять значну кількість забруднювальних речовин, завдає великої шкоди навколишньому природному середовищу, забруднені води наносять серйозний збиток промисловості, сільському, лісовому, комунальному господарству. Наприклад, у промисловості така вода може призвести до корозії трубопроводів та обладнання, знизити продуктивність фільтрів, а також до необхідності її додаткового оброблення з метою усунення небажаних запахів, спричинити порушення технологічних процесів, що, у свою чергу, зумовлює погіршення продукції, брак та інші явища. Стічними водами називають такі, що використовувалися на виробничі та побутові потреби і при цьому отримали додаткові домішки, які змінили їх первинний хімічний склад чи фізичні властивості. До стічних вод належать також дощові води, що відводяться з територій населених пунктів, промислових підприємств та сільськогосподарських угідь. Залежно від умов утворення, виду та якісної характеристики домішок стічні води поділяються на виробничі (промислові), побутові (господарсько-фекальні) та дощові (атмосферні). Промислові стічні води — це ті води, які були використані в технологічному процесі і вже не відповідають вимогам, що висуваються до їх якості, а тому мають бути видалені з територій підприємств, а також води — які відкачують у процесі добування корисних копалин. Залежно від вмісту домішок промислові стічні води поділяють на кілька груп. Першу групу утворюють стічні води, забруднені переважно мінеральними домішками (металургійних, машинобудівних підприємств, рудо- та вугледовибувної промисловості, на заводах з виробництва мінеральних добрив, кислот, будівельних матеріалів). До другої групи належать стічні води, забруднені головним чином органічними домішками (підприємства м’ясної, молочної, рибної, харчової, целюлозно-паперової, хімічної, мікробіологічної промисловості, заводи з виробництва пластмас тощо). Третю групу утворюють стічні води підприємств нафтодобувної, нафтопереробної, нафтохімічної, текстильної, легкої, фармацевтичної промисловості, заводів з виробництва консервів, цукру, продуктів органічного синтезу, вітамінів та ін. Такі стічні води забруднені як мінеральними, так і органічними домішками. До побутових стічних вод належать води, які видаляються з туалетних та ванних кімнат, кухонь, лазень, пралень, їдалень, лікарень, а також стоки від прибирання жилих та адміністративних приміщень. Побутові стічні води можуть мати мінеральні, органічні та біологічні забруднення. Мінеральні забруднювачі — пісок, шлакові та глинисті частки та ін. Органічні забруднювачі — фізіологічні виділення людей і тварин, залишки тварин і рослин, папір, рослинні масла тощо. Біологічні забруднювачі —мікроорганізми, дріжджові та плісняві грибки, мікроскопічні водорості тощо. В окрему групу виділяють хвороботворні мікроорганізми у зв’язку із санітарною загрозою, яку вони створюють, потрапляючи до водойм. Води, що утворюються внаслідок випадання атмосферних опадів, поділяються на дощові й талі. Дощові води звичайно дуже забруднені, оскільки змивають бруд з поверхні, по якій стікають. Тверді відходи Як свідчить світовий досвід, кількість твердих відходів у великих промислових регіонах щорічно зростає на 2–4 %. При цьому на душу населення щорічно припадає близько 1 т різних відходів, значна частка яких вміщує органічні продукти і може бути використана після оброблення (вилучення певних компонентів) як паливо в котлах-утилізаторах. За розрахунками, використання цих відходів для виробництва електроенергії (ККД = 35 %) дає можливість покривати від 10 до 15 % потреб в енергії. На практиці технології оброблення промислових і побутових відходів може бути використане безпосереднє спалювання відходів, піроліз і біологічна переробка. Спалюванню зазначених відходів передує попереднє оброблення — подрібнення та повітряна або водяна сепарація маси відходів на легку (органічні речовини) і важку (метали, скло, будівельні матеріали тощо) фракції. Органічна фракція при спалюванні дає у 4– 12 разів енергії більше, ніж її потрібно на переробку усієї маси відходів. Отже, процес спалювання є енергетично вигідним і перспективним.
Інформація
Нині у світі для забезпечення парою і гарячою водою житлових районів використовуються різні конструкції котлів-утилізаторів, що працюють тільки на відходах або із застосуванням окремих видів теплоносіїв. Крім того, використовують також агрегати безпосереднього спалювання відходів у киплячому шарі. Після спалювання у цих агрегатах, звільнені від пилу гази під тиском потрапляють у газову турбіну, що виробляє електроенергію. Оптимальними визнані апарати з потужністю спалювання від 500 до 1000 т/добу.
Піроліз твердих відходів ґрунтується на розкладенні під впливом високої температури без доступу повітря органічних речовин відходів. Унаслідок цього утворюються гази, тверді й рідкі речовини, співвідношення яких змінюється залежно від параметрів технології переробки.
Інформація
За технологією американської корпорації Pyrolys system, подрібнені відходи обробляються без попереднього ділення на органічну і неорганічну фракції при температурі 850С. При цьому отримують піролізний газ, що складається з водню — 19 %, метану — 17 %, окису вуглецю — 25 %, вуглеводнів — 9 %, інертних газів — 30 %. Питома теплота спалювання цього газу становить близько 18 тис. кДж/м3.
На практиці застосовують технології піролізу відходів у рідке паливо. Здійснюється це за рахунок використання реакції взаємодії відходів з окисом вуглецю та парою у присутності каталізаторів при температурі 250–400 оС під тиском 14–28 Мпа. Внаслідок переробки утворюється рідке паливо з теплотою спалювання 30–32,5 тис. кДж/кг. Біологічна переробка твердих відходів здійснюється шляхом змішування органічної частки з водою, до якої додаються мікроорганізми та хімікати, за такими стадіями: 1. Попередня підготовка твердих відходів передбачає подрібнення і видалення з них органічної фракції. 2. Біологічна обробка здійснюється в автоклавах (підтримання за рахунок домішок хімічних компонентів, оптимальне значення яких рН) при подачі мікроорганізмів і поживних для них речовин. 3. Оброблення видалених газів шляхом вилучення метану і його наступна сушка. 4. Механічне видалення залишкових продуктів. Залежно від вмісту відходів органічних речовин і їх складових можна отримувати від 67 до 89 % метану, з подальшим його використанням у вигляді палива, або як сировини для отримання метанолу.
6.5. Проблема відходів в Україні
Проблема відходів в Україні, як і в більшості індустріально розвинених країн світу, з року в рік набуває все більшої гостроти. Головними причинами такого стану є значна матеріалоємність промислового виробництва, низькі обсяги використання відходів, майже повна відсутність безвідходних технологій. Відтак кількість відходів невпинно зростає, що відчутно впливає на навколишнє природне середовище та здоров’я населення. Цей факт уже ніхто не заперечує, однак привертає увагу стабільність деяких глобальних показників, які упродовж останніх 5–6 років переходять зі звіту у звіт, з однієї публікації — в іншу. За даними Б. М. Данилишина (1999), сумарна кількість відходів, накопичених в Україні, становить понад 25 млрд т, а площа, на якій вони розміщені, — 180 тис. га (за іншими даними — 160 тис. га). Припустити, що ситуація з накопиченням відходів стабілізувалась малоймовірно, оскільки повсюдно стверджується про зростання їх обсягів. Найвірогідніше, що ці показники якимось чином визначені і, набувши статусу об’єктивних, в останні роки не перевірялися. І якщо показники у різних класах відходів на матеріалах статистичної звітності з року в рік доповнюються, то про остаточний показник чомусь забули. З іншого боку, регулярної інвентаризації усієї маси відходів ніхто не проводить. Тому слід визнати, що наведені стратегічні показники значною мірою орієнтовні (за твердженням В. Кононова, в Україні на 49 млн населення припадає 40 млрд т усіх, крім радіоактивних, відходів). Слід згадати ситуацію з непридатними до використання (чи забороненими до такого) хімічними засобами захисту рослин. Скільки їх в Україні, достеменно не знає ніхто, відтак цифри в літературі наводилися різні: від 13 до 22 тис. т. Відповідь на це питання дали фахівці Міністерства екології та природних ресурсів України (І. П. Крайнов) — 20 тис. т. Врешті-решт це не принципово. Важливо те, що відходи накопичуються і проблема поводження з ними постійно загострюється.
Інформація
Щорічний обсяг утворення твердих відходів в Україні за період 1986–1990 рр. досяг 1,8–1,9 млрд т, з яких 1,5–1,6 млрд т становили гірничопромислові відходи. Зі спадом економіки ці показники значно зменшились. У 1996–1997 рр., згідно зі статистичними даними, щорічний обсяг утворення відходів становив 0,56–0,57 млрд т, у тому числі 256,5 млн м3 відходів видобутку та збагачення корисних копалин.
Процес утворення відходів подається за територіальними, галузевими, видовими схемами, за класами токсичності тощо. Ці схеми не є сталими, тобто такими, що аналізуються упродовж тривалого часу. Певною мірою причиною цього є зміни в галузевому розрізі господарського комплексу України. Так, у Національній доповіді про стан навколишнього природного середовища в Україні за 1992 р. галузева структура утворення твердих відходів включала сферу виробництва і сферу споживання (табл. 30).
Таблиця 30
Сфери і галузі народного господарства Сфера виробництва Чорна металургія (розкривні породи, шлаки, шлами, відходи металу) Кольорова металургія (розкривні породи, шлами, збагачення руд та ін.) Хімічна (розкривні породи, шлами, фосфогіпс, галітові відходи та ін.) Вугільна (шахтні породи, відходи вуглезбагачення та ін.) Будівельних матеріалів і неметалорудна (розкривні породи, шлами, пил та ін.) Енергетика (золошлак) Деревообробна (тирса тощо), млн м3 Харчова (відсіви, жом, дефекат, меляса, шрот, кістка тощо) Машинобудування (відходи металу, горіла земля, шлаки тощо) Всього Сфера споживання Особисте споживання (тверді побутові відходи, макулатура тощо) Виробниче споживання (амортизаційний матеріал, шини, відпрацьовані нафтопродукти, текстильні відходи тощо) Всього Разом 11,1–12,1 0.6 1120–1180 45,2–48,2 76–80 251–260 242–250 15,4–16,0 6,4–7.2 55–61 8,6–8,9 1820–1911 61,1 2,5 4,1 13,6 13,1 0,8 0,4 3,1 0,5 Утворення, млн т % до загальної кількості
6.2–6.5 17,3–18,6 1837–1930
0.3
Більш інформативною була і залишається видова структура відходів, в основу якої покладено технологічний принцип їх утворення(середньорічні показники за 1985–1990 роки) (табл. 31).
Таблиця 31
Види і групи відходів Розкривні, шахтні та інші гірські породи Відходи збагачення (сепарації) мінеральної сировини та палива (шлами тощо) Відходи хімічно-металургійної переробки сировини (шлаки та ін.) Відходи енергетики (золошлаки) Відходи переробки сільськогосподарської сировини (жом, дефекат, мелеса тощо) Відходи переробки деревини (тирса, стружка тощо), млн м3 Відходи і лом чорних і кольорових металів Тверді побутові відходи Інші (макулатура, склобій, відпрацьовані нафтопродукти, горіла земля тощо) Разом Утворення, млн т 1410–1480 250–260 74–78 15,4–16,0 45–50 6,4–7,2 22,1–23,8 9–10 5,2–5,5 1837–1930 % до загальної кількості 76,7 13,5 4,0 0,8 2,5 0,4 1,2 0,5 0,3
Примітка. У табл. 30–31 відсутні дані щодо утворення радіоактивних відходів.
Привертає увагу домінуюча частка розкривних порід (нині вона приблизно така сама), дещо менше — відходи збагачення. Слід зауважити, що питання віднесення розкривних порід до відходів дискусійне. Головна небезпека від них полягає передусім у зайнятті великих площ землі та постійному забрудненні повітряного басейну через пилоутворення. Відходи збагачення — це вже відходи промисловості. Відтак структуру відходів (вилучивши з розгляду розкривні породи), що утворюються в господарському комплексі України, можна поділити за таким принципом: • промислові відходи; • радіоактивні відходи; • непридатні для використання отрутохімікати; • побутові відходи.
У свою чергу кожна із складових цього загального поділу має свою структуру. Розглянемо детальніше перелічені складові у загальній масі відходів України. Промислові відходи. Найнебезпечнішими є промислові токсичні відходи, кількість накопичення і утворення яких за 1998–2000 рр. становить 4,4 млрд т, у тому числі близько 81–88 млн т за усіма класами небезпеки. Токсичні відходи, що утворилися у 2000 р., мають таку структуру: відходи першого класу токсичності становлять близько 14 тис. т, другого — 176, третього — 2,4 млн т і четвертого — близько 79 млн т. Аналіз даних щодо утворення та утилізації токсичних відходів свідчить про те, що ситуація практично не змінюється, а утилізація токсичних відходів першого класу навіть скоротилася з 39,5 % у 1999 до 13.3 % у 2000 р. Найбільшу небезпеку для довкілля і здоров’я населення становлять токсичні відходи першого класу, до яких належить чимало металів і хімічних сполук, зокрема відходи гальванічних виробництв, свинець, отрутохімікати, ртуть, бенз(а)пірен та ін. За обсягами утворення домінують свинець, бенз(а)пірен. Основними виробниками токсичних відходів першого класу є підприємства Міністерства промислової політики (близько 86 %). Водночас привертає увагу наявність значної кількості відходів цього класу токсичності в агропромисловому секторі (1,7 %), основну частину яких (понад 25 %) становлять отрутохімікати.
