1 Группа. Опасные производства

Металлургическая промышленность

В последние годы выявлена новая группа локальных источников диоксинов. Как оказалось, они образуются на металлургических заводах, например, при электрохимическом получении никеля и магния из их хлоридов, в сталелитейных производствах, при переплаве лома железа, меди и других металлов , при производстве алюминия и т.д. ПХДД и ПХДФ находят повсюду - в аквафауне, донных отложениях, а также в сточных водах этих производств, и почве окружающих территорий, в воздушном бассейне и т.д.

Появление ПХДД и ПХДФ при производстве магния и рафинированного никеля было обнаружено впервые в Норвегии. Диоксины образуются в основном при обработке окатышей кокс-оксида магния газообразным хлором при 700-800°С, после чего электролизом обезвоженного хлорида магния получают металл. Ежегодные выбросы предприятия с водами составляли несколько сотен граммов в ДЭ. Большие выбросы ПХДД и ПХДФ при производстве рафинированного никеля возникают на высокотемпературной стадии превращения хлорида никеля в его оксид. В донных отложениях вблизи завода до настоящего времени находят ПХДФ в концентрации до 15 ppt.

В бывшем СССР внимание к этой проблеме пока не привлекалось. В качестве примера источника вероятного образования ПХДД и ПХДФ упоминается производственная деятельность Кировградского медеплавильного комбината (Екатеринбургская область), на котором перерабатываются отходы кабельной и радиоэлектронной промышленности. Одной из подготовительных стадий является освобождение медного провода от полимерной изоляции, в том числе ПВХ. Это происходит путем прямого выжигания изоляции на открытой площадке.

Назовем также возможность образования диоксинов в других крупнотоннажных технологиях металлургической промышленности. Так, способ промышленного получения хлористого алюминия, основанный на хлорировании каолиновых брикетов, предусматривает, что хлорирование проводится в непрерывно действующей шахтной печи газообразным хлором в присутствии СО:

Al₂O₃ + 3Cl₂ + 3CO = 2AlCl₃ + 3CO₂

Для регулирования температуры в печь добавляют кусковой кокс. Реакционные газы, выходящие из печи хлорирования при 400 - 450 C, кроме AlCl₃, содержат другие хлориды. Получение 1 т. очищенного хлористого алюминия сопровождается образованиеим 650 кг прохлорированных брикетов и 270 кг различных шламов, содержащих микропримеси диоксина

В несколько меньших количествах ПХДФ найдены также в хлоридах меди Cu(I) и Cu(II). Данные об обнаружении различных ПХДФ в коммерческом FeCl₃ недавно были подтверждены.

Микропримеси ПХДФ возникают в процессе синтеза, осуществляющегося путем высокотемпературного хлорирования металла, к которому обычно добавляют металлолом (температура процесса 650°С в производстве FeCl₃ и 750...800°С в производстве AlCl₃). Источником ПХДФ являются органические вещества, неизбежно сопутствующие вторичному металлу - смазочные масла, остатки охлаждающей жидкости на стружке и т.д. В бывшем СССР FeCl₃6Н₂О производится на Уральском ПО "Галоген" (Пермь), Сакском химическом заводе и на Крымском ПО "Химпром", однако данные об определении в них примесей ПХДФ не известны.

Целлюлозно-бумажное производство

Значительные количества диоксинов образуются в целлюлозно-бумажной промышленности, часть технологий которой восходит ко второй половине прошлого века. В основном это происходит на стадии делигнификации древесины. Поскольку лигнин (а это четверть древесной массы) содержит фенольные фрагменты, образование хлорированных фенолов и феноксифенолов - предшественников диоксинов ПХДД и ПХДФ - в процессе хлорирования лигнина неизбежно. Отбеливание целлюлозы осуществляется с использованием хлора и его соединений - оксида хлора, гипохлоригов, хлоритов и хлоратов. Кроме того, диоксины могут вноситься в отходы этого производства при обработке шлама с помощью ПХФ и его соли.

Продукция и отходы целлюлозно-бумажной промышленности рассматривались как возможный источник загрязнения окружающей среды диоксинами еще в 1974 г. Если учесть масштабы потребления этой отраслью хлора, предположение было отнюдь не беспочвенным (например, только Швеция расходовала на эти цели половину потребляемого хлора). То же относится и к сбросам, поскольку на 50 млн т беленой целлюлозы, производимой в мире ежегодно, приходится 250 тыс. т хлорорганических отходов, поступающих в окружающую среду. Тем не менее следующее десятилетие предположение продолжало оставаться гипотезой.

Подтверждение было получено осенью 1985 г., когда в США были обнаружены 2,3,7,8-ТХДД и 2,3,7,8-ТХДФ в осадках целлюлозного производства, а в Швеции были найдены относительно высокие уровни и специфическое распределение гомологов и изомеров этих диоксинов в крабах, обитающих вблизи сбросов целлюлозно-бумажного производства. Таким образом, к 1986 г. отбеливающие предприятия оказались в поле зрения официальных инстанций и научных кругов США, Швеции, Канады, Германии и др.

Последующие исследования, часть из которых была обнародована в 1987-1988 гг. на научных диоксиновых конференциях в Лас Вегасе и в Умеа, показали, что диоксины действительно присутствуют по всей технологической цепи целлюлозно-бумажной промышленности. Они найдены в самой пульпе, в фильтрате и отфильтрованной массе (до 40 ppt), в твердых и жидких отходах производства (до 400 ppt), а также отходящих газах после их сжигания. В отходах целлюлозно-бумажной промышленности обнаруживают до 22 различных изомеров и гомологов ПХДД и ПХДФ с числом атомов хлора от 4 до 8, включая 12 из числа наиболее токсичных. Характерно, что в этих смесях самый токсичный 2,3,7,8-ТХДД представлен в заметных количествах. Диоксины находят также в готовой древесной продукции и бумаге, причем не в газетной, а именно в "белой". Наконец, повышенные концентрации диоксинов обнаружены в организмах рыб, крабов и других представителей аквафауны, обитающих вблизи стоков предприятий.

Предприняты исследования механизма образования ПХДД и ПХДФ в производственных процессах, характерных для выпуска целлюлозы и бумаги. Хотя удалось выявить стадии, где диоксины образуются в наибольшей степени, в целом механизмы возникновения диоксинов пока не ясны. Обнаружились, однако, существенные различия в уровне образующихся диоксинов не только от процесса к процессу, но и от предприятия к предприятию. Тем не менее, во многих странах уже внесены усовершенствования в технологические процессы производства целлюлозы и бумаги, и они позволили резко снизить содержание ПХДД и ПХДФ и в продукции и в выбросах предприятий.

Нефтепереработка

Примеси ПХДД и ПХДФ были обнаружены впервые в выбросах нефтеочистных сооружений в 1989 г. Их связывают с процессом каталитического риформинга, а конкретно, со стадией регенерации катализатора. Последняя сводится к отжигу кокса в контролируемой кислородной атмосфере при 380-530°С с последующим восстановлением его каталитической активности добавлением в струю газа хлорированных соединений (CCl₄, трихлорэтан, HCl). Дополнительный анализ проблемы позволил выявить ту ступень процесса, когда образование ПХДД и ПХДФ наиболее вероятно. В газе, используемом при регенерации катализатора, были обнаружены нехлорированный дибеизофуран и другие ароматические углеводороды. Это позволило предположить, что образование ПХДФ и ПХДД происходит путем хлорирования углеводородов при каталитическом влиянии окисленных стенок железных трубопроводов. Гипотеза была проверена в модельных экспериментах.

Индустриальные аварии и массовые профессиональные поражения

Одним из особо опасных источников поражения людей и заражения биосферы диоксинами (ПХДД, ПХДФ и ПХБ) являются различного рода технологические инциденты в промышленности, происходящие при изготовлении продукции, в том числе нередкие аварии и взрывы. Имеются в виду производства химической продукции двух видов.

На одних предприятиях микропримеси диоксинов являются в той или иной степени неизбежным, хотя и попутным элементом технологической цепи, надежно изолированным от контакта с персоналом цехов. Лишь в момент аварии или катастрофы, которые не могли быть предсказаны и/или смоделированы заранее, эти вещества могут выйти из-под контроля и привести к массовому поражению работников. В остальное время в процессе изготовления продукции диоксины оказывают сравнительно малое воздействие на персонал и потому становятся фактором влияния на здоровье людей лишь по выходе из технологической цепи - в момент использования и утилизации продукции.

Второй путь контакта диоксинов с производителями продукции связан с архаичностью или же несовершенством технологии, в результате чего возможны массовые поражения работников при профессиональном контакте с опасными вещестами. Для бывших СССР и Чехословакии и, по-видимому, для КНР подобный выход микропримесей из-под контроля приобрел крайные формы, поскольку был связан главным образом с отсталостью технологии, в частности с негерметичностыо технологического оборудования, отсутствием элементов автоматизации, наличием множества ручных операций. Очевидно, на этих предприятиях в критической ситуации, в том числе при взрывах и пожарах, могут образовываться неожиданно большие дополнительные количества диоксинов. Эпоха индустриальных аварий, сопровождавшихся массовым поражением людей диоксинами, главным образом наиболее токсичным диоксином 2,3,7,8-ТХДД, началась, по-видимому, в 1949 г. в США и Германии, хотя есть упоминание и о более ранних событиях. Не закончилась эта эпоха и в 70-х годах, после того как произошел широко известный взрыв в Севезо (Италия), во всяком случае для бывшего СССР. Помимо технологий, связанных с производством 2,4,5-ТХФ, 2,4-ДХФ, ПХФ, а также пестицидов на их основе, немало массовых поражений работников связано с производством 3,4-дихлоранилина. Известны они и для нашей страны. Кроме того, для бывшего СССР характерны многочисленные поражения диоксинами рабочих, занятых получением электролитического хлора, хотя эти профессиональные поражения, по существу, не квалифицировались именно как новые.

Индустриальные аварии и массовые профессиональные поражения работников в основном связаны с производством хлорфенолов (2,4,5-ТХФ и реже ПХФ) и феноксигербицидов - 2,4,5-Т и его производных, и реже 2,4-Д. Если учесть сравнительную близость технологий, применявшихся на этих химических предприятиях, аварий было непропорционально много. Среди них было по крайней мере 9 крупных аварий и взрывов, приведших к мощному, хотя и одномоментному воздействию диоксинов на здоровье работников. Были и массовые поражения в ходе профессиональной деятельности, завершившиеся аварией или взрывом.

Следует подчеркнуть, что для бывшего СССР более характерны массовые поражения работников при осуществлении производственных операций в рамках отсталых технологий.

При рассмотрении особенностей всех этих эпизодов неизбежен учет не только технологического и экономического аспекта, но и политического. Последнее обстоятельство особенно важно в связи с тем, что в 60-х годах гербицидная продукция, производимая рядом стран, участвовала в боевых действиях во Вьетнаме. Сложившаяся в связи с этим атмосфера секретности не рассеялась в бывшем СССР и в КНР до самых последних лет.