Глава 2. Современные проблемы образования,

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И СКЛАДИРОВАНИЯ ОТХОДОВ

Технический прогресс XX века породил одну из острейших экологических проблем - проблему образования громадных количеств отходов производства и потребления.

Отходы - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства.

2.1. Виды и характеристики отходов

Общее количество отходов, образующихся в планетарном масштабе, уже превысило 100 млрд. тонн в год и с каждым годом неуклонно увеличивается. Парадоксально, но факт: чем выше уровень развития государства, тем больший объем отходов приходится на каждого его жителя. «Мусорная цивилизация» -такое нелицеприятное определение получила система быта современного человечества.

Россия, в силу печальных традиций неэффективного использования многих видов природных ресурсов, «успешно» конкурирует по этому показателю с высокоразвитыми странами: ежегодно в РФ образуется более 7 млрд. тонн отходов, из которых лишь менее одной трети используются повторно. По весьма неполным данным на территории нашей страны в отвалах, хранилищах и несанкционированных свалках накоплено свыше 80 млрд. тонн только твердых отходов. Казалось бы, учитывая громадную площадь РФ (более 17 млн. кв. км), это не так уже и много, но надо учитывать, что большая часть этих отходов размещаются вблизи и нередко даже внутри крупных городов и промышленных центров, что создает чрезвычайно напряженную экологическую ситуацию в этих многочисленных районах.

По виду происхождения отходы подразделяют на две основные группы:

• промышленные, т.е. не пригодные для производства данной продукции компоненты или фракции сырья, его не употребимые остатки или возникающие в ходе технологического процесса вещества (в том числе в результате очистки газов и сточных вод), не утилизируемые в данном производстве

• бытовые (коммунальные, отходы потребления) - это твердые отбросы и не утилизируемые в быту вещества, образующиеся в результате амортизации бытовых предметов и самой жизни человека (включая общественные места: столовые, больницы, прачечные, бани и соответствующие бытовые объекты промышленных предприятий).

В отдельную группу входят радиоактивные отходы, проблемные вопросы которых рассматриваются в разделах 2.4 - 2.6 данной главы.

2.1.1. Промышленные отходы

Для каждой отрасли промышленности характерен свой преобладающий вид отходов.

Так, при добыче твердых полезных ископаемых основными отходами являются пустая порода и некондиционные руды, которые образуются при проведении вскрышных и горнопроходческих работ. Эти отходы складируются (зачастую бессистемно) на открытых территориях вокруг рудников и карьеров в виде безжизненных отвалов. Особенно остро эта проблема проявляется в угольной промышленности, шахты которой, как правило, вплотную примыкают к населенным пунктам. Вследствие этого вблизи последних концентрируются объемные отвалы (терриконики) угольсодержимых пород, часто самовозгорающихся и тем самым отравляющих ядовитыми газами окружающие территории.

На стадии обогащения добытых руд большая масса часть их массы также переходит в отходы в виде тонко измельченного материала. Данные отходы, содержащие, как правило, целый букет вредных для окружающей среды минеральных примесей (мышьяка, свинца, фтора и др.), складируются в выполняемых по типу водохранилищ хвостохранилищах. Последние после проектного заполнения засыпаются землей и остаются «наследством» для будущих поколений в виде своеобразных «экологических бомб» замедленного действия массой от нескольких до десятков миллионов тонн каждая.

На предприятиях черной и цветной металлургии образуются большие количества плавильных шлаков, пылевых отходов, выделяемых из газов, и различных осадков, образующихся при очистке промышленных сточных вод.

Для машиностроения основными отходами являются черный и цветной лом, флюсы, абразивы и пластмассы. Наиболее токсичные отходы здесь образуются в травильных и гальванических цехах в виде осадков соединений железа, хрома, меди, цинка, кадмия, никеля, выделяемых при очистке сточных вод и концентрированных отработанных электролитов.

Бичом целлюлозно-бумажной промышленности являются лигнинсодержащие кислые отходы.

Очень широк спектр высокоопасных отходов в химической и нефтехимической отраслях промышленности.

Повсеместным мощным производителем отходов является энергетика в лице ТЭЦ и котельных станций, работающих на угле. Горы золоотвалов являются характерным пейзажем для территорий этих предприятий. Как отмечают специалисты, в угольной золе происходит существенное концентрирование содержащихся в исходном топливе вредных элементов, включая радиоактивные. Дополнительная опасность таких золоотвалов обуславливается тем, что они, как правило, находятся в черте населенных пунктов.

Разнообразнейшие виды отходов образуются во вспомогательных объектах конкретных предприятий всех отраслей промышленности. Это отработанные кислые и щелочные аккумуляторы, смазочные масла, резина, замасленная и химически загрязненная ветошь, остатки красок, различная тара, опилки и т. п.

По действующему в РФ законодательству все виды промышленных отходов подразделяются на две категории:

• неопасные (нетоксичные) - это отходы добывающей и перерабатывающей промышленности, а также строительный мусор, данное определение не означает, однако, что они не оказывают реального отрицательного влияния на окружающую природную среду,

• опасные (токсичные), которые в зависимости от степени их вредного воздействия на окружающую природную среду и здоровье человека подразделяются на четыре класса опасности.

Отнесение конкретного вида отходов к определенному классу опасности проводится в соответствии с критериями, устанавливаемыми природоохранными органами федерального уровня.

Первым классом опасности характеризуют чрезвычайно опасные отходы: к ним инспектирующие органы априорно относят те, в которых присутствует ртуть, сулема, цианистый калий, сурьма треххлористая, хромовокислый калий, бензапирен, оксид мышьяка, а также органические вещества, имеющие первый класс опасности.

Ко второму классу относят высокоопасные отходы: в частности, это те, в состав которых входят хлористая медь, хлорид цинка, триоксид сурьмы, арсенат кальция, азотнокислые соли свинца, фенол, в эту же группу включают различные нефтешламы и отходы производства редких металлов.

Третьим классом классифицируются умеренно опасные отходы, из большого числа видов которых укажем на осадки гидроксидов металлов и шламы металлургических производств.

Четвертым классом характеризуются малоопасные отходы: примером их являются хвосты обогатительных фабрик, пыль асбошлифовальная, отработанные эмульсии прокатных цехов.

Определение класса опасности многокомпонентных отходов проводят расчетными методами с использованием критериев вредного воздействия содержащихся в них веществ на окружающую среду и организмы.

Если известны ПДК рассматриваемых веществ в почве, то расчет класса опасности отхода проводится по формулам

где: Ki - безразмерный индекс опасности i-го вещества, содержащегося в отходе,

ПДК, - предельно допустимая концентрация данного вещества в почве, мг/кг воздушно сухой почвы,

5,- безразмерный коэффициент, отражающий растворимость i-го вещества в воде: по справочникам или экспериментально находят, сколько граммов вещества растворяется в 100 г воды, и делят это значение на 100,

bj - содержание i-го вещества в общей массе отхода, т/т,

n - число веществ, по значениям К, которых определяют индекс опасности всей массы отхода (Котх)

Значение п выбирают <3 из числа компонентов отхода, имеющих наименьшие значения К„ причем должны выполняться условия: K_t < К₂ < К₃ и 2К, <К₃.

Если в уравнении 2.2 значение К_отх оказывается менее 2, то отход относится к первому классу опасности, при К_т = 24-16- ко второму, при К_отх = 16,1 -30 - к третьему и при К_тх более 30 - к четвертому.

При отсутствии ПДК в почве для веществ, содержащихся в отходе, расчет К, для каждого из них ведут по формуле

где: LD50i,- летальная доза i-го вещества, вызывающая при введении в организм гибель 50 % подопытных животных, мг/кг веса; если известны LD₅₀ для разных видов животных, то в формулу 2.3 подставляют наименьшее из этих значений,

Fi - безразмерный коэффициент летучести i-го вещества: по специальным справочникам определяют давление насыщенного пара индивидуального компонента в смеси в мм ртутного столба при температуре 25°С и делят это значение на 760 мм рт. ст.; для твердых веществ F = 0,

Остальные обозначения те же, что в формуле 2.1.

Далее расчет К_т осуществляют по указанной выше методике с использованием формулы 2.2. Граничными значениями К_0ТХ , определяющими отнесение отхода к определенному классу опасности, являются:

К_отх < 1,3 1,3-3,3 3,4-10 > 10

Класс опасности12 3 4

2.1.2. Твердые бытовые отходы

С проблемой твердых бытовых отходов (ТБО) как источников деградации окружающей среды человечество столкнулось не сегодня и не вчера: история ее уходит в те времена, когда началось образование крупных населенных пунктов. Горы мусора на прилегающих и внутренних территориях были и есть печальным атрибутом жизни городов.

Приметами двадцатого века являются непрерывный рост во всем мире объема ТБО как в абсолютных величинах, так и в расчете на душу населения и одновременное резкое усложнение их состава.

По современным оценкам количество образующихся ТБО в расчете на одного жителя составляет, кг/год: в США - более 700, Швеции - около 500, Англии, Франции и в ряде других европейских государств- 350-400, в Москве - 270 - 300. В г. Новосибирске ежегодно образуется более 500 тысяч тонн ТБО в год (2,0 - 2,5 млн. м³/год).

В отличие от бытовых отходов доиндустриального периода, основу которых составляли природные органические вещества, современные ТБО содержат большие количества разнообразнейших неорганических и полимерных материалов: это металлическая и полиэтиленовая тара, пленки, пластмассы, аккумуляторы, батарейки, ядохимикаты, , лакокрасочные материалы, многочисленные предметы одноразового или короткого срока пользования и многое другое. Достаточно указать, что в отходах потребления западных стран около 30 % их массы и до 50 % их объема составляют различные упаковочные материалы. Особую опасность представляют отходы синтетических полимерных материалов, большинство из которых практически не поддаются биологическому разложению:

Ещё в недавнем прошлом в России отходов этих видов выбрасывалось в расчете на одного жителя существенно меньше, чем в высокоразвитых странах, однако в последние годы в связи с внедрением западной потребительской культуры в этой области произошли большие изменения, причем, к сожалению, не в лучшую сторону для природной среды.

2.2. Основные нормативные положения но обращению с отходами в РФ

В вышедшем в РФ в 1998 г. «Федеральном законе об отходах производства и потребления» (далее по тексту - Закон об отходах) понятие обращение с отходами трактуется как деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию и размещению отходов.

Размещение отходов - это их хранение или захоронение.

Хранение отходов - содержание отходов в объектах размещения отходов (полигон, шламохранилище, хвостохранилище, отвалы и др.) в целях их последующего захоронения, обезвреживания или использования.

Захоронение отходов - изоляция отходов, не подлежащих дальнейшему использованию, в специальных хранилищах в целях предотвращения попадания вредных веществ в окружающую природную среду.

Обезвреживание отходов -обработка, в том числе сжигание и обеззараживание отходов на специализированных установках, в целях предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую природную среду.

Из других положений Закона об отходах в первую очередь следует выделить ст. 17, гласящую, что ввоз отходов на территорию РФ в целях их захоронения или обезвреживания запрещается. Законодательное принятие этого положения играет большое значение для всех россиян, так как за последние годы западными фирмами предпринимались многочисленные попытки прямого или завуалированного (например, под видом сырья) ввоза своих опасных отходов в нашу страну.

Важными правовыми основами обращения с отходами являются и такие положения закона, как:

• деятельность по обращению с опасными отходами подлежит лицензированию (ст. 9),

• создание объектов размещения отходов допускается на основании разрешений, выданных специально уполномоченными федеральными органами исполнительной власти ... при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы (ст. 12),

• индивидуальные предприниматели и юридические лица, в процессе деятельности которых образуются опасные отходы, обязаны подтвердить отнесение данных отходов к конкретному классу опасности на опасные отходы должен быть составлен паспорт (ст. 14),

• индивидуальные предприниматели и юридические лица, осуществляющие деятельность в области размещения отходов, разрабатывают проекты нормативов образования отходов и лимитов на их размещение (ст. 18).

В проекте лимитов на размещение отходов каждое предприятие в соответствии с действующими инструктивно-методическими указаниями приводит все необходимые характеристики своих отходов, обосновывает объемы их образования и отражает применяемые способы сбора, накопления, хранения, использования, обезвреживания и захоронения каждого вида отходов. Разработанные проекты лимитов утверждаются природоохранными органами соответствующего уровня.

2.3. Способы захоронения и обезвреживания отходов

Во всем мире в течение многих веков основным методом избавления населения от отходов являлось складирование их на мусорных свалках. Данная тенденция сохраняется и до настоящего времени: в США, России, Великобритании и многих других странах захоранивается таким способом от половины до 98 % всех бытовых отходов. Правда, поскольку такие свалки постоянно несли и несут с собой целый ряд опасностей: самовозгорания, отравления атмосферного воздуха ядовитыми и дурнопахнущими газами, загрязнения подземных вод, размножения переносчиков инфекционных заболеваний и др. - во многих странах мира в последние десятилетия резко ужесточились требования по обустройству и эксплуатации площадок для размещения бытовых отходов.

Современные полигоны захоронения бытовых отходов представляют собой сложные и дорогостоящие инженерные сооружения. Конструктивно они выполняются в виде земляных выемок (котлованов, траншей). С целью предотвращения загрязнения подземных вод фильтратами, образующимися при биологическом разложении отходов, основание полигонов гидроизолируют путем создания протифильтрационного экрана - чаще глиняного или пленочного. Для сбора талых и дождевых вод, стекающих с территории полигонов, они оборудуются кольцевой канавой. Площади полигонов разбивают на несколько участков (карт), отсыпку отходов на которых проводят поэтапно. После накопления на участке слоя отходов толщиной 1,5 -2,0 м их уплотняют бульдозером или катками и не позднее чем через сутки засыпают 25-сантиметровым изолирующим слоем грунта. Для уменьшения земельных площадей, отторгаемых под полигоны, засыпку их осуществляют многослойно до высоты 10-60 м. После полного заполнения полигонов их поверхность задерняют.

В изолированных от доступа воздуха слоях отходов протекает анаэробный процесс разложения органических веществ, в результате чего выделяется так называемый биогаз - смесь метана и диоксида углерода. При соответствующем оборудовании полигонов системой сбора и организованного отведения биогаза он может использоваться в качестве топлива.

В зарубежной практике к доставляемым на такие полигоны отходам предъявляются жесткие требования. В частности, не допускается наличия в отходах металлолома, крупногабаритных предметов, тары из-под опасных веществ, ограничивается содержание пластиковых материалов, необходимо четкое соблюдение графика доставки отходов каждым поставщиком и т. п.

Что касается России, то, к сожалению, практически каждый наш «полигон захоронения отходов» не что иное, как отвратительная, сочащаяся всякой дрянью свалка под открытым небом, о чьем присутствии близ дороги обоняние сообщает нам прежде любого другого органа чувств. На эти организованные свалки свозят что попало, сваливают как попало, а уж о каких-то природоохранных мерах и говорить не приходится.

Бичом российской действительности остается громадное количество несанкционированных разномасштабных свалок. Несмотря на то, что за последние годы в нашей стране в результате предписаний природоохранных органов ликвидирована значительная часть таких свалок (чаще - методом засыпки их грунтом, реже- перетранспортировкой отходов на санкционированные свалки), число мусорных ячеек не уменьшается. Что печально, причиной этого все больше являются не промышленные предприятия, а население, из которого первенствующую роль занимают «дачники». Проезжая по любой дороге, оглянитесь вокруг - в каждой ямке, в каждый излучине вы увидите выброшенные упакованные и неупакованные отходы «дачной» жизни. А ведь это как раз наиболее опасные для природной среды материалы: полиэтиленовые пленки, тара из-под лакокрасочных материалов, мелкие и крупные металлосодержащие отходы и т. п. В конечном счете, часть содержащихся в этих материалах токсичных веществ попадает в наш организм с загрязненной водой, с накопившими токсичные элементы грибами и другими лесными дарами, с молоком коров, поедающих растущую на отравленных участках траву. Воистину мы не ведаем, что творим?!

Естественно, что захоронение отходов по технологиям, соответствующим всем требованиям охраны окружающей среды, требует высоких эксплутационных затрат. По публикуемым в печати данным захоронение каждой тонны бытовых отходов стоит в западных странах от нескольких десятков до нескольких сотен долларов. Кроме того, во многих государствах уже давно катастрофически не хватает земель для закапывания отходов.

Вторым по масштабам распространения способом борьбы с отходами потребления является их сжигание на специальных мусоросжигающих заводах (МСЗ).

Первое систематическое использование мусоросжигающих печей было осуществлено еще в 1874 г. в Англии, после чего МСЗ стали активно строиться во многих крупных городах мира, особенно европейских. В России к 1990 г. функционировало 8 МСЗ производительностью 18-50 т сжигаемых ТБО в сутки и имеется ряд проектов строительства новых заводов, в том числе в Москве.

В зависимости от состава ТБО метод сжигания позволяет снизить их объем до 10-40% от исходного. Кроме того, МСЗ являются довольно крупными производителями тепловой энергии: теплотворная способность сухих отходов достигает 9 МДж/кг (для сравнения укажем, что для бурых углей это значение составляет 12 - 19 МДж/кг). На использовании тепла, вырабатываемого МСЗ, за рубежом работают десятки электростанций и большое число установок для получения пара и горячей воды, идущих на отопление жилых домов и объектов промышленных предприятий.

Вместе с тем, несмотря на указанные плюсы, во всем мире усиливается тенденция закрытия действующих МСЗ и запретов на строительство новых. Основной причиной этого является то, что при сжигании современного многокомпонентного мусора образуются и переходят в газовую фазу большая группа токсичных соединений, в том числе таких опаснейших как диоксины, фуран и фосген. Используемые на МСЗ сложные системы газоочистки, стоимость сооружения и эксплуатации которых нередко достигает 50 % от всех затрат на сжигание мусора, не решает проблему охраны атмосферного воздуха. По мнению большинства специалистов, ущерб окружающей среде, наносимый газовыми выбросами МСЗ, превышает тот, который причиняют природе саморазлагающиеся на свалке отходы.

Более прогрессивным и безвредным для окружающей среды способом термического уничтожения БТО считается пиролизный.

Пиролиз (по-гречески - уничтожение огнем) - это процесс, при котором исходный мусор нагревают в специальных реакторах до заданной температуры (500- 1200°С) в бескислородной среде. При этом в результате высокотемпературного разложения органических веществ образуется горючий синтез-газ (смесь водорода, метана, оксида углерода, азота и углекислого газа), который последовательно охлаждается, очищается от нежелательных примесей и сжигается в котлах-утилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии. Содержащиеся в мусоре неорганические компоненты выводятся из процесса в компактной шлакообразной форме. Выделение в атмосферный воздух опасных полициклических соединений типа диоксинов при пиролизе отходов резко уменьшается или подавляется полностью. Широкое использование метода сдерживается сложностью пиролизных установок, а также достаточно высокими затратами, связанными с их эксплуатацией.

В качестве способа вторичного использования органических ТБО в зарубежной и отечественной практике нашло применение метода их компостирования.

Компостирование - это технология переработки отходов, основанная на их биоразложении.

Простейшая технология компостирования заключается в складировании отходов в кучи высотой 2 - 4 м и периодическом (раз в год, раз в месяц или ежесуточно) переворачивании их. Сроки получения готового компоста составляют при этом соответственно от 24 - 36 до 4 - 6 месяцев.

При использовании технологии более высокого уровня проводят аэрацию и увлажнение компостных куч, что позволяет снизить сроки получения компоста до 2-10 недель.

Данные технологии приемлемы в основном для сельскохозяйственных отходов.

Промышленным способом реализации процесса является биотермическое компостирование ТБО. Осуществляется оно в медленно вращающихся барабанах, в которые непрерывно подается нагретый до 60°С воздух. Вследствие интенсивного протекания аэробного окисления органические бытовые отходы превращаются примерно за двое суток в компост.

Для реализации любой технологии компостирования нужна тщательная сортировка отходов с выделением из них металла, пластмасс и других вредных для биоценозов компонентов. Но даже и после этого полученный компост не может быть гарантированно использован из-за содержания в нем токсичных веществ, в первую очередь, тяжелых цветных металлов.

Комплексные мусороперерабатывающие заводы, в состав которых вошли линии биотермического компостирования отходов, построены в 1971 - 87 годах в Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Ташкенте, Алма-Ате и Могилеве, но нигде себя не оправдали.

Важнейшим направлением во всем мире является реутилизация отходов, то есть вторичное использование содержащихся в них черных и цветных металлов (особенно алюминия), бумаги, картона, стекла, пластмасс, резины и пр. что, безусловно, важно как с экологической, так и с экономической точек зрения. Однако и здесь все далеко не просто: для крупномасштабной реализации направления необходимо создание развитой сети мусоросортировочных станций и скооперированных с ними соответствующих предприятий по переработке выделяемых из отходов компонентов.

Существенно упрощает задачу утилизации отходов раздельный сбор их видов непосредственно у мест образования. В Германии, Австрии, Дании и др. европейских странах привычной картиной является наличие у жилых домов мусорных контейнеров разного цвета, в каждый из которых население складывает строго определенные виды отходов. Как обстоит дело в РФ с этим вопросом, читатель может судить сам.

Обезвреживание и захоронение промышленных отходов. По действующему в РФ экологическому законодательству нормативные требования по обращению с промышленными отходами определяет их класс опасности. Это касается сбора и учета отходов, их затаривания, накапливания на территории предприятия, транспортирования, обезвреживания, захоронения, а также платежей за размещение отходов.

В частности, отходы первого класса опасности должны на месте образования затариваться в стальные баллоны или барабаны, проверенные на герметичность. После заполнения баллоны закрывают крышками и заваривают. Барабаны с отходами маркируются и взвешиваются. Веса отходов заносятся в журнал учета.

Эти же требования относятся и к отходам второго класса опасности, но их допускается затаривать в полиэтиленовые мешки или деревянные ящики. Отходы третьего класса опасности затариваются в бумажные мешки, а для четвертого затаривания не требуется.

Отходы первого и второго классов опасности, а в некоторых случаях и третьего обезвреживаются и захораниваются на специальных инженерных сооружениях - полигонах по обезвреживанию токсичных промышленных отходов, куда они должны доставляться на спецтранспорте предприятия. Такие полигоны рассчитываются на обслуживание комплекса предприятий региона или города. В состав полигона должен входить завод по обезвреживанию опасных отходов.

Если обезвреживание отходов не проводится, то они полным объемом захораниваются в специальных бетонированных отсеках полигона раздельно по видам и классам. После заполнения отсеки гидроизолируются и засыпаются.

Отходы второго класса опасности разрешается складировать в глиняных котлованах, а третьего (ограничено) и четвертого (менее ограничено, вплоть до полного объема) допускается размещать на санкционированных свалках бытовых отходов по специальным талонам. В этом случае на таких свалках должен обеспечиваться график по безопасному размещению опасных отходов (послойно с бытовыми, с засыпкой землей и т. п.), что в нашей практике осуществляется редко.

Указанных выше полигонов захоронения токсичных отходов в РФ явно недостаточно, а во многих регионах, в том числе в Новосибирской области, их вообще нет. Крупные промышленные предприятия складируют в этих случаях свои наиболее опасные отходы на собственных полигонах, а вот подобные отходы средних и мелких предприятий рассредотачиваются до сих пор не известно где.

В целом, как видно из всего изложенного выше, однозначного решения всех проблемных вопросов по обращению с отходами у человечества сегодня нет. Снижение остроты проблемы возможно только реализацией комплекса мероприятий, к которым в развитых странах относят:

• жесткие законодательные требования по сбору и захоронению отходов для всех производств и быта,

• ограничение возможной массы возникающих отходов и снижение их токсичности за счет совершенствования технологических процессов производств, использования качественного сырья, малотоксичных заменителей и т. п.,

• специальная налоговая политика, направленная на снижение массы отходов,

• создание эффективных заводов по сортировке отходов и разработка технологий и оборудования для переработки и утилизации однородных по составу отходов,

• создание специальной тары для сбора и упаковки отходов, а также консервирующих препаратов для подавления запахов и предотвращения разложения отходов при их временном хранении и транспортировке до мест переработки или захоронения.

2.4. Радиоактивные вещества в окружающей среде.

Распространение радиоактивных веществ в окружающей среде протекает постоянно. Во-первых, радиоактивные вещества изначально распределены, хотя и неравномерно, во всех породах, почвах и водах. Во-вторых, процессы химического выщелачивания и физического выветривания приводит к перераспределению и концентрации радионуклидов в природной среде. Например, уран выражение концентрируется в почвах и осадках, обогащенных органическим веществом, радий - на гидроокислах железа, торий - в россыпях.

Неосознанное вовлечение человеком радиоактивных веществ в свой быт и окружающую среду уходят в давние времена. Так, в доисторический период урановые охры ярко окрашенные в оранжевые и зеленые цвета использовались в Африке, Америке и Азии как минеральные красители. В Европе до открытия явления радиоактивного распада уран применялся для получения цветного стекла и эмалей. В дальнейшем, после открытия тория он использовался при изготовлении зубной пасты и таблеток от головной боли. В двадцатом столетии особо широкое распространение получили светосоставы на радиевой основе. В настоящее время их применение в бытовых приборах полностью запрещено.

По мере промышленного развития и включения в производство все большего количества подземных ресурсов (фосфорных и калийных удобрений, некоторых сортов энергетических углей, подземных вод, в том числе термальных, строительных материалов и т. п.), характеризующихся повышенным содержанием радионуклидов, масштабы распространения и концентрации радиоактивных веществ в компонентах биосферы существенно возрастали. Соответственно, увеличивалась и неуклонно продолжает расти радиационная опасность для биоты вообще и человека, в частности.

Но основным источником загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами являются отходы предприятий ядерного топливного цикла (ЯТЦ). Даже при работе в штатном режиме предприятия ЯТЦ представляют некоторую опасность для биоты: существующие технологии не позволяют полностью предотвратить поступление в природную среду ряда специфических радионуклидов. Это, прежде всего, инертные газы.

К отходам ЯТЦ, видимо, следует отнести и радиоактивные вещества, образующиеся при испытаниях и применении ядерных взрывных устройств различного назначения.

Значительные количества радионуклидов рассеиваются с аэрозолями при использовании тепловыми электростанциями некоторых сортов энергетических углей.

Необходимо также отметить, что взрывной доступ к ранее закрытой информации по радиации не способствовал полному пониманию общественностью проблем, связанных с использованием источников ионизирующего излучения, атомной энергетикой и пр.

2.5. Радиоактивные отходы: источники образования, классификация

Радиоактивные отходы образуются на всех стадиях ЯТЦ. Уже на этапе добычи, обогащения и выщелачивания урановых руд происходит радиоактивное загрязнение атмосферы, гидросферы и почв. Дробление руд приводит к повышенному выделению радона и образованию пыли, содержащей естественные радионуклиды. Отходы вмещающих пород, то есть пород, не содержащих промышленных концентраций урана, складируются в шахтных отвалах. Отходы обогащения руд горно-обогатительных предприятий направляются в хвостохранилища - специальные отстойники, оборудованные так, чтобы воды с повышенным содержанием радионуклидов, главным образом радия, не проникали в гидросеть и подземные воды. При заполнении хвостохранилища продуктами переработки руд (шламом) его поверхность засыпается нерадиоактивным материалом.

В абсолютном большинстве случаев горно-обогатительные отходы низкорадиоактивны и загрязнение ими окружающей среды носит локальный характер. Опасность представляет лишь несанкционированное использование в строительстве отходов добычи и переработки руд (дробленая горная масса, шламы).Такие случаи отмечались неоднократно как за рубежом, так и в Российской Федерации.

Существует три вида производств, радиоактивные отходы которых содержат искусственные радионуклиды - производство ядерных вооружений, получение энергии на атомных электростанциях (АЭС), использование источников ионизирующего излучения в промышленности, медицине и научных исследованиях.

Наибольшее количество радионуклидов, опасных для биосферы вообще и человека, в частности, содержится в отработанном ядерном топливе. Отработанное ядерное топливо и продукты его переработки содержат широкий спектр радионуклидов, в том числе и долго живущие альфа-излучатели -плутоний, америций, нептуний и др. Кроме того, плутоний производится на специальных ядерных комплексах.

Классификация ядерных отходов, их характеристика и накопленное количество в Российской Федерации приведены в таблицах 2.1, и 2.2.

Табл. 2.1.

Классификация ядерных отходов

Категория	Жидкие,	Жидкие,	Твердые,	Твердые,
отходов	удельная	мощность	удельная	удельная
	активность,	дозы гамма-	бета-	альфа-
	Ки/л	излучения на	активность,	активность,
		расстоянии	Ки/кг	Ки/кг
		10 см от
		поверхности
		отходов,
		мбэр/ч
Низко-	< 1-Ю"5	0,03 4- 30	2-Ю"6 4- UT*	2-10"7 -н 10~5
активные (НАО)
Средне-	10 5 до 1	30 4- 100	-10"4 4-10-'	10"54~ 10~2
активные (САО)
Высоко-	> 1	> 1000	ю-'	> 10~г
активные (ВАО)

О составе радиоактивных отходов можно судить по результатам переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ) на предприятии «Маяк». Здесь из одной тонны ОЯТ получают 950 кг оксидов урана, несколько килограммов плутония и 45 кубических метров высоко-, 1 50 средне- и около 2000 кубических метров низкорадиоактивных отходов.

Каждый вид отходов требует специального обращения, хранения и переработки. Из-за технологических сложностей и высокой стоимости переработки ряд стран, в том числе США и ФРГ, не перерабатывают ОЯТ, а складируют их на длительное хранение с последующим захоронением. В России, Франции и Китае придерживаются концепции замкнутого ядерного топливного цикла, которая предусматривает переработку отработанного топлива и возвращения урана и плутония в энергетический цикл.

Изменение военно-политической ситуации в мире привело к прекращению производства плутония на специализированных предприятиях и демонтажу плутониевых боеприпасов. Вследствие чего возникла проблема хранения и утилизации «плутониевых отходов», на производство которых были затрачены огромные людские и материальные ресурсы.

Технология обращения с ОЯТ на первых этапах становления атомной промышленности определялась стремлением опередить потенциального противника в создании все более мощного оружия устрашения и возмездия и даже оружия «судного дня». При этом отсутствовали достаточный опыт и знания в обращении с радиоактивными веществами. В этот период жидкие высоко- и среднерадиоактивные отходы накапливались в естественных прудах-отстойниках или емкостях из бетона и стали. Низкорадиоактивные отходы направлялись непосредственно в гидросеть, где происходило их естественное разбавление до уровня, принятого как «приемлемо безопасный». Наиболее значительные объемы накопленных отходов (остаточных и трансурановых радионуклидов) хранятся в стальных емкостях, частично заглубленных в бетонные каньоны. Объем таких емкостей 300- 3000 кубических метров. Они снабжены теплообменниками и вентиляцией.

Жидкие радиоактивные отходы с судов, имеющих атомные энергетические установки, сливались в море. Сброс РАО в океан проводили все ядерные государства. В дальнейшем было установлено, что такой метод «хранения», правильнее сказать разбрасывания, РАО не гарантирует безопасности. Так, в результате сброса низкорадиоактивных отходов в Ирландское море под угрозу было поставлено здоровье 26 тысяч жителей Уэлса.

В настоящее время жидкие высокорадиоактивные отходы концентрируются методами химического осаждения, выпаривания, сорбции на ионообменных смолах. После чего они связываются цементом, битумом, полимерами или керамикой.

Апробированы следующие методы хранения низко- и среднерадиоактивных отходов:

1. сброс через гидросеть или непосредственно в Мировой океан, в 1983 году объявлен мораторий на сброс РАО в моря, он действует и в настоящее время,

2: размещение в стационарных наземных и приповерхностных хранилищах,

3. удаление в полости скальных пород,

4. закачка в горные породы с большой открытой пористостью (пески, галечники).

Практически все специалисты считают наиболее приемлемым удаление РАО в «глубинные формации», то есть такие горно-технические условия, которые обеспечат их хранение без выхода на поверхность и воздействие на экосферу в течение тысячелетий. Рассматриваются глубины в 500 -1000 метров, что определяется стоимостью таких сооружений. Выбор площадки под хранилище РАО требует значительных затрат времени, до десятилетий, и средств в сотни миллионов долларов. При этом, всесторонне рассматриваются десятки различных факторов. Например, законы США требуют учета 117 условий.

Чтобы избежать в далеком будущем неумышленного проникновения потомков на территорию хранилища, предусматривается установка специальных предупреждающих знаков-маркеров, разработанных при участии лингвистов и археологов.

В настоящее время разрабатываются и уже находят применение в России и Франции остеклование и упаковка в керамику матриц РАО. Для этих целей используется фосфорное стекло. Перспективными являются материалы на основе титановых минералов с добавками тантало-ниобатов. Остеклованная масса упаковывается в стальные контейнеры и хранится на значительной глубине от дневной поверхности. В проекте - в скважинах большого диаметра глубиной до 4000 м. В специальной литературе и печати обсуждается ряд альтернативных способов захоронения.

Но проекту Института теоретической физики предполагается при захоронении в сверхглубоких скважинах саморазогрев капсул-носителей РАО, проплавление заполнителя скважин (стекло, сера) и постепенное, со скоростью 2-3 м/сут, их погружение.

П.Л.Капицей в 1958 году предложено удаление РАО на орбиту между Марсом и Землей. В этом случае отходы должны быть вплавлены в стеклянные пеналы, которые помещаются в графитовые ячеи. Это должно исключить, по мнению автора, распыление материала в случае аварии корабля-носителя в земной атмосфере.

Рассматриваются также возможности трансмутации (перевода) долгоживущих радионуклидов в стабильные изотопы, для чего должны быть созданы специальные ядерные реакторы.

Захоронение низкорадиоактивных отходов осуществляется в России через систему спецкомбинатов «Радон». В состав предприятий входят пункты приема, подготовки отходов, могильники, санитарно-защитные зоны, системы радиологического и радиоэкологического контроля.

На крупнейшее МосНПО «Радон» с 1992 года поступило 80.000 кубических метров РАО активностью 17 000 Ки. Доставленные спецтранспортом отходы классифицируются по радионуклидному составу и физическому состоянию. От этого зависит метод переработки: сжигание, прессование, цементирование, битумирование, остеклование. Отработанные источники ионизирующего излучения помещаются в бетонированные колодцы глубиной шесть метров, облицованные нержавеющей сталью, и послойно заливаются расплавленным металлом.

В Новосибирской области, у иос. Чик, 40 лет функционирует региональный пункт захоронения, который принимает биологические и твердые РАО. Здесь осуществляется соответствующий контроль, имеется санитарно-защитная зона. На поверхности спецхранилищ радиоактивность не превышает 500 мкР/ч. Пункт обслуживает Омскую, Кемеровскую, Новосибирскую, Томскую области, Красноярский и Алтайский края, Республику Алтай.

2.6. Организация и методы контроля за радиационной обстановкой

Задачей радиационного контроля является предупреждение вредного воздействия ионизирующего излучения на природные объекты, животных и человека. Контроль осуществляется за выполнением санитарно-технических норм и правил, обеспечивающих радиационную безопасность при:

• размещении объектов, являющихся потенциальными источниками загрязнения объектов природной среды радиоактивными веществами;

• использовании ядерных взрывов в научных целях;

• удалении и обезвреживании радиоактивных отходов;

• определении допустимых уровней содержания радиоактивных веществ в объектах природной среды, организме человека и продуктах питания;

• - определении пределов доз облучения для отдельных лиц, категорий специалистов и населения в целом.

• Правила и нормы безопасности населения регламентируются соответствующими нормативными документами- НРБ-76184; (Нормы радиационной безопасности), ОСП-72187 (Остювные санитарные правила), инструкциями, методическими указаниями и рекомендациями.

• Контроль за безопасными условиями проживания человека осуществляется санитарно-эпидемиологическими станциями (СЭС) и ведомственными учреждениями в форме предупредительного надзора и текущего контроля.

• Предупредительный надзор проводится при проектировании и строительстве, а текущий - при эксплуатации объектов, являющихся потенциальными источниками ионизирующего излучения.

• Контроль за состоянием объектов природной среды остается постоянным, но характер его и объем наблюдений изменяется в зависимости от плотности, состава и миграции радиоактивных веществ.

• Контроль с целью информирования органов гражданской обороны МЧС и других государственных служб осуществляется за отходами предприятий и учреждений, добывающих, обрабатывающих, использующих радиоактивные материалы, содержанием радиоактивных элементов в объектах природной среды - воздухе, водах, почвах, пищевых и сырьевых материалах.

• При аварийных ситуациях, которые могут возникнуть на предприятиях ЯТК и АЭС, контроль направлен на оперативное выявление интенсивности и масштаба загрязнений, представляющих опасность для здоровья и жизни населения, для принятия срочных мер по устранению опасных последствий и, при необходимости, отселения людей.

• Контроль за глобальными и региональными загрязнениями осуществляется дистанционно с самолетов, спутников и вертолетов. Преимуществом дистанционных методов является их высокая производительность и возможность проводить наблюдения на всей территории без пропуска участков, недоступных для наземных методов.

• В условиях длительно существующего загрязнения требуется высокая точность измерений даже при относительно низких значениях. В аварийных ситуациях, при высоких уровнях загрязнения, прежде всего, необходима оперативная информация. Периодичность измерений во всех случаях определяется динамикой загрязнения.

• Для проведения текущего контроля вокруг объекта, являющегося источником загрязнения, выделяется три зоны:

• зона 1. Санитарно-защитная (СЗЗ), в радиусе 3-5 км,

зона 2. Зона наблюдений (ЗН), в радиусе 5-35 км,

зона 3. Зона контроля (ЗК) , в радиусе 35 - 50 км.

Режим наблюдения в каждой зоне определяется соответствующими инструкциями.

В настоящее время в Российской Федерации внедряется система автоматизированного контроля радиационной обстановки (АСКРО), которая предназначена для непрерывного измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в контрольных точках промышленных зон городов и определенных регионов. Система обеспечивает регистрацию радиоактивного фона, передачу, анализ и представление выходных данных, включение системы передачи экстренных сообщений и аварийных ситуаций. Система позволяет вести расчет дозовых нагрузок для населения и персонала АЭС и предприятий ЯТЦ.

Рекомендуемая литература

1. Федеральный закон об отходах производства и потребления. - М.: Кремль 24 июня 1998 № 89 - ФЗ. - 14 с.

2. Газета «Зеленый мир», 1999, № 24 - 25, Специальный выпуск. - Москва

3. Новиков Ю. В. Экология, окружающая среда и человек. Учебное пособие. -М.: Агентство «ФАИР», 1998. - 315 с.

4. Промышленные отходы: воздействие на окружающую среду.-М., 1996.- 92 с.

5. Временный классификатор токсичных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов. - М., 1987. - 36 с.

6. Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных отходов. - М., 1985. - 21 с.

7. Чередниченко В. С, Казанов А. М., Аньшаков А. С. и др. Современные методы переработки твердых бытовых отходов. — Новосибирск: издательство НГТУ, 1995. - 55 с.

8. Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека. Материалы Международной конференции, Томск, 22-24 мая 1996. — Томск:изд.ТПУ,1996.

9. После холодной войны: разоружение, конверсия и безопасность. Материалы Международной радиоэкологической конференции. Красноярск. 1995.

10. Дикова Е. В. Социально-политические и экономические последствия аварии на Чернобыльской АЭС и других радиационных катастроф. Информационное письмо Министерства здравоохранения РФ. -М.: 1995.

11. Булатов В. И. 200 ядерных полигонов СССР. - Новосибирск ЦЭРИС, 1993. 12.Рихванов Л. П. Общие региональные проблемы радиоэкологии.-

Томск, 1997.