Т. 1.1. в. Утилизация бытовых и промышленных отходов. Экотехнологии. Глобальные проблемы экологии

Влияние города на природную среду может быть как прямым, так и опосредованным. Площадь суши, занятая городами, варьирует по разным оценкам от 1 до 5%. Эта сравнительно не­большая величина, воздействуя на свои обширные среды на вхо­де и выходе, изменяет при этом природу водных путей, лесов, по­лей, Мирового океана и атмосферы. Образующиеся в результате функционирования городов тепло, пыль и другие вещества, загрязняющие воздух, заметно изменяют климат городов по срав­нению с климатом окружающей местности. В городе, как прави­ло, теплее, наблюдается повышенная облачность, меньше солнеч­ного света, чем в прилегающей сельской местности. Строитель­ство городов — это ведущий фактор эрозии почвы.

Источники загрязнения городской среды различны по про­исхождению и степени утилизации, но всё они несут угрозу чело­веку и окружающей его среде. Это и сточные воды, и отходы, в том числе бытовые, промышленные, сельскохозяйственные, радиоак­тивные и др. Одной из острейших экологических проблем городской среды является рост автомобильного транспорта и количества вредных веществ, выделяемых им в атмосферу.

1.3. Основные виды отходов

Основные виды отходов разделяют на бытовые (ком­мунальные), сельскохозяйственные, строительные, производ­ственного потребления и промышленные. По данным ООН, в мире ежегодно в атмосферу, водоемы и почву поступает 3 млрд. т твер­дых бытовых отходов (ТБО).

Классификация ТБО (рис. 1). Самым известным разделени­ем отходов по свойствам является деление на опасные (токсич­ные, едкие, воспламеняющиеся и пр.) и неопасные отходы. Обыч­ные твердые бытовые отходы крупного современного города со­держат более 100 наименований токсичных соединений:

1) красители;

2. пестициды;

3. ртуть и ее соединения;

4. растворители;

5. свинец;

6. лекарства;

7. кадмии;

8. мышьяк и его соединения;

9. соли таллия и т.д.

Отходы можно классифицировать как по происхождению (бы­товые, промышленные, сельскохозяйственные и др.), так и по свойствам. Муниципальные (бытовые) отходы имеют различное происхождение и различные свойства. Сюда включают отходы, производимые не только населением, но и торговыми предприя­тиями, ресторанами, учреждениями, муниципальными службами. Бумага и картон составляют наиболее значительную часть ТБО (до 40% в развитых странах). Вторая по величине группа отходов — это так называемые органические, в том числе пищевые отходы (металл, стекло и пластик — 7-9% от общего количества отходов).

Примерно по 4% приходится на дерево, текстиль, резину и т.д. Ис­торически всегда были на виду жидкие и газообразные отходы.

Экологическое воздействие ТБО: создание дискомфорта или условий для распространения заболеваний, в том числе и та­ких страшных, как чума или холера, изменения и превращения во вторичные загрязнители. Сегодня в развитых странах на челове­ка ежедневно приходится свыше 1,5 кг ТБО.

1.4. Методы обращения с отходами

Основные методы обращения с промышленными от­ходами и ТБО:

1. строительство полигонов для захоронения и частичной их пе­реработки;

2. компостирование с получением азотного удобрения или био­топлива;

3. сжигание на мусоросжигающих заводах;

4. пиролиз ТБО, ферментация (получение 6иогаза из животно­водческих стоков);

5. обезвреживание токсичных веществ в отходах (хлорирование, озонирование, использование сорбентов и др.);

6. предварительная сортировка, утилизация и реутилизация цен­ных отходов.

Условиями размещения полигонов (рис. 2) являются: рас­положение ниже мест водозаборов питьевой воды, рыбоводных хозяйств, мест нереста рыб; размещение с подветренной сторо­ны по отношению к населенным пунктам и зонам отдыха; в каче­ство основы должны иметь слабофильтрующие грунты — глины, суглинки, сланцы; залегание грунтовых вод при их наибольшем подъеме должно быть не менее 2 м от нижнего уровня захороняе-мых отходов, сейсмобезопасносгь территории. Вокруг полигонов, согласно санитарным правилам и нормам, должны быть размеще­ны санитарно-защитные зоны, отделяющие их от поселений и открытых водоемов, зон отдыха.

Для малотоксичных промышленных отходов в качестве мест захоронения могут быть использованы выработанные простран­ства шахт, карьеров, если воды, проникающие в хранилища через водопроводы водоканалы, после контакта с отходами остаются в нем и не попадают в водоносные горизонты.

Рис. 2. Схема разреза полигона для твердых отходов:

I - лесозащитные полосы (зеленая зона); 2 - промежуточный

изолирующий слой; 3 - отходы; 4 - укрывающий наружный слой

растительного грунта; 5 - естественное или искусственное

водоупорное основание (глина)

Отрицательные последствия захоронения отходов связаны с вымыванием опасных и токсичных веществ и загрязнением грун­товых вод. Проходя через необработанные отходы, вода образу­ет ядовитый фильтратов, в составе которого находятся остатки раз­лагающейся органики, различные красители, моющие средства, железо, ртуть и свинец. С питьевой водой или по трофическим це­пям (например, кормовые растения — коровы — молоко) эти ядо­витые вещества могут попадать и в организм человека.

Общее количество всех видов отходов, накопленных в России, составляет около 80 млрд. т, а под их складирование использует­ся свыше 250 тыс. га земельной площади.

Кроме вымывания веществ и загрязнения грунтовых вод, про­блемы полигонного захоронения отходов связаны с образовани­ем метана и просадкой грунта. В целях наблюдения за качеством грунтовых вод по периметру свалки устраивают так называемые мониторинговые колодцы. Наряду с длительным захоронением промышленных отходов, используется временное хранение пер­спективных (с точки зрения утилизации) отходов производства. Для этих целей возможно их размещение в выработанных про­странствах шахт, карьеров, карстовых полостях, полостях нефтя­ных и газовых месторождений.

Особую опасность представляют давно забытые могильники токсичных отходов — «химические ловушки». Обычно любой деше­вый и удобно' расположенный участок земли, часто с естествен­ным понижением (овраг, лощина, каньон, заброшенный карьер) или пустырь, становился местом захоронения отходов. По проше­ствии нескольких лет, не принимая во внимание, как происходят процессы разложения отходов, какие вещества образуются при этом, на таких участках строили дома, стадионы и даже детские площад­ки. Однако подобные захоронения дают о себе знать спустя даже значительное время в виде появления различных, как правило, хронических отравлений и заболеваний у проживающего на этой территории населения. Так, в США насчитывается не менее 32 000, в Западной Германии —• около 20 000, в Голландии — 4000 подоб­ных «ловушек», представляющих потенциальную опасность для людей.

Для сбора сведений о местах складирования, хранения и за­хоронения отходов производства и потребления проводится ин­вентаризация санкционированных и несанкционированных мест размещения отходов. В России введено обязательное лицензиро­вание деятельности по обращению с отходами.

Очистка. В промышленных масштабах одной из первых попы­ток разрушения ядовитых органических соединений было хлори­рование сточных вод, которое впервые стало проводиться в начале XX в. К концу столетия появились ионообменные смолы, извлекающие тяжелые металлы из сточных вод (причем эти вещества за­тем можно смыть и использовать). Для сбора разлитой нефти с поверхности воды используются специальные сорбенты. Однако очистка считается недостаточно эффективным способом сниже­ния ущерба, наносимого окружающей среде, но слишком затрат­ным механизмом, поэтому стоки очищают до разумного уровня. Другой способ охраны природы — утилизация отходов. Так, попутный нефтяной газ, сжигавшийся прежде в топках или прямо в воздухе, сейчас служит сырьем для производства пластмассы. А диоксид серы (30₂), выделяющийся при обжиге руд цветных ме­таллов, можно использовать для получения серной кислоты.

Пиролиз ТБО — сжигание при высоких температурах. Темпе­ратура в пиролизных печах составляет 500-700° С. Бытовой мусор сжигается при температуре 850° С, а смешанные отходы с твер­дой, жидкой и пастообразной составляющими — при температу­ре 1300° С. Недостатками барабанных пёчей являются их высокая стоимость и большие тепловые потери.

Еще один способ более эффективного использования ресур­сов — рециркуляция (вторичное использование). Так, детали не­работающей техники можно переплавлять и из этого металла про­изводить новую продукцию. Разбитое стекло добавляют при вып­лавке нового стекла.

Вторичное использование ТБО: бумага и картон; стекло и стеклотара; для производства бетона и асфальтовых покрытий; пластмассы; компост — для удобрения почвы и т.п. Несмотря на большое будущее рециклизации, сегодня, однако, вторичная ути­лизация реализуется лишь в небольших масштабах. В России, например, лишь 4,5% от общего количества ТБО проходят пере­работку.

Трудностями данного способа являются: рассеивание многих веществ в окружающую среду; естественный износ материалов (истирание резины, ржавле­ние железа, смывание цинкового покрытия с водосточных труб), в результате чего не вся масса вещества, из которого была сде­лана какая-либо вещь, может использоваться вторично; рациональность добычи сырья из месторождений по сравне­нию со сбором отходов. Даже металлы — наиболее удобный продукт для вторичного использования — получают" в основ­ном из первичных источников (т.е. из руд), а доля вторичных" (металлолом, отходы и т.п.) обычно не превышает 20%. Организация малоотходных производств связана с цик­личностью производственных потоков. Ее основными принципами являются: включение в производственный комплекс как производителей, так и потребителей отходов; обязательное использование всех компонентов сырья и максимально рациональное приме­нение энергетических ресурсов. Кроме этого, поиск замены ядо­витых веществ безвредными, новых способов проведения органи­ческого синтеза, снижающих массу отходов. Так, белые лампы уличного освещения, заполненные парами ядовитой ртути (кото­рые при разрушении лампы оказываются в атмосфере), заменя­ют на более безопасные и экономичные желтые лампы, наполнен­ные парами натрия. Поливинилхлорид, который трудно перераба­тывать в безопасные продукты, вытесняется менее вредным полиэтилентерефталатом. Чтобы избежать выброса в атмосферу золы и соединений серы, предлагается предварительно обраба­тывать уголь водяным паром, используя в качестве топлива обра­зующийся синтез-газ: С + Н₂0 = СО + Н₂. Разрабатываются техно­логии сухого синтеза органических красителей, после которого не остается огромных объемов загрязненной воды.

Таким образом, понятие «экотехнология» включает взаимосвя­занную совокупность приемов и способов извлечения и использо­вания природных ресурсов, обработки сырья, материалов, полу­фабрикатов или изделий, утилизации отходов производства и (или) их обезвреживания перед отведением в окружающую среду, освоения и преобразования природных объектов. Особое место в процессе экологизации технологий принадлежит биосферосовместимым технологиям, которые обеспечивают щадящий режим для биосферы.

Факторы, тормозящие процесс установления биоцентри­ческого мировоззрения. К ним относятся факторы: материальной заинтересованности — потреблять созданное природой значительно выгоднее, чем возвращать, восстанав­ливать и оберегать. Каждое действие, направленное на охрану природы, наоборот, требует материальных и финансовых зат­рат, т.е. лишает нас выгоды; разрозненности усилий — вся природная система, биосфера представляет собой чрезвычайно чуткий, очень сложный, но не­делимый, единый организм, который и надо спасать целиком; нереальности финансирования — трата денег «на экологию», если предварительно не перекрыты основные каналы загряз­нения природы, является делом безнадежным, имеющим ну­левой результат, а перекрыть эти каналы невозможно, так как это требует огромных финансовых затрат, что противоречит ма­териальной заинтересованности.

В итоге все попытки решения экологических проблем, в том числе и утилизации отходов, стандартными методами обречены на провал. Существует только один путь — коренное изменение от­ношения людей к природной среде — понимание сложности и взаимосвязанности явлений природы и их комплексного влияния на здоровье человека. Экологизация сознания связана с внутренним желанием человека оберегать среду своего обитания, уменьшени­ем ресурсных потребностей до уровня природных возможностей.