Влияние МСЗ на окружающую среду
Постоянные и непредвиденные выбросы МСЗ
Отходы МСЗ, выделяющиеся в окружающую среду состоят из: отходящих газов, летучей золы, шлака, технической воды, ее осадка и сточных вод. Помимо нормативных, существуют еще и непредвиденные выбросы, которые в газообразном виде или в виде твердых частиц выделяются в окружающую среду во время разгрузки отходов, помещения их в печь, сжигания, извлечения золы, ее транспортировки и захоронения. Они происходят также в виде утечек и испарений жидких отходов через вентили, прокладки, клапаны.
Уменьшить эти выбросы можно поддерживая в помещениях МСЗ пониженное давление. NRC указывал: «Хотя на МСЗ и используют вполне современные методы обращения с отходами, только на некоторых из них производственный цикл полностью исключает проникновение случайных выбросов в цеховые помещения».
Случайные выбросы, выделяемые непосредственно над уровнем земли, часто более опасны для окружающей среды, чем выбросы из труб заводов, т.е. на некоторой высоте, хотя распространение и тех и других зависит от сочетания множества факторов: вид местности, присутствие вблизи завода зданий или зеленых насаждений, направление и скорость ветра, погодные условия, относительная влажность воздуха и т.д.
Исследования загрязнения окружающей среды
Постоянные и случайные выбросы поступают в окружающую среду и могут осаждаться в непосредственной близости от МСЗ. Загрязняющие вещества, такие как полихлорбифенилы, диоксины и фураны могут переноситься по воздуху на значительные расстояния. Подсчитано, что только около 2% диоксинов остаются в почве прилегающих к МСЗ территорий.
Большинство исследований, посвященных выбросам МСЗ, фокусируются на диоксинах и тяжелых металлах, игнорируя другие загрязняющие вещества. Эти исследования показывают, что почвы и растительность в окрестностях МСЗ накапливают в себе концентрации диоксинов и тяжелых металлов, значительно превышающие фоновые уровни. Это значит, что сельхозпродукты, например, зерно, выращенные в непосредственной близости от МСЗ, также содержат загрязняющие вещества.
В Нидерландах, Франции и Бельгии из-за повышенного содержания диоксинов было запрещено употребление молока, полученного от коров, в рацион которых входила растительность с прилегающих к МСЗ территорий. Было также рекомендовано не употреблять в пищу произведенные там яйца и свинину .
Почвы и растительность
Почвы и растительность могут служить индикатором загрязнения атмосферы тяжелыми металлами и диоксинами.
Уровни тяжелых металлов и диоксинов широко используются для описания долговременного воздействия этих веществ на окружающую среду. Исследуя растительность, можно судить также о краткосрочных воздействиях диоксинов.
Диоксины и тяжелые металлы оседают на листьях и частицах почвы, а тяжелые металлы могут проникать в растение также через поры и корневую систему. Диоксины через корневую систему в растение не поступают.
Диоксины
Кроме МСЗ существует множество других источников диоксинов. Тем не менее, данные исследований показывают, что в непосредственной близости от МСЗ почвы содержат уровни диоксинов, значительно превышающие фоновые. Кроме того установлено, что концентрации диоксинов уменьшаются по мере удаления от МСЗ, что подтверждает версию о их происхождении.
В исследовании 1996 г. уровни диоксинов в почвах у МСЗ в Испании в 2,1-7,5 раз превышали фоновые показатели. В исследовании почвы с подветренной стороны МСЗ в Японии были обнаружены исключительно высокие уровни содержания диоксинов (252 и 211 пг/г).. Концентрации эти чрезвычайно высоки, так как в промышленно развитых странах Северной Америки и Европы фоновые уровни содержания диоксинов в почве составляют около 3,6 пг/г для сельскохозяйственных районов и 11,9 пг/г для городов. Исследования показали, что высокие уровни диоксинов в почвах достоверно коррелируют с повышением количества случаев заболеваемости раком в районах, прилегающих к заводу.
В 1993 г. было сообщено о повышенных уровнях диоксинов в почвах в районе МСЗ «Шэнкс» в Уэльсе (Великобритания). Максимальные уровни составляли 1740 пг/г. Исследования показали, что повышенные уровни диоксинов образовались в первую очередь за счет случайных выбросов во время транспортировки и захоронения золы. Завод был переоборудован, и по сравнению с 1993 г. уровень диоксинов снизился на две трети. Однако выбросы ПХБ до сих пор составляют 2 нг/м3, при том, что средний уровень по стране в городских районах обычно не превышает 0,5 нг/м3 и лишь в редких случаях достигает 1 нг/м3 В 1998 г. на МСЗ «Монкада», Барселона (Испания), уровень диоксинов в почве составлял 0,06-127,0 пг/г при фоновом уровне для этого региона, равном 9,95 пг/г. Исследования показали также, что МСЗ оказывают влияние на уровень диоксинов в растениях, так как он изменялся по мере удаления от завода – источника выбросов.
Тяжелые металлы
Тяжелые металлы, поступающие в окружающую среду с выбросами МСЗ, могут накапливаться в почве, растениях, других живых организмах. По пищевой цепи и через воду они попадают в организм человека. Взрослое население, и в особенности дети, проживающие недалеко от МСЗ, вдыхают тяжелые металлы вместе с пылью и мельчайшими частицами почвы. Кроме того, тяжелые металлы способны проникать в организм человека через кожу.
В 1991 г. исследование почв вокруг МСЗ в Италии показало шестикратное превышение уровней содержания свинца в них по сравнению с фоновыми значениями. . Исследования по определению содержания свинца и кадмия в почвах около МСЗ «Балдови» (Великобритания), проведенные в 1998 г. показали, что завод является основным источником распространения этих металлов на расстояние до 5 км от его территории.
Исследования МСЗ в Бирмингеме (Великобритания), проведенные в 1999 г. показали наличие свинца и кадмия в поверхностной пыли вблизи завода.
Другие исследования показали связь уровней содержания свинца и кадмия в листве деревьев и расстоянием от этого завода. Таким образом, было показано, что даже МСЗ оборудованные современными очистными установками способны выделять в атмосферу значительное количество тяжелых металлов (свинец и кадмий).
Другое аналогичное исследование на МСЗ в Нью-Джерси показало, что уровень содержания ртути в листве деревьев близлежащих территорий зависит от расстояния до этого завода.
Коровье молоко
Исследования, проведенные в 90-х гг., показали повышенные уровни диоксинов в молоке коров, в рацион которых входила трава с пастбищ, расположенных вблизи МСЗ.
Исследование, проведенное в Нидерландах в 1990 г., показало повышенные уровни содержания диоксинов в молоке коров (до 13,5 пг/г жира). Это привело к установлению правительством Королевства Нидерланды предельного содержания диоксинов в молоке в 6 пг/г жира. Через некоторое время те же предельно допустимые уровни были установлены в Германии, Австрии и некоторых других странах.
В Великобритании необыкновенно высокие уровни содержания диоксинов в молоке (до 1,9 пг/г цельного молока, что соответствовует 48 пг/г жира) были обнаружены в районе завода по утилизации химических отходов в Дербишире. В 1991 г. этот завод был закрыт.
Более поздние исследования, проведенные в Великобритании, показали, что в окрестностях 2 из 8 МСЗ в 1993-1995 гг. содержание диоксинов в молоке превышало установленную норму (6 пг/г жира). Так, в 1995 г. в молоке, полученном вблизи МСЗ в Бристоле, содержание диоксинов равнялось 6,1 пг/г жира, а в молоке, полученном недалеко от МСЗ в Западном Йоркшире, содержание диоксинов колебалось от 3,1 до 11 пг/г жира. В 1996 г. исследование уровня диоксинов в молоке, полученном на той же территории в Западном Йоркшире показало, что загрязнение остается на высоком уровне. Концентрации диоксинов составляли 1,9-8,6 пг/г жира. Год спустя МСЗ был закрыт из-за несоответствия современным стандартам на выбросы в атмосферу загрязняющих веществ.
Выбросы МСЗ
Сжигание приводит не к полному уничтожению отходов, а лишь к трансформации в другие виды – выбросы отходящих газов, летучую золу и шлак, которые в тех или иных количествах оказываются на прилегающих к заводу территориях. В случаях использования на заводе воды к перечисленным выше выбросам добавляются жидкие стоки.
Существует всеобщее заблуждение, что вес и объем отходов в процессе сжигания значительно уменьшается. Действительно, вес золы составляет около трети первоначального веса сжигаемых отходов при потере 90% его объема. Однако, эти данные не выдерживают критики при более пристальном изучении процесса. Если суммировать все выбросы МСЗ, их объем превысит первоначальный. Обычно не принимаемый в расчет СО2, полученный при взаимодействии кислорода с углеродом сжигаемых соединений, увеличивает реальный вес отходов после процесса сжигания. Значительные объемы отходов составляют используемая на производстве вода и ее осадки.
Для сравнения объема отходов до и после сжигания обычно берут объем непрессованных отходов. Современные технологии позволяют снижать объем отходов путем их прессования в 5 и более раз. Если сравнивать объем спрессованных отходов и твердых отходов после сжигания, разница составит всего 45%.
В печи заводов по сжиганию бытового мусора обычно поступает смесь различных отходов, что способствует образованию новых опасных соединений или высвобождению веществ, изначально присутствовавших в связанном состоянии. Например, тяжелые металлы сохраняются в своем первоначальном виде или образуют оксиды, хлориды или фториды.
Состав выбросов МСЗ зависит от сжигаемых материалов. Например, сжигание материалов, содержащих хлорорганические компоненты, приводят к образованию соляной кислоты и диоксинов. Состав выбросов также зависит от систем очистки, применяемых на МСЗ. Однако какая бы система очистки не использовалась, загрязняющие вещества продолжают поступать в атмосферу.Эти вещества включают тяжелые металлы, ряд хлорорганических соединений (диоксины и др.), оксиды азота и серы, соляная кислоты, фтористый водород, углекислый газ. В докладе NRC отмечалось: «…к веществам, оказывающим отрицательное воздействие на окружающую среду и здоровье человека, относятся соединения серы, азота, хлоорганические соединения, токсичные металлы. Особое внимание следует уделять SOX, CO, NOX, HCl, свинцу, кадмию, ртути, хрому, мышьяку, бериллию, фуранам и диоксинам, полихлорбифенилам, и полициклическим ароматическим углеводородам…»
В последние годы во многих странах были введены новые стандарты на выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, что привело к закрытию или переоборудованию многих МСЗ. Например, в Великобритании из 780 МСЗ, функционировавших в начале 90-х гг. (30 заводов по утилизации бытовых отходов, 700 заводов по утилизации медицинских отходов, 40 МСЗ, принадлежавших химическим компаниям, 6 заводов по утилизации осадков сточных вод, 4 завода по утилизации опасных отходов) к 1999 г. осталось 110. В 2001 г. в Великобритании функционировало всего 12 заводов по сжиганию бытовых отходов. Закрытие и переоборудование МСЗ привело к значительному уменьшению выбросов токсичных веществ в атмосферу.
Исследование, проведенное в Нидерландах, показало, что выбросы в атмосферу диоксинов также значительно сократились. Наиболее совершенные германские технологии, разработанные в начале 90-х годов, позволили уменьшить выбросы в атмосферу в 10 раз.
Несмотря на огромный прогресс, проблема выбросов МСЗ не исчезла полностью, она лишь переместилась в другую плоскость, поскольку теперь большее количество диоксинов поступает в окружающую среду вместе с золой. В 2000 г. Европейское агентство по охране окружающей среды предупреждало, что положительный эффект от снижения выбросов вскоре может быть сведен к нулю вследствие роста объемов сжигаемых отходов. Например, в Великобритании после закрытия ряда МСЗ вследствие их несоответствия современным стандартам, правительство внесло предложение о введении в эксплуатацию 177 новых заводов.
Наиболее тщательно регулируются газообразные выбросы, так как их токсичные компоненты могут распространяться воздушными потоками. Однако другие отходы МСЗ также содержат загрязняющие вещества и, таким образом, могут наносить вред здоровью человека, возможно, менее очевидный, но не менее реальный.
Выбросы в атмосферу
Таблица 2.1 Нормативы предельно-допустимых выбросов в атмосферный воздух в ЕС
| Вещество | Предельный выброс (мг/м3) |
| Диоксины | 0,1 нг ТЭ/м3 |
| Ртуть | 0,05 |
| Кадмий +Таллий | Всего 0,05 |
| Sb, As, Pb, Cr, Co, Mn, Ni, V | Всего 0,5 |
| CO | |
| SO2 | |
| Nox | |
| HCl | |
| HF | |
| Частицы |
Диоксины
Полихлорированные диоксины (ПХДД) и полихлордибензофураны (ПХДФ) относятся к группе, включающей более 200 различных изомеров. Наиболее широко известен 2,3,7,8-ТХДД, который считается канцерогеном и самым токсичным веществом, известным человечеству. Диоксины токсичны, устойчивы, способны к накоплению в биологических цепях.
Оказалось, что в выбросах МСЗ присутствуют бромированные диоксины и диоксины, в состав которых входяткак хлор, так и бром, которые расцениваются, как равно токсичные с диоксинами, содержащими хлор. Тем не менее, до сих пор вопросы регулирования выбросов касаются только диоксинов, содержащих хлор.
Образование диоксинов
Диоксины являются побочными продуктами многих процессов сжигания в которые вовлечены хлор и его производные. Диоксины присутствуют в выбросах всех МСЗ. Исследования показали, что они могут разлагаться в процессе сжигания и вновь образовываться по окончании этого процесса при изменении температурного режима.
Диоксины, присутствующие в выбросах, в основном являются вновь образованными из хлорбензолов и хлорфенолов, источником которых является ПВХ – типичное составляющее бытовых отходов. Отходы часто содержат диоксины еще до сжигания. Тем не менее, доказано,что в процессе сжигания образуются новые диоксины. Например, анализ балансов масс показал превышение количества диоксинов в продуктах сгорания над их содержанием в бытовых отходах, поступивших на сжигание.
В исследовании, проведенном на восьми МСЗ Испании, были получены следующие результаты. В поступающих отходах содержалось диоксинов в количествах 79,8 г/год, в газообразных выбросах после сжигания - 1-1,2 г/год, в летучей золе – 46,6-111,6 г/год и в золе – 2-19 г/год.