Другие органические вещества
В летучей золе и шлаках МСЗ содержатся высокие концентрации ПАУ и ПХБ.
Проведенные в 1996 г. исследования показали присутствие в золе и шлаках 72 фенольных образований, среди которых было много неизвестных. Большинство веществ были гидроксидами ПАУ, полихлорированными ПАУ, ПХБ и диоксинами. В исследовании подчеркивалось, что эти вещества могут быть устойчивы и токсичны и требуют определения их токсичности, так как они могут вымываться из золы дажепосле ее захоронения.
Тяжелые металлы
Если исключить присутствующие в шлаках крупные несгоревшие фрагменты, летучая зола содержит большие, чем шлаки концентрации тяжелых металлов.
Таблица 2.3 Концентрации тяжелых металлов в выбросах 2 испанских МСЗ в 1995 г. (мг/кг)
| Элемент | Летучая зола | Шлаки | Почва |
| Ag | 46-55,3 | 17,5-28,5 | 0,1 |
| As | 269-355 | 47,2-52,0 | |
| Br | 3830-3920 | 676-830 | |
| Cd | 246-266 | 47,6-65,5 | 0,06 |
| Co | 11,3-13,5 | 65,2-90,3 | |
| Cr | 146-169 | 623-807 | |
| Cu | 390-530 | 1560-2110 | |
| Hg | 59,1-65,0 | 9,1-9,7 | 0,03 |
| In | 1,50-1,67 | 0,45-0,71 | 0,07 |
| Mo | 14-26 | 100-181 | |
| Pb | 3200-4320 | 2090-2860 | |
| Se | 6,7-11,2 | <2,52 | 0,2 |
| Sn | 470-630 | 300-410 | |
| Th | 2,85-3,21 | 4,31-4,86 | |
| Ti | 3300-6300 | 7500-18100 | |
| V | 27-36 | 46-137 | |
| Zn | 13360-13490 | 6610-6790 |
Концентрации тяжелых металлов в золе и шлаках МСЗ очень высоки по сравнению с их концентрациями в почве. В процессе сжигания мобильность и биологическая активность тяжелых металлов сильно возрастает.
В большинстве стран закон не требует от мусоросжигательных компаний мониторинга химического состава золы и шлаков. В связи с этим, данные по этому вопросу ограничены. Исследования на заводах по сжиганию опасных отходов показали, что чаще всего превышаются нормы на содержание таких металлов, как мышьяк, никель и свинец.
Захоронение летучей золы и шлаков МСЗ
Захоронение летучей золы МСЗ является серьезной проблемой. Летучая зола может рассматриваться, как токсичные отходы. Итальянское законодательство, например, рассматривает золу МСЗ в качестве токсичных отходов вследствие высоких концентраций в них свинца и кадмия.
Шлаки МСЗ обычно не рассматривается в качестве опасных отходов. Однако они тоже содержит токсичные вещества, которые могут вымываться из мест захоронения и наносить существенный вред окружающей среде.
В Канаде, большинстве европейских стран и Японии шлаки МСЗ захоранивается отдельно от золы, в США практикуется их совместное захоронение. Захоронение золы и шлаков требует значительных расходов, однако, они могут быть снижены при использовании шлаков в качестве строительного материала. Тем не менее, токсичная природа шлаков и выделяющихся из них загрязняющих веществ, таких как СОЗ и тяжелые металлы, ставят под сомнение возможность их использования в строительных целях.
Захоронение летучей золы
Осадки могут вымывать металлы из золы в грунтовые воды. Особенно легко происходит вымывание металлов в кислых почвах. Зола часто захоранивается вместе с несожженными отходами, в которых содержатся органические кислоты. При этом кислотность почв повышается, а вместе с тем повышается и вероятность вымывания тяжелых металлов. Кроме того, вещества, присутствующие в золе, находятся в более растворимой форме, чем вещества, присутствующие в исходных ТБО. Что касается диоксинов, то они прочно связаны с поверхностью летучей золы, практически нерастворимы в воде и не вымываются в грунтовые воды в значительных количествах.
Исследования подтвердили, что вымывание тяжелых металлов происходит активнее в кислой среде. Однако вымывание кадмия, свинца и хрома наблюдалось и в нейтральной среде при использовании дистиллированной воды. Считается, что свинец наиболее подвержен вымыванию.
Значительное вымывание тяжелых металлов из золы происходит под воздействием кислотных дождей. Концентрации ртути, бария, бериллия, хрома, меди, молибдена, свинца, титана и цинка значительно увеличиваются в грунтовых водах уже после первого дождя. Хотя дальнейшее вымывание менее интенсивно, такие металлы, как кадмий, медь, ртуть, свинец и цинк могут наносить ущерб окружающей среде в течение сотен и даже тысяч лет.
Существуют полигоны, где растворы вымываемых тяжелых металлов собираются в специальные коллекторы, а потом отправляются на предприятия по переработке промышленных стоков. Анализ воды из этих коллекторов показал присутствие в ней высоких концентраций свинца и кадмия. При отсутствии коллекторов эти и другие металлы поступают не на переработку, а в окружающую среду.
Наиболее распространенный в настоящее время способ утилизации золы - стабилизация ее в цементе. Стабилизированная зола может быть захоронена или использована как форма для захоронения иных продуктов. Стабилизация золы в цементе обычно применяется вГермании, Швеции, Швейцарии и Австрии. Стабилизированная зола, как правило, не используются в строительстве. Исключение составляют Нидерланды, где 50% стабилизированной золы используют как наполнитель асфальтовых покрытий, и Австрия, где она используется в бетонных конструкциях. Это вызывает тревогу, так как, по крайней мере, одно из исследований показало, что тяжелые металлы способны вымываться из подобных материалов. Независимо от того, захоронена стабилизированная зола или использована в строительных целях, надо отдавать себе отчет в том, что погодные условия и эрозия в любом случае приведут к возвращению СОЗ в природу.
Еще один способ обработки золы – ее термическая обработка с целью сокращения в ней количества диоксинов. В лабораторных условиях это приводило к положительным результатам. Однако в исследовании ничего не говорилось о возникновении в результате этой обработки других потенциально опасных токсичных соединений. Кроме того, эта обработка никак не влияет на содержание в золе тяжелых металлов.
Захоронение шлаков
Как и летучая зола, шлаки МСЗ захораниваются или используются в строительных конструкциях. Тесты на вымывание из шлаков химических веществ показали, что при их захоронении в окружающую среду могут возвращаться неорганические соли и небольшие количества тяжелых металлов. В некоторых европейских странах, включая Нидерланды, Данию, Францию, Германию, от 40 до 60% шлаки МСЗ используется в строительстве, в основном, при строительстве асфальтовых покрытий и велосипедных дорожек. Исследования бетона, созданного на основе шлаков МСЗ, показали, что этот бетон обладает меньшей по сравнению с обычным бетоном прочностью. Существуют сомнения по поводу разумности использования шлаков МСЗ в строительстве, так как присутствующие в них токсичные вещества рано или поздно попадут в окружающую среду.
Многие МСЗ Великобритании были закрыты в конце 1996 г. в связи с их несоответствием директивам ЕС. Зола и шлаки с одного из сохранившихся МСЗ, с 1994 по 1999 г.г. использовались на частных участках Ньюкасла. Обеспокоенность местных жителей в связи с потенциальной токсичностью золы и шлаков стала причиной исследований, выявивших содержащиеся в отходах МСЗ высокие уровни диоксинов. Местным жителям было рекомендовано не допускать игр детей до 2 лет на открытой земле, не употреблять в пищу яйца и продукты животноводства, полученные на данной территории, тщательно мыть и очищать от кожуры овощи местного производства. Дальнейшие исследования показали, что уровни тяжелых металлов и диоксинов в золе и шлаках МСЗ значительно превышали фоновые и предельные уровни, принятые для диоксинов в Германии. Например, для пшеницы рекомендован уровень диоксинов, не превышающий 40 нг/кг, а для почв игровых площадок – 100 нг/кг. Почвы Ньюкастла содержали 1000 нг/кг. Концентрации всех тяжелых металлов, кроме ртути, превышали нормативы для почв, применяемые в Великобритании.