Химия и экология

среднем для области.

Район Белоярской атомной станции (БАЭС) не имеет существенных отличий

в радиоактивном загрязнении от Уральского региона. Доля радиационного

воздействия БАЭС на все население Свердловской области не превышает 0,03%

(3,3 чел.-Зв против 12120 чел.-Зв). Аналогичная ситуация в гг.

Новоуральске и Лесном.

Таким образом, основной вклад в дозовую нагрузку населения области вносят:

. естественные радионуклиды в почвах, стройматериалах, радон в воздухе

жилых помещений, в воде — около 70% суммарной дозы (8500 чел.-Зв —

коллективная доза);

. облучение от медицинских и рентгеновских процедур — около 30% (3200

чел-Зв).

. С учетом всех дозообразующих факторов коллективная доза облучения

населения области в 1995 г. составила 12120 чел.-Зв, что может в

прогнозе жизни двух поколений дать 140 дополнительных смертей от

онкологических заболеваний и 56 случаев генетических эффектов. Средняя

годовая эффективная доза облучения на одного жителя области составляет

2,8—3,2 мЗв.

. Усредненные данные не гарантируют радиационного благополучия отдельных

территорий. Кроме того, имеются и факторы потенциальной опасности

радиационного загрязнения, выражающиеся в высокой концентрации

предприятий ядерного топливного цикла, наличии промышленных

энергетических и исследовательских реакторов, их эксплуатации, имевших

место аварийных и чрезвычайных ситуаций, проведении ядерных взрывов в

военных и хозяйственных целях. В связи с этим в области наблюдается:

. накопление радиоактивных отходов (РАО), делящихся материалов (ДМ) и

связанная с ними возможность крупномасштабного загрязнения окружающей

природной среды;

. временное хранение и захоронение РАО;

. потенциальная опасность ядерного топливного цикла (БАЭС и СФНИКИЭТ (г.

Заречный), Уральский электрохимический комбинат (г. Новоуральск),

комбинат «Электрохимприбор» (Лесной), ряд предприятий Челябинской

области);

. перевозка по территории области радиоактивных веществ (РВ), РАО и

отработанного ядерного топлива (ОЯТ);

. потенциальная опасность демонтажа ядерных боеголовок;

. загрязнение поверхностных и подземных вод и почв;

. радиоактивное загрязнение территорий крупных городов области.

РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. После нескольких лет работы реактора

значительная часть 235U распадается на другие радиоактивные элементы, и

топливо нуждается в замене. В момент удаления из реактора топливо в высшей

степени радиоактивно. При хранении под водой в течение некоторого времени

многие радиоактивные элементы с коротким периодом жизни превращаются в

стабильные, и твэлы (тепловыделяющие элементы) становятся значительно менее

радиоактивными. Процесс выдержки отработанных твэлов для снижения их

радиоактивности называется охлаждением. После охлаждения отработанное

топливо (твэлы) химически перерабатывается для разделения оставшегося 235U,

накопленного 239Pu и радиоактивных отходов. Отходы представляют собой

высоко радиоактивную жидкость, которая хранится в стальных резервуарах с

двойными стенками из нержавеющей стали.

Резервуары окружают метровым слоем бетона. Безопасное хранение этих

отходов должно быть обеспечено в течение многих тысяч лет. Как считают

специалисты, минимум 20 лет отходы необходимо охлаждать. За это время

большая часть радиоактивных элементов подвергнется распаду.

Радиоактивные отходы низкого уровня. Это — использованные защитная

одежда, обувь, упаковки от более радиоактивных веществ и т.д.

Как правило, они хоронятся в хранилищах для радиоактивных отходов.

Рабочим, когда они имеют дело с радиоактивными отходами низкого уровня,

необходимо пользоваться защитными комбинезонами, резиновыми перчатками и —

здравым смыслом.

Отходы среднего уровня. Они в 1000 раз более радиоактивны, чем отходы

низкого уровня. Поступают большей частью от ядерных реакторов и

представляют собой металлические емкости, которые содержали ядерное

топливо, части металлических конструкций, используемых в реакторах. В

настоящее время отходы среднего уровня образуются во многих регионах

страны, и там же производится их захоронение. Целесообразно было бы

построить для этих отходов хранилища, где они будут захоронены навсегда.

Эти хранилища скорее всего будут под землей, возможно, под морским дном.

Отходы перед захоронением будут запечатаны в металлические контейнеры.

Отходы высокого уровня. Это очень концентрированные отходы,

поступающие от переработки топливных стержней ядерных реакторов. При

радиоактивном распаде они выделяют тепло и должны хранится в условиях,

обеспечивающих постоянный отвод тепла, по крайней мере 50 лет. После этого,

по мнению специалистов, их необходимо будет превратить в стеклянные блоки,

запечатать в металлические контейнеры и захоронить, вероятно, в подземных

пустотах. По сравнению с историей человечества, они будут радиоактивными

всегда. Производя отходы высокого уровня, мы в качестве побочного продукта

создаем еще большое количество отходов среднего уровня.

Сейчас рассматриваются разные способы избавления от отходов:

. превращение жидкостей в инертные твердые вещества (керамику) для

захоронения в глубоких геологических горизонтах;

. хранение слабо- и среднеактивных отходов в старых рудниках, соляных

копях;

. высокоактивные отходы должны содержаться в твердом виде — в

остеклованных блоках или в небольших количествах в бетонных и битумных

блоках.

Какие горные породы лучше всего подходят для захоронения ядерных

отходов? Ядерные отходы должны быть ограждены от просачивания в окружающую

среду. Они должны хранится безопасно на протяжении тысячелетий. Для этого

должны быть спроектированы и построены контейнеры, устойчивые к

просачиванию отходов.

Что может быть причиной нарушения их герметичности? Главная проблема —

вода, которая может быть причиной коррозии почти всех металлов. Некоторые

горные породы довольно легко пропускают воду. В этом случае металл начинает

корродировать, контейнеры теряют герметичность и пропускают радиоактивные

вещества. Если вода поднимается на поверхность, опасность увеличивается.

Движение воды через горные породы зависит от двух факторов: пористости

породы и гидравлического градиента.

Пористость — это мера расстояния между микроскопическими зернами, из

которых состоит порода. Породы с большими расстояниями между зернами

(высокая пористость) склонны довольно легко пропускать воду. Также легко

пропускают водные потоки и породы с множеством трещин и сдвигов.

Гидравлический градиент — это разность по высоте между местом

поступления воды и местом, куда она поступает. Вода всегда течет вниз по

склонам, и чем круче склон, тем быстрее она течет. Хранилище отходов должно

быть размещено так, что, если произойдет разгерметизация, вода могла бы

унести отходы в нижние слои горных пород дальше от поверхности.

ХРАНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ (РАО) В ОБЛАСТИ.

Региональный пункт захоронения (ЦПЗРО) спецкомбината «РАДОН» в 1995 г.

имел регулярное федеральное финансирование и работал без особых осложнений.

Производилось захоронение твердых РАО на 80% из Свердловской области (до

6000 Ки). Суммарная активность захороненных РАО — 139000 Ки. Радиационная

обстановка вокруг ЦПЗРО контролировалась службой пункта и ОблЦСЭН Гамма-

каротаж 16 контрольных скважин, активность проб стоков после стирки

спецодежды, проб снега и растительности не превышал фоновых значений. Гамма-

фон по периметру «грязной» зоны находился в пределах 8—13 мкР/час.

Радиационная обстановка в районе ЦПЗРО, который входит в 100-километровую

зону БАЭС, находится на уровне всей зоны.

Пункт захоронения РАО Ключевского завода ферросплавов (п. Двуреченск)

проводит захоронение отходов в виде торий- и ураносодержащих шлаков в 3 км

от поселка. В 1995 г. завершена засыпка первой траншеи с РАО. Влияние на

окружающую среду заметно только за счет внешнего гамма-излучения на

расстоянии до 60 м от периметра. Вокруг пункта захоронения оформлена

санитарно-защитная зона. Суммарная активность захороненных РАО — 1,1 Ки,

гамма-фон — 13 мкР/ч.

Склады монацитового концентрата в Красноуфимском районе (бывший филиал

комбината «Победа») содержат на хранении более 80 тыс. т. монацитового

песка со средним содержанием ThO2 порядка 5%. Влияние объекта на окружающую

среду идет за счет внешнего гамма-излучения. На расстоянии 250-300 м от

заграждения гамма-излучение снижается до фоновых значений. Склады

монацитового песка в случае чрезвычайных ситуаций и стихийных бедствий

потенциально опасны.

Хранилища твердых и жидких отходов на Белоярской АЭС работают в

нормальном режиме, но с учетом возможного снятия с эксплуатации 1 и 2

блоков АЭС, необходимо их расширение или строительство нового хранилища.

Особую тревогу для окружающей среды и населения вызывают бассейны

выдержки отработанных твэлов, требующие капитальных затрат на поддержание

их эксплуатационных характеристик.

ГАЗОВЫЕ ВЫБРОСЫ

Парниковый эффект, озоновые дыры, кислые дожди, пораженные леса, смог

— все это понятия, которые однозначно характеризуют нарушение среды

обитания. Эти отклонения основаны на сложных биохимических, физических и

физико-химических процессах, вызванных многочисленными антропогенными

источниками выбросов.

Несмотря на значительные усилия и частичный успех, разработка решений

по первичной охране окружающей среды, то есть концепции экологически чистых

технологических процессов не могут быть решены в необходимой степени за

короткое время. Вторичные природоохранные мероприятия, а именно очистка

отходящих газов и воздуха в целях снижения твердых, парообразных и

газообразных вредных компонентов, по-прежнему не утратили своего значения.

Однако следует отметить, что эффективность их по разным причинам не очень

высока. За период с 1989 по 1994 г в Свердловской области масса выбросов

загрязняющих веществ как суммарная, так и по основным загрязняющим

веществам имеет тенденцию к снижению. Валовой выброс загрязняющих веществ

за 5 лет снизился более, чем на 40%. Это ли не прекрасно! Причем пылевые

выбросы в атмосферу сократились практически на 55%, а газообразные на 39%.

Однако все это сокращение связано, в основном, с падением производства.

[pic]

Воздухоохранные мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ (1995

г.)

В 1994 году на предприятиях области улавливалось 10,1 млн. т загрязняющих

веществ, из них утилизировано 4,88 млн. т. Степень улавливания загрязняющих

веществ по области в целом составила 86,56%. Самая низкая степень

улавливания на предприятиях топливной отрасли — 6,21%.

Мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу области

были выполнены на 83 предприятиях. Выбросы за 1995 год снижены на 21 тыс.

т. Какие же мероприятия были проведены?

В основном это:

. повышение эффективности существующих установок газоочистки (УГО)

предприятий Верхнего Тагила, Серова, Качканара — 2253 т;

. наладка и ремонт УГО в Артемовске, Сухом Логе, НТМК — 1773,1 т;

. монтаж новых УГО в Серове, Каменск-Уральском, Сухом Логу,

Первоуральске, Асбесте — 899,6;

. реконструкция УГО в Ревде, Полевском, Каменск-Уральском,

Екатеринбурге, Нижнем Тагиле — 350,1 т;

. перевод систем отопления с мазута на газ в Реже, Серове,

Красноуральске — 1103,4 т)

. изменение технологии в Красноуральске, Полевском, Екатеринбурге —

13674,7 т;

. закрытие источника загрязнений в Асбесте, Каменск-Уральском — 529,4 т.

Очистка отходящих газов и воздуха. Для очистки газов применяют:

электрическую очистку, механические пылеулавливатели, процессы абсорбции и

хемосорбции, сжигание, адсобцию и катализ.

Электрическая очистка газа основана на принципе поляризации твердых

частиц, содержащихся в газе или воздухе. Под действием электричества

создается электромагнитное поле. Частицы поляризуются, притягиваются к

одному из электродов и скапливаются на его поверхности. Периодически

образовывающийся налет удаляется. Применяется на предприятиях цветной и

черной металлургии, химической и целлюлозно-бумажной промышленности,

промышленности строительных материалов, стекольных заводов в топливно-

энергетическом хозяйстве: для очистки обжиговых и отходящих газов из печей,

конвертеров домен любых видов, сушилок, электролитных и стеклоплавильных

ванн, любых газов термических процессов, отходящего воздуха или газов от

источников пыли на цементных заводах.

Механические пылеуловители включают в себя: центробежные сепараторы

(циклоны, мультициклоны), тканевые фильтры, грануляторные фильтры (фильтр с

завихряющими, насыпными слоями).

Циклоны, мультициклоны применяются для очистки полезных и отходящих газов

от пыли в сталелитейной, металлургической и химической промышленности,

таких как дымовые газы, агломерационные газы, печные газы и т.д.

[pic]

Очистка газа при выплавке алюминия.

Тканевые фильтры: очистка от пыли отходящих газов и воздуха помещений

на литейных металлургических заводах, электростанциях и мусоросжигательных

установках.

Грануляторные фильтры: очистка от пыли отходящего воздуха из

клинкерных охладителей на цементных заводах, отходящих газов из вращающихся

и шахтных печей, предприятий по добыче и переработке нерудных полезных

ископаемых и почв, а также дымовых газов, отходящих газов агломерационных

фабрик.

Абсорбция и хемосорбция. Процессы абсорбции и хемосорбции применяются

в скрубберах, распылительных абсорберах, реакторах с циркулирующим кипящим

слоем. При этом используются методы мокрой очистки путем промывки,

абсорбции и реакция для удаления агрессивных газов с жидкостями, прежде

всего в химической промышленности, на металлургических заводах,

электростанциях и мусоросжигательных заводах. Полусухие методы, основанные

на реакции агрессивных газов (S02, НС1, HF) с суспензиями, с образованием

твердых продуктов реакции, используются на электростанциях и

мусоросжигательных заводах (распылительные абсорберы). Сухие методы, в

качестве циркуляционных процессов в реакторе с циркулирующим кипящим слоем

с порошковым абсорбентом, для удаления агрессивных газов из отходящих газов

алюминиевой, химической промышленности, промышленности строительных

материалов, электростанций и мусоросжигательных заводов. Удаление из газов

ртути и других вредных компонентов с помощью специально пропитанного

активированного угля.

Очистка отходящих газов путем сжигания применяется для отходящих

нефтехимических предприятий, сжигания газов, содержащих хлорпроизводные

углеводороды с регенерацией, совместного сжигания отходящих газов и жидких

остатков.

Очистка газов путем адсорбции и катализа для удаления растворителей,

органических и неорганических сернистых соединений, а также других газо-

или парообразных агрессивных веществ из отходящего воздуха и газов путем

адсорбции на активированном угле. Удаление H2S и S02 из отходящих газов

путем катализа на алюминиевоокисных катализаторах (А120з) для получения

товарной серы. Каталитическое восстановление оксидов азота в дымовых газах

с целью снижения содержания NO2. Каталитическое окисление диоксинов и

фуранов. Удаление вредных компонентов (диоксинов, фуранов, ртути и тяжелых

металлов в газообразном виде) на буроугольном коксе или активированном угле

методом адсорбции. Очистка отходящих газов от S02 (например, в пигментной

промышленности) путем каталитического окисления до SO2 и получения серной

кислоты.

Снижение количества газовых выбросов. Одним из очевидных способов

снижения количества газов от электростанций является меньшее потребление

электричества. Самый дешевый и легкий способ снижения количества

используемой энергии для обогрева дома, это изоляция вашего дома и

избавление от сквозняков. Изоляция чердаков, утепление дверей и окон,

подбор тяжелых, подбитых штор на окна могут окупить себя в течение двух лет

низкими ценами на оплату обогрева. Экономия денег — это только одна польза.

Потребление меньших количеств энергии экономит топливо, которое не может

быть восполнено и снижает загрязнение воздуха от сжигания угля и нефти.

Не менее важным методов является реконструкция действующих предприятий

и установок газоочистки (УГО). В некоторых случаях полезной бывает даже

ликвидация источников загрязнения.

ЛИКВИДАЦИЯ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ

Утеплительные меры не спасают от. вредных выбросов, но диоксид серы,

перед тем как выбрасывать его в воздух, можно удалять из отработанного

газа. В Германии с использованием аммония диоксид серы превращают в

удобрение — сульфат аммония. Удаление оксидов азота — более трудная задача.

В настоящее время разрабатываются технологии сжигания ископаемого топлива

при более низких температурах с меньшим образованием оксидов азота.

Нагревание известняка с добавлением воды переводит его в гашеную

известь, используется фермерами

для уменьшения кислотности почвы. В Швеции широко применяется известкование

озер. Этот метод позволяет поддерживать в озерах низкий уровень кислотности

и тем самым жизнедеятельность живых организмов.

В свое время девять европейских стран ставили цель: снизить до 30%

количество выброшенного в атмосферу диоксида серы, но остальные не так и не

присоединились к ним. Кислотный дождь — очень сложная проблема, и нет

никакой уверенности, что потраченные на снижение выбросов диоксида серы

миллионы долларов приведут к заметному улучшению состояния водоемов.

ЛИКВИДАЦИЯ ТВЕРДЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Повсеместно основными методами обезвреживания не утилизируемых

промышленных отходов являются термическая обработка и захоронение на

промышленных полигонах. Однако основная часть этих отходов складируется

временно на промышленных предприятиях, а затем удаляется и подлежит

захоронению на специальных полигонах, предназначенных для не утилизируемых

промышленных отходов.

Полигоны для твердых промышленных отходов мало чем отличаются от

бытовых, за исключением состава отходов. Отходы, как правило, имеют более

однородный состав, часто высокотоксичные, требуют дополнительных физико-

химических методов разложения.

В Свердловской области зарегистрировано 647 объектов для размещения

отходов, в том числе 252 свалки бытовых отходов. Основная часть отходов

размещается в хранилищах, не соответствующих нормативным требованиям.

Экологическая проблема утилизации, переработки, обезвреживания и размещения

промышленных отходов, и особенно токсичных, является бесспорно актуальной,

но существующая система устранения отходов несовершенна и влечет за собой

новые, не менее сложные проблемы.

Так, в Екатеринбурге часть отходов промышленности вывозятся на полигон

«Северный; в окрестностях пос. Красногвардейский, Красный, Зеленый Бор,

Садовый на площади 25—30 км2 сосредоточено 5 свалок, в том числе могильник

радиоактивных и жидких высокотоксичных отходов. Две свалки принадлежат

Уралмашу. В окрестностях пос. Горный Щит две свалки бытовых и промышленных

отходов. Одна из них площадью 47,5 га — полигон промышленных и бытовых

отходов завода РТИ. На той же территории находятся, к сожалению, садово-

огородные товарищества и кооперативы.

Основными видами промышленных отходов, вывозимых для захоронения с РТИ

являются: отходы губчатых изделий (1000 т/год), эбонитовых изделий (280

т/год), крошка изоляционной ленты (90 т/год), мешки бумажные (30 т/год),

использовавшиеся для транспортировки и хранения компонентов, входящих в

рецептуру приготовления резины.

Для размещения отходов горнодобывающей и перерабатывающей

промышленности, черной и цветной металлургии, топливно-энергетического

комплекса используются отвалы пустых и вскрышных пород, некондиционных руд,

хвостохранилища (отходы обогатительных фабрик), шлаковые отвалы,

шламохранилища и шламонакопители предприятий черной и цветной металлургии,

золоотвалы ГРЭС. Надо отметить, что в нашей области в 1993 г. отходов

угледобычи и обогащения было использовано соответственно 12 млн. м3 (75%) и

0,3 млн. м3 (56%), в основном для засыпки разрезов и карьеров.

Таким образом, кроме прямого воздействия на почвы промышленных

выбросов и сбросов, в области интенсивно идет процесс вторичного

загрязнения земель в результате вымывания токсичных соединений из отвалов,

шламохранилищ и свалок.

Для размещения всех отходов области из землепользования изъято 16534,8

га, в том числе предприятиями цветной металлургии 3147,2 га, предприятиями

черной металлургии 6228,3 га, предприятиями топливно-энергетической

промышленности 3944 га, предприятиями, производящими стройматериалы, 3215,3

га.

Некоторые отходы содержат материалы, которые особенно опасны для

людей. Эти отходы называются особо токсичными или специальными отходами.

Точная цифра количества специальных отходов не поддается прямой оценке,

однако косвенным образом она оценивается как 1/10 объема создаваемых

ежегодно токсичных промышленных отходов.

Часть из наиболее опасных отходов разрушается в специальных печах.

Вещества, которые сжигаются, включают сложные соединения углерода, водорода

и одного или более галоидных соединений (хлора, фтора, йода и брома). Эти

химикаты поступают из пестицидов, пластмасс и медицинских препаратов, а

также из различных растворителей для обезжиривания и сухой химчистки.

Процесс сжигания очень дорог и используется только для наиболее

опасных отходов. Свалка, по-прежнему, самый дешевый способ захоронения

отходов и используется для многих опасных отходов, таких как асбест,

кислотные и щелочные отстой отходов тяжелых металлов, химикаты из

пластмассовой промышленности и отходы масел. Лишь очень немногие свалки

специализируются для опасных отходов, и они тщательно контролируются для

уменьшения опасности загрязнения. Например, отходы многих тяжелых металлов

выбрасываются в виде осадка нерастворенных солей. Если на ту же землю

вылить кислоты, то они могут сформировать растворимые соли тяжелых

металлов, которые могут отравить местные источники. Прежде всего на карте

должно быть отмечено точное положение всех отходов, и выброс на свалке

должен тщательно контролироваться.

ЛИКВИДАЦИЯ ЖИДКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Предприятия или, не утруждая себя очисткой, сливают промышленные стоки

в водоемы (311 промышленных предприятий сливают свои стоки в р. Исеть),

или, после предварительной физико-химической очистки,— в канализационную

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6