Меры предпринимаемые для защиты литосферы. Загрязнение литосферы и ее защита
Лекция № 6,7
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ И ЕЕ ЗАЩИТА. ЗАХОРОНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ
План
1. Загрязнение литосферы и ее защита : включение загрязнений в цепи питания; основные источники загрязнения почв. ПДКпрод, ВДК и ДОК. Основные методы защиты почв от загрязнений.
Эксплуатация дорог в зимнее время, связанная с использованием специальных химических веществ для очистки полотна ото льда, также негативно сказывается на состоянии прилегающей к дороге и местам складирования этих химикатов территории. В городах ежегодно приходится восстанавливать зеленые насаждения вдоль дорог, погибшие в результате засоления почвы.
Загрязнение придорожной полосы маслопродуктами, тяжелыми металлами, хлоридами и другими загрязнителями усугубляется уплотнением почвы. В результате уменьшается влагоемкость и аэрация почвы. В уплотненной почве происходят процессы восстановления, особенно если остатки кислорода вытесняются при увлажнении или под действием других газов почвы. Восстановление ионов металлов приводит к образованию подвижных токсичных соединений, которые легко усваиваются растениями. С другой стороны, подвижность этих соединений приводит к их интенсивному выщелачиванию, снижающему запас биогенов в почве.
Автомобильные дороги расчленяют сложившийся ландшафт, тем самым, нарушая не только его культурную и эстетическую ценность, но и сложившийся процесс миграции животных. Это приводит к тому, что существующий ареал некоторых видов животных резко сокращается, ранее единая популяция разбивается на несколько изолированных частей. Численность этих раздробленных популяций может оказаться ниже критической, и тогда они обречены на вымирание. Причем пересечение путей миграции опасно не только для животных, ведь их внезапный выход на дорогу может привести к серьезным авариям с человеческими жертвами.
При прокладке дорог в засушливых районах, движение по ним транспорта приводит к сильному пылеобразованию. Широколиственные культуры, произрастающие в этих районах, например, хлопчатник, подвержены действию вредителей (паутинных клещей), размножающихся на растениях в условиях сильной запыленности. Для снижения этого эффекта применяют специальные дорожные покрытия, исключающие пылеобразование.
Загрязнение литосферы
В то время как загрязнение воздуха и воды можно заметить или обнаружить, загрязнения почвы могут оставаться скрытыми в течение длительного времени. Как правило, люди не входят с почвой в такой тесный контакт, как с воздухом или водой. Почва непрозрачна, в большинстве случаев обладает значительным буферным действием, что позволяет загрязнениям оставаться незамеченными в течение длительного времени. Но по исчерпании адсорбционной емкости наступает проскок – внешне неожиданное загрязнение грунтовых вод даже без поступления новых количеств загрязнителей.
Следует также отметить, что почвы обладают способностью к регенерации. Многие обитатели почвы служат источником ферментов, в присутствии которых вредные вещества расщепляются быстрее, чем в воде или на воздухе.
Для оценки степени загрязнения почвы используют предельно допустимые концентрации химических веществ в почве (ПДКп). ПДКп - это концентрация* химического вещества в пахотном слое почвы, которая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающуюся способность почвы.
Существует 4 показателя ПДКп в зависимости от пути миграции химического вещества из почвы в сопредельные среды:
· ТВ - транслокационный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;
· МА - миграционный воздушный показатель;
· МВ - миграционный водный показатель;
· ОС - общесанитарный показатель, характеризующий влияние химического вещества на самоочищающуюся способность почвы и микробиоценоз.
Антропогенное загрязнение литосферы
Основными источниками загрязнения являются:
· свалки и хранилища ядовитых отходов;
· протекающие подземные хранилища и трубопроводы;
· пестициды и удобрения;
· противогололедные химикаты, используемые в дорожном хозяйстве ;
· мазут и отработавшее масло, применяемые как средство связывания пыли на обочинах дорог;
· бытовые и промышленные сточные воды;
· аварии транспортных средств;
· осаждение токсичных веществ (например, кислотных дождей и соединений тяжелых металлов) из загрязненной атмосферы.
Загрязнения бытовыми и промышленными отходами
Общий термин для всех многочисленных материалов, которые мы выбрасываем из домов и учреждений и обычно называем мусором, - твердые бытовые отходы (ТБО). Вообще наличие отходов свидетельствует о том, что наше общество нарушает один из основных экологических законов – круговорот веществ в природе. Положение с отходами в настоящее время характеризуется как кризисное: отходов становится все больше, а мест для их захоронения – все меньше.
Самая серьезная проблема, связанная со свалками, это загрязнение прилегающих почв и грунтовых вод. Когда дождевая вода проходит через необработанные отходы, образуется особенно ядовитый фильтрат , в котором наряду с остатками разлагающейся органики, присутствуют железо, ртуть, свинец, цинк и другие металлы из ржавеющих банок, разряженных батареек и других электроприборов, причем все это густо приправлено красителями, пестицидами, моющими средствами и другими химикатами.
Вторая проблема – это образование метана. У захороненного мусора нет доступа к кислороду. Поэтому, его разложение идет анаэробно, а один из продуктов этого процесса – биогаз, на 2/3 состоящий из метана. Образуясь в толще захороненных отходов, он может распространяться горизонтально, проникать в подвалы зданий, накапливаться там и взрываться при зажигании. Кроме того, метан может распространяться вверх, отравляя корни и губя растительность на месте захоронения. В ряде городов эта проблема решается путем устройства на месте свалок «газовых скважин», перехватывающих метан, который можно впоследствии использовать как топливо.
Наряду со свалками, серьезную опасность для окружающей среды представляют захоронения промышленных отходов. Из них, несмотря на принимаемые меры предосторожности, возможны утечки загрязнителей, обладающих особой токсичностью. В России, как отмечается некоторыми исследователями, эта проблема осложняется отсутствием надлежащего контроля над движением и захоронением промышленных отходов.
Загрязнение пестицидами
Благополучие людей во многом зависит от борьбы с вредителями. Если бы не она, мы жили бы в крайне неустойчивых условиях – наше здоровье и запасы продовольствия были бы отданы на милость другим организмам. Сегодня существует множество способов борьбы с вредителями, но в ее отношении преобладают два диаметрально противоположных мнения.
Одно из них основано на чисто технологическом подходе. Оно заключается в поиске «чудо-оружия», чаще всего в виде изобретенного человеком химиката, губительного для организма вредителя.
Второе мнение, которое теперь называют экологической борьбой с вредителями, учитывает необходимость поддерживать общее экологическое равновесие. Оно делает упор на защите человека, культурных растений и животных от ущерба, наносимого вредителями, а не на уничтожении последних.
Традиционно люди выбирали чисто технологический подход. Для уничтожения вредителей изобретены тысячи химикатов. Их называют пестицидами (от лат. Pestis – зараза и caedo – убиваю). Пестициды классифицируют в зависимости от групп организмов, на которые они действуют. Так, существуют инсектициды (убивают насекомых), родентициды (убивают грызунов), фунгициды (уничтожают грибы) и т. д. Однако ни один из этих химикатов не обладает абсолютной избирательностью в отношении организмов, против которых он разработан, и представляет угрозу также для других организмов, в том числе для людей. Поэтому все это – биоциды , т. е. вещества, угрожающие различным формам живого.
Сначала для борьбы с вредителями использовали вещества, содержащие тяжелые металлы, такие как свинец, мышьяк и ртуть. Эти неорганические соединения часто называют пестицидами первого поколения. Такие соединения способны накапливаться в почве и подавлять рост растений. Многие почвы были настолько загрязнены тяжелыми металлами, что и спустя 50 лет на них ничего не растет. Кроме того, вредители быстро выработали устойчивость к данным веществам, а следовательно снизилась эффективность их применения.
Поэтому требовались новые средства борьбы с вредителями. Ими стали пестициды второго поколения на основе синтетических органических соединений.
Проблемы, связанные с синтетическими органическими соединениями, можно разделить на четыре категории:
· развитие устойчивости у вредителей;
· возрождение вредителей и вторичные вспышки численности;
· рост затрат;
· нежелательное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.
Развитие устойчивости у вредителей связано с изменчивостью популяций вредителей; они представляют динамичный генофонд, способный быстро эволюционировать. Обработки пестицидами создают давление отбора, приводящее к устойчивости популяции.
За годы использования пестицидов постоянно увеличивалось число невосприимчивых к ним видов. Около 25 основных видов вредителей стали устойчивыми ко всем пестицидам. При этом отмечены случаи, когда устойчивость популяций вредителей к химикатам возрастала враз.
Рост затрат связан с необходимостью применения все большего количества все более дорогих пестицидов, что, тем не менее, дает все меньший эффект.
Проблема нежелательных последствий применения пестицидов тревожит общественность больше всего. Передаваясь и накапливаясь в пищевых сетях, пестициды распространились по всему земному шару. Отмечены многочисленные негативные проявления воздействия этих веществ на живые организмы, включая человека. Несмотря на строгий контроль над использованием пестицидов, проблема будет существовать, пока существуют методы ведения сельского хозяйства, основанные на их применении.
Загрязнение тяжелыми металлами
Существенно влияют на экосистему почвы загрязнения тяжелыми металлами. У свинца четко выражена тенденция к накоплению в почве, так как его ионы малоподвижны даже при низких значениях рН. Для различных почв скорость вымывания свинца колебалась от 4 г до 30 г на гектар в год.
Почва становится мертвой при содержании в ней 2...3 г свинца на 1 кг грунта. Вокруг некоторых промышленных предприятий содержание свинца в почве достигает концентрации 10...15 г/кг. По некоторым данным содержание свинца на поверхности почвы на краю полосы отвода автомобильных дорог обычно составляет до 1 г/кг, но в пыли городских улиц может быть в 5 раз больше [[i]].
Растения более устойчивы по отношению к свинцу, чем животные и люди, поэтому необходимо тщательно следить за содержанием свинца в продуктах питания растительного происхождения.
В отличие от свинца, ионы кадмия весьма подвижны, особенно в кислых почвах, поэтому накопления этого металла в большинстве случаев не наблюдается. Кадмий заносится в почву из воздуха либо вместе с продуктами сгорания, либо с фосфорсодержащими удобрениями в виде примеси.
Подвижность ионов меди еще выше, чем ионов кадмия. Это создает более благоприятные условия для усвоения меди растениями, а также выщелачивания этого вещества из гумусового слоя. Хотя медь в следовых концентрациях считается необходимой для жизнедеятельности, у растений токсические эффекты проявляются при содержании 20 мг на кг сухого вещества. Медь оказывает токсическое действие и на микроорганизмы, при этом достаточна концентрация около 0,1 мг/л.
К сравнительно подвижным элементам в почве также относят цинк. Цинк принадлежит к числу распространенных в технике и быту металлов, поэтому ежегодное внесение его в почву очень велико. Особенно загрязнена почва вблизи цинкоперерабатывающих предприятий.
Растворимость цинка в почве начинает увеличиваться при значениях рН менее 6, поэтому в кислых почвах цинк не накапливается. При значениях рН более 6 происходит накопление цинка в почве благодаря взаимодействию с глинами. Для растений токсический эффект создается при содержании около 200 мг цинка на кг сухого вещества. Организм человека достаточно устойчив по отношению к цинку и опасность отравления при использовании сельскохозяйственных продуктов, содержащих цинк, невелика.
Защита литосферы
Химические и биохимические изменения почв и их значение для растений, обитателей почвы, а также для человека не должны рассматриваться изолированно или на протяжении исторически коротких промежутков времени. Почва принимает участие в формировании местных климатических условий. Ликвидация почвенного покрова ведет за собой исчезновение растительности, что приводит к образованию сухих пустынь, как это произошло на севере Африки (пустыня Сахара). Человечеству необходимо осознать важность сохранения почвы как основы своего существования и перейти к новым методам хозяйствования, обеспечивающим устойчивое существование и развитие.
Предупреждение эрозии почвы.
Рассмотрим отдельно традиционные и новые методы защиты почвы от эрозии.
Традиционные методы.
· Контурная вспашка (борозды направлены перпендикулярно склону).
· Узкополосный посев (чередование полос вспаханной и необрабатываемой земли).
· Полезащитные лесопосадки.
· Террасирование (оформление склонов в виде ступеней).
Новые методы.
Безпахотное земледелие . Цель вспашки и культивации почвы – борьба с сорняками. Альтернативой стали химические гербициды (яды для сорняков), впервые созданные в начале 60-х. Этот метод имеет как положительные, так и отрицательны стороны. К преимуществам можно отнести экономию времени и энергии – вместо трех проходов техники, достаточно одного. Кроме этого, поскольку гербициды распыляются с воздуха, появляется возможность раннего сева, а, следовательно, и снятия второго урожая за один сезон. Это – чисто экономические причины применения данного метода. Но он обладает и экологическими преимуществами: без вспашки сохраняется структура почвы, обеспечивается поступление детрита и, что самое главное, предупреждается эрозия, т. к. поверхность земли почти всегда покрыта растительностью.
Однако имеются и весомые аргументы против данного метода. Во-первых, использование гербицидов может оказаться небезопасным для человека. Во-вторых, приходится периодически увеличивать дозы внесения химикатов или разрабатывать новые вещества, т. к. сорняки постепенно вырабатывают устойчивость к используемым гербицидам. В-третьих, отсутствие вспашки благоприятствует размножению сельскохозяйственных вредителей, живущих в почве, что, в свою очередь, вызывает необходимость обработки поля пестицидами. Вообще, количество всевозможных химикатов, применяемых при беспахотном методе земледелия, в 2-6 раза больше, чем при традиционном.
Другой возможностью предупреждения эрозии почвы считается постепенный перевод сельского хозяйства с однолетних культур на многолетние . В этом случае потребность в ежегодной вспашке отпала бы совсем. Основная трудность здесь заключается в поиске и культивировании подходящих видов растений.
Правильная организация сельского и лесного хозяйства играет огромную роль в защите почвы от эрозии. Здесь основными моментами являются ограничение выпаса , восстановление лесов и рекультивация почв . При применении орошения необходимо выбирать водосберегающие схемы орошения и предусматривать обязательный дренаж , необходимый для «промывки» почвы от избыточных солей (при этом, правда, возникает проблема дальнейшего использования промывочной воды).
Контроль над отходами.
Наилучший вариант борьбы с отходами – не производить их вовсе. Поэтому любое государство, заботящееся о своем будущем, должно разрабатывать стратегию, направленную на стимулирование сокращения объема производимых отходов, рециклизации отходов, создания безотходных технологий, использования биодеградирующих химикатов.
Сокращение объема отходов
На протяжении многих лет количество ТБО неуклонно возрастало: отчасти из-за роста населения, но в основном из-за изменения образа жизни людей, использующих все больше оберточных и упаковочных материалов, одноразовых товаров. Существенно сократить объем отходов можно за счет увеличения срока службы товаров. В книге Б. Небела описывается пример использования бутылок одноразового и многоразового использования. В нем показывается, что стимулирование использования бутылок многоразового использования, принятое в некоторых штатах США, не только уменьшает количество мусора, но и приводит к подъему местной промышленности и росту занятости населения.
Сократить количество отходов можно также, понизив материалоемкость товаров, уменьшив их размер, увеличив срок службы.
Утилизация отходов
Промышленные отходы подразделяются на твердые (металлы, дерево, пластмассы и т. д.) и жидкие (осадки сточных вод, маслопродукты).
Выбор метода переработки отходов зависит от вида и качества отходов. Однородные отходы легче подвергаются утилизации. Например, металлический лом и отходы после сортировки и пакетирования на прессах направляются на переплавку; отходы древесины используются для изготовления древесностружечных и древесноволокнистых плит; шлак - для изготовления строительных материалов ; нефтепродукты подвергаются регенерации и т. д. Некоторые виды отходов, содержащие токсичные вещества или ценные материалы подвергаются спецобработке на полигонах.
В настоящее время большую пользу приносят биржи отходов , где предприятия могут перекупать друг у друга отходы производства для использования их в качестве сырья.
Неоднородные отходы в большинстве случаев перерабатывать экономически нецелесообразно и такие отходы считаются мусором, основным методом использования которого является сжигание. Большое количество отходов в настоящее время не перерабатываются из-за нерентабельности или отсутствия технологий переработки. Их либо захороняют, либо складируют. Наконец, многие фирмы, производящие одноразовые продукты, заинтересованы в сложившейся ситуации, так как она позволяет им получать доход неограниченно долго.
Но, тем не менее, существует множество способов вторичной переработки различных типов отходов. Многие фирмы вкладывают деньги в рециклизацию, поскольку использование вторсырья дешевле, сокращает энергозатраты (например, переплавка алюминиевых банок позволяет уменьшить энергопотребление на 90% по сравнению с методом получения алюминия из бокситов), снижает потребность в очистном оборудовании и повышает срок службы оборудования. Все это говорит о том, что возможности извлечения прибыли из твердых бытовых отходов неисчерпаемы.
2. Захоронение и переработка отходов
Твердые отходы промышленных предприятий весьма разнообразны как по своим свойствам, так и по воздействию на окружающую среду. Они состоят, как правило, из активных веществ, которые, накапливаясь в почве, подземных водах и атмосфере постепенно загрязняют их и вызывают нежелательные явления.
Отходы – это не используемые непосредственно в местах их образования отходы производства, быта, транспорта и др., которые могут быть реально или потенциально использованы как продукты в других отраслях народного хозяйства или в ходе регенерации. Вредные отходы должны подвергаться нейтрализации, а неиспользуемые – считаются отбросами. Отходы могут быть (рис. 8.4):
Рис.8.4. Основные виды отходов
1. Бытовые (коммунальные) твердые (в том числе твердая составляющая сточных вод – их осадок) отбросы, не утилизированные в быту, образующиеся в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей вещества (включая бани, прачечные, столовые, больницы и др.). Проблема бытовых отходов в настоящее время весьма остро стоит во многих странах мира. Так, в городах США образуется ежегодно около 150 млн т отходов и ожидается к 2000 г. увеличение их объема еще на 20%. В Японии количество бытовых отходов превышает 72 млн т ежегодно. В бывшем СССР в 1985 г. было вывезено спецтранспортом из городов 217 млн м3 бытовых отходов, а в 1988 г. – уже 228 млн м3. Поэтому для уничтожения бытовых отходов за рубежом стали сооружать мощные мусоросжигательные установки (до 900 т и более отходов в сутки) для получения энергии. Доля сжигаемого мусора составляет: для США – 3%, Японии – 26%, ФРГ – 34%, Швеции – 51%, Швейцарии – 75% и т. д., причем лишь немногие из заводов производят при этом электроэнергию. Большая часть мусоросжигательных заводов вырабатывает пар, который по паропроводам подается на соседние промышленные предприятия или в жилые кварталы. В нашей стране в 1988 г. на заводы по переработке мусора в целом было вывезено 1416 тыс. т бытовых отходов (то есть ~ 0,5 %).
2. Отходы производства (промышленные) – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они могут быть безвозвратными (технологические потери: улетучивание, угар, усушка) и возвратными. Пока в России отходы производства значительны: в машиностроении и металлообработке удельный вес металлоотходов в общем потреблении черных металлов составил 21%, а удельный вес стружки в образовании металлоотходов достиг 42%. Ежегодно в странах ЕЭС также образуется значительное количество отходов: перерабатывающей промышленности – 400 млн т, промышленных предприятий – 160 млн т и др. Из общего количества отходов (~ 2,2 млрд т) половину составляют отходы сельскохозяйственного производства. Однако если в странах ЕЭС 60% бытовых отходов подвергаются захоронению, 33% - сжигается и 7% компостируется, то свыше 60% промышленных отходов и 95% отходов сельскохозяйственного производства подвергаются интенсивной переработке (по зарубежным источникам).
3. Отходы производственного потребления – непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке машины, инструменты и пр. Они могут быть сельскохозяйственными, строительными, производственными, радиоактивными, последние весьма опасны и нуждаются в тщательном захоронении или дезактивации.
В последние годы увеличилось количество опасных (токсичных) отходов – способных вызывать отравления или иное поражение живых существ. Это, прежде всего, неиспользованные различные ядохимикаты в сельском хозяйстве, отходы промышленных производств, содержащих канцерогенные и мутагенные вещества и др. В США 41%) твердых бытовых отходов (ТБО) классифицируют как «особо опасные», в Венгрии – 33,5%, в то время как во Франции – 6%, Великобритании – 3%, а в Италии и Японии – только 0,3%. В России к опасным отходам относят 10% от всей массы ТБО. Во многих странах мира количество опасных отходов неуклонно возрастает (табл.8.2).
Таблица 8.2
Производство опасных отходов в различных странах
Опасные отходы, тыс. т |
||
начало 80-х годов | конец 80-х годов |
|
|
ФРГ (без ГДР) Великобритания Мир (в целом) |
На территории России имеются так называемые химические «ловушки», то есть. давно забытые захоронения опасных отходов, на которых со временем построили жилые дома и другие объекты. Они со временем дают о себе знать появлением странных заболеваний среди местного населения, но их учет до сих пор не проведен. Учет таких захоронений в США показал, что имеется не менее 32 тыс. потенциально опасных; в ФРГ – выявлено около 50 тыс. подобных участков, в Нидерландах – 4000, а в небольшой Дании – 3200.
Такими же ловушками могут быть примерно 85 мест атомных взрывов в мирных целях, проведенных на территории России. В Прикаспии с 60-х годов было произведено 47 подземных ядерных взрывов в технических целях (глубинное сейсмическое зондирование , для увеличения нефтеотдачи, для создания подземных емкостей в соляных куполах и др.).
Отходы радиоактивные – это побочные биологически или технически вредные вещества, которые содержат образовавшиеся в результате деятельности человека радионуклиды. Радиоактивные отходы (РАО) опасны прежде всего тем, что содержащиеся в них радионуклиды могут рассеиваться в биосфере и вызывать различные генетические изменения в клетках живых организмов, в том числе и человека. Они классифицируются по различным признакам: агрегатному состоянию, по периоду полураспада, по удельной активности, по составу излучения и т. д. .
Среди РАО по агрегатному состоянию наиболее распространенными считаются жидкие, которые возникают на АЭС , на радиохимических заводах, в исследовательских центрах. Значительны также количества твердых РАО, в частности в реакторах АЭС общей электрической мощностью 1 ГВт за год образуется 300-500 м3 твердых отходов, а от переработки облученного топлива еще 10 м3 высоко-активных, 40 м3 среднеактивных и 130 м3 низкоактивных отходов.
В настоящее время полигоны для захоронения ТБО должны проектироваться и обустраиваться в соответствии со следующими правилами:
· новые полигоны должны создаваться на повышенных местах с глубоким залеганием грунтовых вод; нередко с вершины холма снимают грунт, используемый впоследствии для засыпки отходов;
· по периметру полигона должны быть вкопаны керамические трубы для сбора воды и фильтрата, а его дно следует покрыть водонепроницаемым слоем глины или пластика толщиной, по меньшей мере, 20 см; поверх него укладывают слой крупного гравия и слой пористого грунта; все это предназначено для того, чтобы фильтрат, достигнув водонепроницаемого слоя, стекал сквозь гравий в систему коллекторов , а затем подвергался соответствующей переработке (рис. 4);
· слой гравия, окружающий свалку, служит и для отведения образующегося метана;
· послойная укладка отходов продолжается до тех пор, пока захоронение не станет похоже на пирамиду; при такой форме сводятся к минимуму инфильтрация, а следовательно, и вымывание веществ из мусора;
 |
наконец, по периметру свалки устанавливаются мониторинговые колодцы для периодического контроля за качеством грунтовых вод.
Более дорогой способ избавления от ТБО – их сжигание для получения электроэнергии. При этом следует применять современное газоочистное оборудование* для предотвращения загрязнения воздуха. Особенную озабоченность вызывает то обстоятельство, что при сжигании ТБО образуются диоксины – чрезвычайно опасные и стойкие вещества, способные к биоаккумуляции и биоконцентрированию. Следует отметить, что данный подход не решает проблему захоронения полностью, т. к. зола, остающаяся после сжигания составляет около 10-20% от исходного объема мусора.
На муниципальные свалки не допускается размещать опасные химические вещества. При невозможности или нецелесообразности их переработки, прибегают к захоронению.
Наиболее распространены три метода захоронения опасных отходов. Первый из них предусматривает закачку жидких отходов в глубокую скважину , пробуренную ниже уровня водонепроницаемых горных пород. В этом случае, после герметизации скважины, создаются условия для длительного хранения загрязнителей.
Второй метод – хранение жидких (нелетучих) отходов в специальных прудах-отстойниках , предотвращающих утечку загрязнителей.
Третий, наиболее дорогостоящий, метод применяется для захоронения очень токсичных и радиоактивных веществ. Он предусматривает строительство специальных могильников , включающих емкости для хранения отходов, защитные помещения, систему мониторинга, аварийной сигнализации и другие меры предосторожности.
Однако ни один из этих методов не может гарантировать 100% изоляции и безопасности. Поэтому необходимо стремиться минимизировать количество образующихся отходов.
Сейчас используются безнадежно устаревшие методы обращения с РАО: высокоактивные отходы концентрируются и изолируются, средне - и низкоактивные – разбавляются и распыляются, загрязняя окружающую среду. Наиболее приемлемый вариант решения проблемы отходов – это захоронение их на значительную глубину в земную кору. Так, высокоактивные отходы чаще всего хранят в наземных или подземных емкостях (шахты, штольни, преимущественно в каменной соли, скважины в скальных породах и пр.). Например, в США захоронение РАО производят в соляных шахтах и скальных породах, в Швеции – в подземных хранилищах в гранитах, где в больших ванных, наполненных дистиллированной водой, хранятся емкости с отходами и т. д. В нашей стране отработанные отходы концентрируются при АЭС или в отдельно расположенных хранилищах, где "топливо" выдерживается, значительно снижая свою радиоактивность. На территории России имеется 15 полигонов для захоронения РАО.
В России есть крупные центры по утилизации жидких РАО и их захоронению (Челябинск-65э Красноярск-26 и др.). К сожалению, существующие методы обезвреживания (цементирование, остекловывание, битумирование и пр.), а также сжигание твердых РАО в керамических камерах (НПО "Радон") радиоактивных отходов представляют значительную опасность для окружающей среды. Так, на полигоне «Маяк» (под Челябинском) ежегодно образуется до. 100 млн кюри жидких РАО, часть из которых просто сбрасывается в водоемы: уже загрязнено более 3 млн га земель. Этот район стал зоной экологического бедствия, где в 2 раза возросли онкологические заболевания, на 66% - заболеваемость детскими лейкозами и т. д.
Чтобы предотвратить заражение подземных вод и поверхностных водных источников, применяют накопители. В них используют противофильтрационные устройства, обеспечивающие надежную работу сооружений и исключающие утечку сточной жидкости. Вид накопителя определяется характером сточных вод или твердых отходов.
Различают накопители жидких однофазных стоков: пруды-накопители, пруды-испарители, отстойники, поля фильтрации; накопители двухфазных стоков: хвосто - и шламохранилища, гидрозолоотвалы и накопители твердых отходов: золоотвалы, шламонакопители и др.
Накопители жидких однофазных стоков. В эти накопители направляют интенсивно окрашенные промышленные сточные воды с сильным запахом, содержащие большое количество солей. При высоком содержании (более 100 г/л) однородной соли в сточной воде целесообразно ее упаривать с целью извлечения соли. В эти накопители направляют также промышленные сточные воды, содержащие большое количество органических веществ, не поддающихся извлечению и использованию, и отработанных кислот (серной, азотной, соляной) в различных соотношениях. В ряде случаев в накопители можно направлять сточные воды, содержащие только минеральные соли, извлечение которых, несмотря на высокую концентрацию их, нецелесообразно из-за невозможности применения.
Во избежание переполнения нельзя направлять в накопители слабо загрязненные стоки, подлежащие беспрепятственному или после обработки на очистных сооружениях сбросу в водоем, а также. слишком концентрированные сточные воды, например 20 %-ную серную кислоту.
Схема пруда-накопителя-испарителя приведена на рис. 7.3. Основу его составляют дамба обвалования противофильтрационная завеса из водонепроницаемого материала, заглубляемая до слоя глины. Конструкция пруда в большой степени зависит от рельефа местности, геологического строения и гидрологических условий района. В зависимости от рельефа пруды могут быть овражными, равнинными, пойменными, косогорными и котлованными.
Рис. 8.6. Пруд-накопитель-испаритель: 1 – дамба обвалования; 2 – максимальный расчетный уровень стоков; 3 – горизонт воды (ГВ) в озере-солончаке до устройства пруда; 4 – противофильтрационная завеса из бентонитовых глин; 5 – глины; 6 – пески; 7 – суглинки; 8 – почва
Овражные пруды размещают в балках и оврагах с перегораживающей плотиной в низовой их части и со специальными водосбросовыми сооружениями, предназначенными для пропуска естественного стока дождевых и талых вод. Водосбросовые устройства выполняют в виде донной трубы или туннеля. Равнинные накопители устраивают на равнинных участках, обваловывая их по всему пери метру дамбой, или в искусственно создаваемых выемках-емкостях. Пойменные пруды сооружают в поймах рек обваловыванием участка стрех сторон. Таким же образом создают накопители на косогорных участках. Котлованные накопители устраивают в выработках старых карьеров или резервов.
Грунты имеют различную пропускную способность, характеризуемую коэффициентом фильтрации Кф. Коэффициентом фильтрации называется скорость фильтрации через единицу поперечного сечения грунта при гидравлическом градиенте, равном единице. Коэффициент фильтрации является основной характеристикой водопроницаемости грунтов. В табл. 8.3 приведены значения Кф для различных грунтов.
Таблица 8.3
Физическая характеристика грунтов, используемых для сооружения накопителей
Объемная масса, г/см3 | Плотность, г/см3 | Водопроницаемость |
||
|
Суглинок | Водопроницаемый Полупроницаемый Водонепроницаемый |
Наиболее радикальными средствами, применяемыми для защиты подземных вод и водоемов от загрязнения являются перехват профильтровавшихся стоков дренажем и устройство противофильтрационных завес и экранов.
Противофильтрационные устройства предназначены для снижения фильтрации через плотину или дамбу и повышения ее устойчивости, исключения опасных фильтрационных деформаций грунта и полной задержки стачных вод. Для их сооружения применяют покрытия слабопроницаемыми грунтами (глиной, суглинками), битумом, бетоном, полимерными пленками и др.
Накопители двухфазных стоков. Двухфазные стоки представляют собой водные суспензии минеральных и органических веществ различного состава. Концентрация твердой фазы в них колеблется от 20 да 100 г/л. Это, как правило, отходы процессов очистки и подготовки стачных и природных вод, основных технологических процессов. Их направляют в хвостохранилище либо в шламохранилище. В этих накопителях отделяют осадок и получают осветленную воду. Хвостохранилище представляет собой отгороженный плотиной или дамбой (рис. 8.7) участок местности. Плотину или дамбу строят насыпным или намывным способом.
Рис. 8.7. Плотина хвостохранилища: 1 – плотина первой очереди; 2 – вторичные дамбы; 3 – плотина второй очереди
По мере заполнения отгороженного участка строят вторичные дамбы. Эти дамбы возводят насыпным способом из привозных материалов. При высоких напорах на плотины и наличии в основании плотин сильно фильтрующих гр. унтов устраивают разгрузочные дренажи. По мере подачи в хвостохранилище пульпы уровень воды в их прудах осветления все время повышается, изменяются в пределах хранилищ местоположение пруда и его размеры.
Хвостохранилища занимают обширные площади, измеряемые сотнями гектар; глубина их достигает сотен метров, а глубина слоя воды в зависимости от условий подачи пульпы и забора осветленной воды составляет 0,5-1,5 м.
Шламохранилище – крупные земляные наземные сооружения объемом до десятков миллионов кубических метров и глубиной до 50 м, срок службы их превышает 10 лет. Их создают в системе водоснабжения и канализации химических и нефтехимических предприятий. Размещают на равнинных плоских участках местности (в поймах, на террасах) и обваловывают со всех сторон. или частично на участках местного понижения рельефа.
Шламохранилища размещают также в пологих оврагах и балках. Дамбы обвалования и перегораживающие Плотины возводят насыпным способом из суглинистых материалов. Можно использовать и намываемые в шламохранилища шламы. Шламовую пульпу подают в шламохранилища по таким же схемам, что и хвостовую пульпу в хвостохранилища.
По условиям складирования отходов шламохранилища делят на намывные и наливные. Для наливных шламохранилищ предварительно сооружают земляные плотины на полную высоту проектируемой емкости или же на часть этой высоты. Чаще всего возводят насыпные плотины и реже предусматривают намывные плотины.
По гребню плотины прокладывают дорогу и пульпопроводы. Гребень плотины должен иметь защитное покрытие и систему кюветов для организованного сбора и отвода поверхностных вод. Шламохранилища могут занимать различную площадь и рабочий объем. В среднем площадь шламонакопителя составляет 10-20 га, количество сбрасываемого осадкатыс. т в год.
Накопители твердых отходов предназначены для сбора шлама от общезаводских очистных сооружений, очистки рассолов, шлаковых материалов, золы и др. Эти земляные сооружения подобны хвостохранилищам и шламохранилищам.
На рис. 8.8 показана схема шламонакопителя. Площадь земельного участка , занимаемого им, составляет около 5 га, глубина 10 м. Во избежание попадания в шламонакопитель ливневых и талых вод с площади водосбора в местах возможного направления поверхностных вод устраивают ограждающую насыпь шириной по гребню 4 м. Чтобы предотвратить загрязнение грунтовых вод избыточной влагой шламов, предусматривают противофильтрационный экран. Такой же экран устраивают на выровненной поверхности шлама.
Рис. 8.8. Шламонакопитель твердых отходов: 1 – чаша; 2 – эстакада; 3 – откосы накопителя; 4 – лесопосадка; 5 – водоотводная канава
Экраны состоят из двух слоев: нижнего (два слоя полимерной пленки толщиной по 0,2 мм) и верхнего (грунтополимерный слой толщиной 0,6 мм). Грунтополимерный слой получают разбрызгиванием разогретого до 80°С раствора синтетических жирных кислот по подготовленному слою грунта.
В экологических целях для контроля работы противофильтрационного экрана и качества грунтовых вод в районе шламоотвала бурят скважины для отбора проб воды на химический анализ.
Чтобы предотвратить пыление верхнего подсохшего слоя шлама и создать естественное ограждение вокруг района шламонакопителя, предусматривают лесополосу из деревьев и кустарника. Во избежание попадания на территорию шламонакопителя домашних животных ее ограждают колючей проволокой на железобетонных столбиках.
Шлам вывозят в шламонакопитель после обработки на станции механического обезвоживания общезаводских очистных сооружений самосвалами с последующим сбросом в шламонакопитель с эстакад и гребня ограждающей насыпи. После заполнения шламонакопителя и устройства верхнего экрана сверху насыпают слой местного песчаного грунта толщиной 0,6 м и по нему слой местного почвенно-растительного грунта толщиной 0,5 м. После выполнения указанных работ площадку шламонакопителя возвращают в сельскохозяйственный оборот.
* обычно выражается в мг на кг почвы.
* Стоимость такого оборудования иногда достигает половины всех затрат на строительство комбината.
Основными направлениями при разработке методов обращения с твердыми отходами являются:
- - разработка технологий, направленных на уменьшение (минимизацию) образования отходов;
- - использование отходов в качестве вторичных материальных ресурсов;
- - размещение или депонирование (складирование) отходов;
- - утилизация отходов.
Минимизация количества отходов основано на принципах создания малоотходных или чистых производств. Оно включает в себя разработку новых природоохранных технологий, совершенствование конструкций аппаратов или технологических приемов, комплексное использование сырья, применение отходов в качестве вторичных ресурсов. Разработка новых природоохранных технологий основана на том, что при их осуществлении образование токсичных отходов резко уменьшается или полностью исключается. Совершенствование конструкций аппаратов и технологических приемов также способствует уменьшению образования отходов. Методы комплексного использования сырья при использовании новых технологий позволяют получать дополнительные или новые товарные продукты.
Применение отходов в качестве вторичных сырьевых ресурсов основано на организации цикличности материальных потоков, что позволяет вовлечь в техногенный оборот отходы производства для получения продуктов в других отраслях промышленности.
Размещение отходов - это процедура хранения и захоронения отходов. Хранение отходов предполагает содержание отходов на специальных объектах в целях их последующего захоронения, обезвреживания или использования. Захоронение отходов представляет собой изоляцию отходов, которые не могут быть использованы, в специальных хранилищах в целях предотвращения проникновения вредных веществ в окружающую среду.
Обезвреживание отходов предполагает обработку отходов, в том числе обезвреживание отходов на специализированных установках. Наибольшее распространение получили термические методы переработки твердых отходов.
Защита литосферы включает не только депонирование жидких и твердых отходов путем размещения на полигонах, но и их переработку и утилизацию с использованием различных методов (рис. 2.13).
В настоящее время все больше проявляется проблема шламов в виде осадков и избыточного активного ила сточных вод, объем которых составляет около 1 % от объема сточных вод. Современные технологические процессы обработки осадка сточных вод включают в общем виде следующие стадии: основные - уплотнение, обезвоживание, термическую сушку или обеззараживание, ликвидацию или утилизацию; вспомогательные - стабилизацию и кондиционирование (рис. 2.14).
Рис. 2.14.
Обработка сырого осадка и активного ила включает следующие процессы:
- - уплотнение осадка гравитационным, флотационным, центробежным и вибрационным методами;
- - стабилизацию осадков в аэробных и анаэробных условиях;
- - кондиционирование осадков реагентными и безреагентными способами;
- - тепловую обработку;
- - жидкофазное окисление органической части осадка кислородом воздуха;
- - обезвоживание осадков на иловых площадках естественным путем и механическим способом;
- - сушку осадков;
- - сжигание осадков.
Основной составной частью сырого осадка, избыточного и уплотненного активного ила, а также сброженного осадка является вода (до 95 %), которая плохо отделяется от минеральных и органических частиц. Для увеличения водоотдачи необходимо изменить структуру твердой фазы осадка. Это достигается несколькими путями: коагуляцией их химическими реагентами, флокуляцией, введением присадочных материалов, термическим кондиционированием, магнитной и электромагнитной обработкой.
В практике обработки осадков сточных вод чаще всего применяются химические (реагентные) методы обработки. Относительно широкое распространение в области обработки осадков городских сточных вод получила его термическая сушка.
Осадок, выделяемый при очистке сточных вод городов и населенных мест с малой долей неочищенных производственных стоков, по химическому составу относится к ценным органо-минеральным смесям, что позволяет использовать его в качестве удобрения, а также в качестве энергетических ресурсов и сырья для получения многих видов продукции.
Современными направлениями в области применения твердых промышленных отходов являются:
- - использование отходов для рекультивации ландшафтов, планировки территорий, отсыпки дорог;
- - применение отходов в качестве сырья при производстве строительных материалов;
- - применение отходов в сельском хозяйстве в качестве удобрений или средств мелиорации;
- - комплексное использование сырья и отходов в качестве вторичного сырьевого ресурса для производства новых видов продукции.
Для твердых промышленных отходов, которые не могут быть использованы непосредственно, применяются: механическое измельчение или компактирование (прессование).
Для разделения по размерам перерабатываемых кусковых и сыпучих материалов применяют способы просеивания (грохочения), разделение под действием гравитационных, инерционных и центробежных сил.
В рекуперационной технологии сыпучих твердых отходов используются способы гранулирования, таблетирования и брикетирования.
При обогащении твердых отходов используют гравитационный, магнитный, электрический и флотационный способы.
При утилизации твердых отходов используют физико-химические способы выщелачивания (экстрагирования), растворения, кристаллизации и сушки перерабатываемых материалов.
Если отходы не могут быть использованы в промышленности, то они подлежат захоронению. Известны три способа хранения промышленных отходов: в шламохранилищах, на полигонах, закачка в глубинные горизонты.
Шламохранилища - это специально построенные наземные открытые сооружения, предназначенные для хранения и отстаивания малотоксичных шламов - отходов IV и V групп опасности. Они оборудованы специальной дренажной системой для отвода воды, а их дно и берега изолированы водонепроницаемым слоем.
Полигоны являются природоохранными сооружениями, предназначенными для централизованного сбора, удаления, изоляции, обезвреживания и хранения неутилизируемых отходов. Обработку промышленных отходов на полигоне осуществляют таким образом, чтобы они либо совсем уничтожались, либо превращались в не растворимые в воде остатки, которые можно складировать на полигонах в карты-площадки, с минимальным риском загрязнения грунтовых вод. Токсичные промышленные отходы вывозят на специальные полигоны для обезвреживания по особой технологии и захоронения в контейнерах или на специальных картах-площадках. Приему на специальный полигон подлежат только токсичные промышленные отходы I, II, III и при необходимости IV классов опасности. Приему на полигон для захоронения токсичных промышленных отходов не подлежат следующие виды отходов:
- а) отходы, для которых разработаны эффективные методы извлечения металлов или других веществ;
- б) радиоактивные отходы;
- в) нефтепродукты, подлежащие регенерации.
Переработку токсичных отходов, поступающих на полигон, осуществляют на заводе по обезвреживанию опасных промышленных отходов. Завод предназначен для сжигания и физико-химической переработки отходов с целью их обезвреживания или понижения токсичности (класса опасности), перевода их в нерастворимые формы, обезвоживания и сокращения объема отходов, подлежащих захоронению. Наиболее распространенными методами обезвреживания твердых отходов являются:
- - для неорганических веществ - физико-химическая обработка в несколько стадий, которая приводит к образованию безвредных, в большинстве случаев нейтральных, не растворимых в воде соединений;
- - для отходов органического происхождения - сжигание при высоких температурах.
Размер участка захоронения токсичных промышленных отходов устанавливается
исходя из срока накопления отходов в течение 20...25 лет. Размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ) участка захоронения токсичных промышленных отходов до населенных пунктов и открытых водоемов, а также до объектов, используемых в культурно-оздоровительных целях, устанавливаются не менее 3000 м.
Для твердых бытовых отходов (ТБО) наибольшее распространение получили следующие методы обезвреживания и утилизации:
- - складирование (ликвидация биологическая);
- - сжигание (ликвидация термическая);
- - компостирование (утилизация биологическая).
Экологический анализ показал, что по степени своего воздействия на окружающую среду они имеют примерно равные показатели.
Твердые бытовые отходы собирают, транспортируют и депонируют (складируют) на полигонах для ТБО. Наиболее распространенными сооружениями по обезвреживанию удаляемых из города твердых бытовых отходов являются полигоны. На полигоны ТБО принимаются отходы из жилых домов, общественных зданий и учреждений, предприятий торговли, общественного питания, уличный и садово-парковый смет, строительный мусор и некоторые виды твердых промышленных отходов 3 и 4 класса опасности, а также неопасные отходы 5 класса. Основное сооружение полигона - участок складирования ТБО. Площадь участка, отводимого под полигон ТБО, выбирается из условия срока его эксплуатации не менее 15...20 лет. Размер санитарно-защитной зоны от жилой застройки до границ полигона ТБО составляет 500 м.
Закачку отходов в глубинные горизонты осуществляют через поглощающие скважины ниже уровня грунтовых вод на глубину от нескольких сот метров до 4000 м. Метод требует постоянного контроля за состоянием скважин.
Утилизация радиоактивных отходов. Малоактивные отходы не требует специальной изоляции. Обычно их предварительно прессуют или сжигают и передают на поверхностное захоронение. Среднетоксичные радиоактивные промышленные отходы после очистки подлежат изоляции и захоронению. Высокоактивные отходы подлежат специальной обработке и захоронению в глубоких геологических формациях.
1. Защита почв Плодородие, деградация почв Основные виды антропогенного воздействия на почвы эрозия (ветровая и водная); загрязнение почв; вторичное засоление и заболачивание; опустынивание; отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.
Основные виды антропогенного воздействия на почвы Эрозия - разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром или потоками воды Промышленная эрозия – разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров, Военная – воронки, траншеи Пастбищная – при интенсивном выпасе скота и др.
Основные виды антропогенного воздействия на почвы Вторичное засоление и заболачивание Засоление - процесс накопления вредных для растений солей в почве. Вторичное засоление развивается при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. Заболачивание - процесс образования болота на переувлажнённых участках земной поверхности вследствие затруднённого стока, подъёма уровня подземных вод, изменения режима испарения.
1. Защита почв Опустынивание – это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, превращение почвы в пустыню. Причины опустынивания длительная засуха; засоление почв; снижение уровня подземных вод; ветровая и водная эрозия; сведение лесов (вырубка деревьев, кустарников); перевыпас скота; интенсивная распашка; нерациональное водопользование.
Меры, применяемые для защиты почв от деградации 1. Защита почв от водной и ветровой эрозии агротехнические мероприятия (почвозащитные севообороты, контурная система выращивания сельскохозяйственных культур, химические средства борьбы и т. д.), лесомелиоративные мероприятия (лесозащитные и водорегулирующие полосы, лесные насаждения на оврагах) гидротехнические мероприятия (устройство каналов, сооружение водотоков и т. д.).
Меры, применяемые для защиты почв от деградации 2. Мелиоративные мероприятия для борьбы с засолением и заболачиванием. 1) Для борьбы с заболачиванием применяется осушительная мелиорация – перехват и сброс атмосферных склоновых вод, спрямление русла реки для защиты от затопления, строительство дамб, водозаборных сооружений и др. 2) Для борьбы с засолением почв регулируется подача воды, применяется полив дождеванием, используется прикорневое и капельное орошение, проводятся дренажные работы.
Меры, применяемые для защиты почв от деградации 3. Рекультивация нарушенного почвенного покрова. 4. Защита почв от загрязнения – использование экологических методов защиты растений. Агротехнические методы. Биологические методы. 5. Предотвращение необоснованного изъятия земель из сельхозоборота (для строительства).
Основные способы сбора бытовых отходов 1. Сбор отходов в специальные контейнеры 2. Применение пневматического транспорта 3. Сплав в канализацию дробленых отходов из квартир, гостиниц, ресторанов и других объектов. 4. Системы удаления отходов, в которых его пневматическая транспортировка сочетается с дроблением и сплавом в канализацию.
Переработка и утилизация твёрдых отходов 5. Безотходное и малоотходное производства комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов; создание и выпуск новых видов продукции с учётом требований повторного её использования; переработка отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия; использование замкнутых систем промышленного водоснабжения; создание безотходных комплексов.
3. Рекультивация нарушенных территорий Рекультивация – это комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий (при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в процессе строительства и др.) и приведения земельных участков в безопасное состояние. Техническая рекультивация Биологическая рекультивация Строительная рекультивация
4. Защита массивов горных пород Защита от подтопления – организация стока грунтовых вод, дренаж, гидроизоляция; Защита оползневых массивов и селеопасных массивов – регулирование поверхностного стока, организация ливневых коллекторов. Запрещается строительство зданий, сброс хозяйственных вод, вырубка деревьев.
Защита почв от прогрессирующей деградации и необоснованных потерь - наиболее острая экологическая проблема в земледелии, которая еще далека от своего решения. В число базовых звеньев экологической защиты почв входят:
Защита почв от водной и ветровой эрозии;
Организация севооборотов и системы обработки почв;
Мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засолением почв и др.);
Рекультивация нарушенного почвенного покрова;
Защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны от уничтожения;
Предотвращение необоснованного изъятия земель из сельхозоборота.
Для борьбы с эрозией почв необходим комплекс мер: землеустроительных, агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических. При этом учитывают, что гидротехнические мероприятия останавливают развитие эрозии на определенном участке сразу же после их устройства, агротехнические - через несколько лет, а лесомелиоративные - через 10-20 лет после их внедрения.
Для предупреждения вторичного засоления почв необходимо устраивать дренаж, регулировать подачу воды, применять полив дождеванием, использовать капельное и прикорневое орошение, выполнять работы по гидроизоляции оросительных каналов и т.д.
Для предотвращения загрязнения почв пестицидами и другими вредными веществами используют экологические методы защиты растений (биологические, агротехнические и др.), повышают природную способность почв к самоочищению, не применяют особо опасные и стойкие инсектицидные препараты и др.
При проведении строительных и иных работ, связанных с механическим нарушением почвенного покрова, предусматривается снятие, сохранение и нанесение почвенного плодородного слоя на нарушенные земли. Плодородный слой вывозится и складируется в специальных временных отвалах (буртах). Рекультивация (восстановление) нарушенных земель осуществляется последовательно, по этапам. Кроме технической рекультивации, различают также биологическую и строительную рекультивации.
Недра подлежат охране от истощения запасов полезных ископаемых и загрязнения. Необходимо также предупреждать вредное воздействие недр на окружающую природную среду при их освоении. Согласно действующему законодательству для предотвращения экологического вреда недрам, в частности, необходимо:
Наиболее полно извлекать из недр и рационально использовать запасы базовых полезных ископаемых и попутных компонентов;
Не допускать вредного влияния горных работ на сохранность запасов полезных ископаемых;
Охранять месторождения от затопления, обводнения, пожаров и др.;
Предотвращать загрязнение недр при подземном хранении нефти, газа и иных веществ, захоронении вредных веществ и отходов производства.
Для предотвращения возможного истощения природных ресурсов и сохранения запасов недр особенно важно соблюдать принцип наиболее полного извлечения из недр базовых и попутных полезных ископаемых. Это позволит сократить масштабы неоправданного проникновения в земные недра, что значительно уменьшит отходы горнодобывающих предприятий и оздоровит экологическую обстановку.
Одной из важных проблем, связанных с охраной и рациональным использованием недр, является комплексное использование минерального сырья, включая проблему утилизации отходов. Основные направления утилизации отходов и улучшения экологической обстановки - это использование их в качестве сырья, в промышленности и строительном производстве, для закладки выработанного пространства и для производства удобрений. Жидкие отходы после очистки в основном используют для водоснабжения и орошения, газообразные - для отопления и газоснабжения.
Стратегическая линия защиты и рационального использования массивов горных пород (оползневых, селевых, закарстованных и др.) должна быть представлена следующим образом:
Нарушение природного равновесия и изменение среды при строительных работах неизбежны, однако не следует допускать вредных и опасных по своим экологическим последствиям нарушений;
Постепенно переходить от экологической защиты отдельных участков и районов к комплексной экологической охране всего природного массива;
В районах со сложными природными условиями весьма важно учитывать взаимосвязь и взаимообусловленность антропогенных и природных геологических процессов. Изыскатель и проектировщик должны предвидеть неблагоприятные цепные экологические реакции;
Предпочтение следует отдавать профилактическим методам борьбы, это выгоднее и эффективнее;
Не применять таких мер борьбы, которые порождают новые негативные явления;
Не нарушать памятники природы (уникальные геологические разрезы, геоморфологические элементы, карстовые пещеры и т.п.).
Так, к примеру, эффективная защита оползневых участков от антропогенного воздействия состоит в поддержании стабильного состояния склонов в течение всего срока эксплуатации сооружения. С этой целью регулируют поверхностный сток, производят планировку склона, одерновывают оголенные откосы, осуществляют лесомелиоративные работы и т.п. На оползневых склонах запрещаются строительство различных сооружений, сброс технических и хозяйственных вод, вырубка деревьев, неумеренный выпас скота͵ подрезка склона, устройство выемок и т.п. При крайне важно сти выполняют активные инженерные мероприятия: 1) перераспределяют массы горных пород на склоне; 2) устраивают подпорные и анкерные сооружения; 3) искусственно улучшают свойства грунтов; 4) дренируют подземные воды и др.
Защита литосферы - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Защита литосферы" 2017, 2018.
Глава 15. Защита литосферы
Защита литосферы предусматривает борьбу с физическими, химическими и биологическими воздействиями. Их источники многообразны:
Выпадение кислотных атмосферных осадков, осаждение пылей, фильтрация загрязненных сточных вод;
Сельскохозяйственная деятельность (физическое нарушение почв, химическое воздействие ядохимикатами и удобрениями);
Нарушение ландшафтов при добыче полезных ископаемых, строительстве, мелиорации;
Физическое, химическое, биологическое и радиоактивное загрязнение размещаемыми отходами производства и потребления.
Отходы производства и потребления являются чрезвычайно сильными загрязнителями окружающей природной среды.
К твердым отходам относятся пыли, шламы, шлаки, вскрышные и отвальные породы, хвосты процессов обогащения, нерастворимые осадки, промышленный и бытовой лом, производственный и бытовой мусор и др. Наибольшую долю в структуре материальных отходов составляют твердые бытовые (ТБО) и промышленные (ПО) отходы.
Отходы обладают различными свойствами и оцениваются как с точки зрения их опасности для человека и окружающей среды, так и их потребительских свойств. Поэтому для управления этими ресурсами создана система обращения отходов. В ее структуре реализуется работы по сбору и накоплению отходов разных видов и классов опасности, их транспортировке, обезвреживанию, переработке (утилизации), размещению на полигонах для хранения (депонирование) или захоронению.
Классификация твердых отходов производства
И потребления
Система классификации отходов является информационной базой для государственного управления качеством окружающей среды и управления обращением с отходами. Она включает: иерархический каталог отходов, перечень опасных отходов, методы определения и оценки опасных свойств отходов, общую характеристику опасности отходов, организационные документы по использованию и развитию системы классификации отходов.
В иерархическом каталоге отходов предусмотрено несколько уровней классификации, формируемых по отдельным признакам отходов: основные группы, группы, подгруппы, списки видов отходов. Основные группы учитывают происхождения отходов:
1.отходы природного, животного и растительного происхождения;
2.отходы минерального происхождения;
3.отходы химического происхождения;
4.отходы коммунальные, включая бытовые.
В основных группах отходы подразделяются о признаку технологического происхождения отходов и отражают развернутую характеристику происхождения отходов, а подгруппа и позиция отхода в ней характеризуют физико-химическую форму, состав и свойства отходов.
Для обеспечения эффективного применения системы класси-
фикации при решении задачи охраны и защиты литосферы введено кодирование отходов, которая обеспечивает автоматизированный сбор, обработку и передачу информации об отходах для государственного управления качеством окружающей среды и управления обращением с отходами. Особое место в иерархическом каталоге занимает перечень опасных отходов, составленный с указанием их опасных свойств, к которым отнесены радиоактивность, инфекционность, взрывоопасность, огнеопасно-сть, окислительная способность, коррозионность, экотоксичность, токсичность.
Радиоактивные отходы образуются при работах с веществами, содержащими радиоактивные изотопы с активностью излучения выше норм радиационной безопасности (НРБ-99). Инфицирующие отходы содержат живые микроорганизмы или их токсины, вызывающие заболевания у людей и животных.
Взрывчатые отходы (либо смесь отходов) обладают способностью к химической реакции, протекающей с выделением газов с такими температурой, давлением и скоростью, при которых повреждаются живые организмы и окружающие предметы.
Огнеопасные твердые отходы способны легко воспламеняться в условиях, встречающихся при их транспортировке, либо могут вызвать или усилить пожар.
Окисляющие отходы могут быть не горючими, но за счет интенсивного выделения кислорода способны вызвать воспламенение других материалов. Коррозионные отходы путем химического воздействия могут при непосредственном контакте вызвать повреждение и разрушение других предметов, а также живых организмов. Экотоксичные отходы в случае попадания в литосферу могут представлять угрозу для окружающей среды в результате биоаккумулирования и оказывать токсическое воздействие на биоту. Токсические отходы при контакте с человеком или животным оказывают сильное отрицательное воздействие вплоть до смертельного исхода. По степени опасности отходы делятся на пять классов: чрезвычайно опасные; высоко опасные; умеренно опасные; малоопасные; практически неопасные.
Поскольку отходы могут обладать несколькими из опасных свойств, то вводится общая характеристика опасности отхода (ОХО), которая включает последовательное описание наличия опасного свойства и степени его опасности. Для этого используется формула вида ОХО=Р,И,В,О-n,Ос-n,К-n,Э,Т-n, где Р - радиоактивность (без степени опасности); И - инфекционность (без степени опасности); В - взрывоопасность (без степени опасности); О-n - огнеопасность и степень опасности n=1-3; Ос-n - окислительная способность и степень опасности n=1-3; К-n - коррозионность и степень коррозионности n=1-3; Э - экотоксичность (без степени опасности); Т-n - токсичность и степень токсичности n=1-5.
Например, значения показателя ОХО=К-2,Э,Т-3 означают, что отход обладает следующими опасными свойствами: коррозионностью со 2-й степенью опасности, экотоксичностью, токсичностью с 3-й степенью опасности.
Основные направления охраны и защиты литосферы
Охрана и защита литосферы от воздействия отходов производства и потребления обеспечивается законодательными и нормативными актами, другими документами, которые устанавливают отношения между государством и отходообразующими предприятиями.
Они определяют основные направления охраны окружающей среды от загрязнения отходами:
Минимизация потребления природных ресурсов и образования отходов при производстве продукции путем внедрения малоотходных и ресурсосберегающих технологий;
Совершенствование системы нормирования качества окружающей среды в части введения объективных норм предельно допустимых воздействий и создания эффективных методов оценки воздействий на литосферу;
Разработка научно обоснованных правил, норм и технологий обращения с отходами при их переработке (утилизации), обезвреживании, транспортировке и хранении или захоронении;
Совершенствование системы государственной экологической экспертизы объектов обращения с отходами;
Развитие системы кооперации между предприятиями (производитель отходов - потребитель отходов);
Разработка новых технологий производства из отходов (в том числе ранее не востребованных) полуфабрикатов или товарной продукции;
Внедрение эффективной системы экологического контроля и мониторинга объектов образования отходов и объектов обращения с отходами;
Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) отходов природопользователя, и подготовка заявления об экологических последствиях этого воздействия. Разработка и реализация на этой основе плана действий по охране окружающей среды (ПДООС).
