При недостаточно продуманном антропогенном  воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные  процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.

    Даже  чернозем потерпел за последние 100 лет  весьма существенные изменения, вызывающие тревогу и обоснованные опасения за его дальнейшую судьбу. Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, детергентами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.

    Восстановление  нарушенного почвенного покрова  требует длительного времени  и больших капиталовложений.

10.Вопрос. Каковы экологические  проблемы, возникающие  при сжигании мусора?

    В настоящее время большая часть твердых бытовых отходов большинства крупных городов вывозится на полигоны (свалки), расположенные за десятки километров, причем, площади для этих целей практически исчерпаны, что дополнительно приводит к образованию многих сотен стихийных свалок. При этом следует учесть, что свалки являются серьезным источником загрязнения почвы, грунтовых вод и атмосферы токсичными химикатами, высоко токсичными тяжелыми металлами, свалочными газами, а при возгорании мусора - диоксинами, фуранами и бифенилами, причем, предельно допустимые концентрации опасных веществ превышаются в 1000 и более раз. Применение компакторов для ужимания мусора позволяет более плотно его укладывать, что продлевает жизнь мусоросвалок, однако, в то же время повышает удельную нагрузку на почву и, соответственно, приводит к еще большему загрязнению окружающей среды.

    В мировой практике реализовано более  десятка технологий переработки  твердых бытовых и промышленных отходов. Наиболее распространенными  среди них являются термические  способы - сжигание, газификация и пиролиз.

    Сжигание не может рассматриваться как экономически оправданный или ресурсосберегающий метод, поскольку многие органические вещества, которые могли бы быть использованы, сжигаются с дополнительными затратами энергии. К тому же существующие и предлагаемые к использованию мусоросжигающие установки имеют целый ряд недостатков, главным из которых является тот, что они при работе образуют вторичные чрезвычайно токсичные отходы (полихлорированные дибензодиоксины, фураны и бифенилы), выделяемые вместе с тяжелыми металлами в окружающую среду с дымовыми газами, сточными водами и шлаком.

    Следует отметить, что хлорорганические отходы, часто называемые словом "диоксины", относятся к группе супертоксикантов, крайне устойчивых и чрезвычайно  опасных, поскольку разрушают гормональную систему человека, что приводит к иммунодефициту, особенно к росту женских болезней, детской смертности и инвалидности, снижению рождаемости. 25 мая 2002г. в Стокгольме была принята Глобальная международная конвенция о запрещении стойких органических загрязнителей. В группу из 12 особо опасных веществ, включенных в перечень, входят указанные диоксины, фураны и бифенилы.

    Диоксинообразующими компонентами отходов являются такие  материалы как поливинилхлорид, линолеум, упаковочный картон, и т.п. Токсичные тяжелые металлы выбрасываются в форме солей или окислов, то есть в устойчивом виде, и могут находиться в окружающей среде неопределенное количество лет, постепенно накапливаясь и с пылью попадая в организм человека, что приводит к поражению печени и желудочно-кишечного тракта, аутоиммунным заболеваниям суставов, заболеваниям нервной системы и психоневрологическим расстройствам, генетическим изменениям у потомков, повышению чувствительности к ионизирующей радиации, остеопорозу трубчатых костей.

    Концентрация  оксидов тяжелых металлов в шлаке  и золе на 2-3 порядка (а иногда и  более) выше, чем в сжигаемых отходах. Поэтому, хотя метод сжигания позволяет  значительно сократить объем  отходов, при этом образуются еще  более опасные для окружающей среды зола и шлак, требующие специальных мер по утилизации или захоронению.

    В настоящее время для переработки  токсичных шлаков используется технология экобетонирования: смешение шлаков после  их нейтрализации с цементом, известью или диоксидом кремния с последующим отвердением смеси. При правильном смешивании отходов с вяжущим агентом происходит своеобразное "капсулирование" токсичных веществ (в том числе тяжелых металлов и диоксинов) в цементном камне, не пропускающем, по мнению авторов, экотоксиканты в окружающую среду. Однако, такая технология требует предварительной нейтрализации отходов, для чего необходимо большое количество химических реагентов. Ряд веществ, составляющих отходы, например, серосодержащие, могут вызвать деградацию цементного камня, что приводит к проникновению загрязнителей в окружающую среду. Кроме того, токсичные металлы в определенных условиях могут вымываться из блоков дождями, например, при изменении кислотности дождевой воды "по метеоусловиям". В настоящее время разрабатывается усовершенствованный метод экобетонирования - интегральная минерально-матричная технология (ИММ-технология), которая должна обеспечить экологическую безопасность получаемого материала за счет химического связывания загрязнителей вплоть до их включения в кристаллическую решетку цементирующих новообразований (например, тяжелых металлов) либо блокировки загрязнителей коллоидно-дисперсными и золь-гелевыми фазами в массе формирующего материала. Однако, это возможно только при рационально подобранных компонентах системы, когда суммируются потенциальные химические свойства составляющих системы и их механические характеристики. В промышленных масштабах такое условие не может быть выполнено, поскольку состав муниципального мусора и, соответственно, шлака не постоянен.

    Таким образом, даже самые современные  технологии не обеспечивают производство экологически чистого, пригодного к  дальнейшему использованию шлака, получаемого после сжигания муниципального мусора. При этом следует отметить, что стоимость захоронения опасных отходов (золы и шлака) на порядок выше, чем захоронение мусора.

    К модернизированным способам сжигания отходов можно отнести замену воздуха, подаваемого к месту  сжигания, на кислород. Это позволяет  ускорить процесс, снизить выбросы  окислов азота, однако выброс наиболее опасных компонентов - диоксинов, фуранов, бифенилов, тяжелых металлов - остается неизменным. Кроме того, подобная технология требует дополнительно значительных затрат на производство кислорода.

    Поскольку при сжигании отходов образуется тепло, естественным было желание его использовать. Однако, сжигание твердых отходов с целью получения тепла на выработку электроэнергии приводит к еще большему загрязнению окружающей среды. Это объясняется тем, что потребление электроэнергии не постоянно, имеет суточные и сезонные пики, что, соответственно, приводит к колебаниям нагрузки топок мусоросжигающих котлов и, как следствие, к дополнительному недожегу отходов и еще большему выбросу вредных веществ с дымовыми газами, шлаком, золой и сточными водами. По чисто техническим причинам стоимость электроэнергии, производимой на мусоросжигающих заводах (МСЗ), не может конкурировать со стоимостью электроэнергии на электростанциях. Цена одного киловаттчаса на электростанциях 1 - 3 цента, а на МСЗ - 11 центов. По действующим законам для стабилизации рынка потребителям ее обязаны отпускать за 2 цента за 1 квтч, что дает колоссальные убытки для МСЗ, а в сочетании с необходимостью захоронения шлака и золы делает эти заводы абсолютно нерентабельными, финансовые прогнозы для их развития крайне неблагоприятными.

    Власти  Нью-Йорка, например, в настоящее  время планируют использовать газ, получаемый при сжигании отходов  жизнедеятельности мегаполиса, для  производства электричества на восьми заводах по утилизации мусора. Управление энергетики Нью-Йорка уже установило восемь 200-киловатных топливных батарей на четырех предприятиях Бруклина. Топливные элементы преобразуют мусорный газ в электрическую и тепловую энергию и при этом не отравляют воздух близлежащих кварталов. У топливных элементов существует несколько преимуществ. Главное - эти элементы намного более эффективны по сравнению с любыми другими способами генерации электрической энергии. Эффективность уже существующих элементов составляет 50%, теоретически же может быть больше 85%. Электроэнергия в элементах вырабатывается непосредственно за счет химических реакций и в этом случае не требуются промежуточные звенья, используемые на электростанциях (котельные агрегаты, турбины), которые снижают эффективность получения энергии. Экологически чистые топливные элементы вырабатывают электроэнергию за счет протекания электрохимической реакции между водородом и атмосферным кислородом, причем, в качестве побочного продукта образуется только вода. Однако, уже при использовании метанола, процесс перестает быть по-настоящему экологически чистым, поскольку метанол при разложении образует не только водород, но и ядовитый моноксид углерода - угарный газ (СО). Его необходимо утилизировать, причем, наиболее простым способом добиться этого является окисление СО до углекислого газа СО2, который затем и будет выбрасываться в атмосферу. Таким образом, окончательно проблему сокращения выбросов парниковых газов в атмосферу таким способом решить не удается. При использовании в топливных элементах газа, полученного в результате сжигания мусора, проблема загрязнения окружающей среды остается абсолютно не решенной, поскольку наиболее опасные токсиканты, диоксины, фураны, бифенилы, тяжелые металлы и т. п. не могут быть задержаны в топливных батареях. Кроме того, шлаки, полученные при сжигании мусора, также опасны и требуют захоронения.

    Уровень сжигания бытовых отходов в отдельных  странах различен. Так, из общих объемов  бытового мусора доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Германия от 20% до 40%; Бельгия, Швеция - 48-50%, Япония - 70%; Дания, Швейцария - 80%; Англия и США - 14%; Россия - 2%. В настоящее время многие учёные считают, что мусоросжигатели вообще не могут быть экологически чистыми предприятиями. Руководитель организации независимых экспертов России доктор химических наук С.С. Юфит убедительно показал не только опасность мусоросжигательных заводов, но и их неэффективность, неэкологичность и абсолютную экономическую неприемлемость для любого местного бюджета.

    В последнее время многие компании переходят от простого сжигания отходов на двухступенчатый процесс, включающий стадию пиролиза (разложение органических веществ без доступа кислорода при относительно низких температурах 450°- 800°С). Такой процесс оказывается энергетически более выгодным, чем простое сжигание. В результате пиролиза получают газ и твёрдый остаток пиролиза. Затем тот и другой продукты сразу же, без какой-либо дополнительной обработки, направляют в топку на сжигание. Часть газов пиролиза после конденсации может быть выведена из системы и использована в качестве жидкого топлива другими потребителями. Понятно, что при этом наблюдаются те же недостатки, что и при прямом сжигании отходов. В тех же случаях, когда газ пиролиза подвергается очистке от кислых газов типа хлористого водорода (НСl), экономически процесс становится достаточно дорогим из-за применения дорогого оборудования и использования дорогих каустической или кальцинированной соды и не устраняется загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами.

    Альтернативой процессу пиролиза является процесс  газификации, проводимый аналогично, но при температуре 800°-1300°С и в присуствии небольшого количества воздуха. В этом случае получаемый газ представляет собой смесь низкомолекулярных углеводородов, которую затем сжигают в топке. К сожалению, экологическую ситуацию такой процесс не улучшает, так как присутствие воздуха и содержащихся в мусоре хлорорганических соединений в сочетании с высокой температурой приводит к интенсивному образованию диоксинов, фуранов и бифенилов, а соли тяжёлых металлов, как и в других технологиях, из процесса не выводятся и загрязняют окружающую среду. В Таблице 2 приводятся такие сравнительные характеристики:  

    Таблица 2

    Наиболее  полная деструкция продуктов, содержащихся в мусоре, осуществляется в процессе высокотемпературного пиролиза или газификации при температуре 1650°-1930°С в объеме расплавленного в смеси с минеральными добавками металла, либо при температуре до 1700°С в объеме расплава солей или щелочей в смеси с добавками и в присутствии катализаторов. Указанные способы обеспечивают переработку мусора практически любого состава, так как при такой температуре полностью разрушаются все диоксины, фураны и бифенилы. В результате получается: синтезгаз - смесь водорода, метана, угарного газа, диоксида углерода, водяного пара, оксидов азота и серы; твердый остаток - кокс, куски неорганических материалов, известь, цемент, стекло и шлак, которые предлагается сливать из реактора в герметичные бункеры и формы без указания их дальнейшего использования и отработанные расплавы солей и металла, регенерация которых чрезвычайно сложный и энергоемкий процесс, требующий, кроме того, значительного расхода различных реагентов. Синтезгаз после достаточно сложной очистки от примесей может быть использован в качестве топлива. Следует также отметить, что указанные процессы не обеспечивают выделение тяжелых металлов и их солей из твердого остатка пиролиза, поэтому дальнейшее применение шлаков для производства строительных материалов и конструкций невозможно, необходимы специальные меры по их утилизации или захоронению.

    В последнее время начала развиваться  технология переработки отходов  на основе низкотемпературной плазмы (2000° - 10000°С). В качестве остатка процесса получают тяжелые металлы, которые могут быть использованы в металлургии. Одним из недостатков метода является его высокая себестоимость. Другим недостатком, который практически исключает реальную возможность применить этот метод в крупных промышленных масштабах, является тот факт, что материал реакционной камеры при такой высокой температуре быстро выходит из строя и её приходится очень часто останавливать на ремонт.

Список  использованной литературы.

1. Конституция Российской Федерации. Принята всенародным  голосованием 12 декабря 1993 г. - М., 1993.
2. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002г// СЗ РФ 2002., №2. Ст.133. СЗ РФ 2007., №7. Ст.834.
3. Боголюбов С.А. Экологическое право России. - М., 2004.
4. Дубовик О.Л. Экологическое право России. - М., 2006.
5. И. А. Игнатьева// Экологическое право. - М., 2002. - №1.-с.28-37.
6. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы, СанПиН 2.1.4.1074-01.
7. Буторина М. В., Дроздова Л. Ф., Иванов Н. И. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник. – М.: Логос, 2004. – 520с.: ил.
8. Демина Т. А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды. – М.: изд-во Аспект-пресс, 1995.
9. Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. – М.: Наука, 2001.
10. Исмаилов Н. М. Нефтяное загрязнение и биологическая активность почв. – М.: Наука, 1991.
11. Коробкин В. И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2003. – 576с.
12. Киреева Н. А., Новоселова Е. И, Ямалетдинова Г. Ф. Диагностические критерии самоочищения почвы от нефти // Экология и промышленность России. 2001. Декабрь.