6.5 Защита литосферы от техногенных воздействий (полигоны, малоотходные технологии)
Литосфера - это твердая оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней части мантии (от греч. lithos - камень и sphaira - шар). Расстояние нижней границы земной коры от поверхности Земли изменяется в пределах 5-70 км, а мантия Земли достигает глубины 2900 км.
Литосфера загрязняется жидкими и твердыми загрязняющими веществами и отходами. Источники загрязнение почвы могут быть классифицированы следующим образом.
Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия. В составе загрязняющих веществ этой категории источников преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода и т.п. Все это собирается и вывозится на свалки. Для крупных городов сбор и уничтожение бытового мусора на свалках превратили в трудноразрешимую проблему. Простое сжигание мусора на городских свалках сопровождается выделением ядовитых веществ.
Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и растения. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выбрасывает в окружающую природную среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс и искусственных волокон образуются отходы, содержащие фенол, бензол, стирол; при производстве синтетических каучуков в почву попадают отходы катализаторов, некондиционные полимерные сгустки; при производстве резиновых изделий в окружающую среду поступают пылевидные ингредиенты, сажа, которые оседают на почву и растения.
Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли или поглощаемые растениями.
Сельское хозяйство. Загрязнение почвы пестицидами Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Известно, что в составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть. Почва загрязняется также при использовании в сельском хозяйстве пестицидов (химические средства, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, вредителями зерна и зернопродуктов и тп). Известно, что нормальный рост растений определяется различными физическими, химическими и биологическими процессами, которые протекают в почве. При попадании в почву пестициды могут быть включены в эти процессы с их накоплением в растениях. Кроме того, они сохраняют устойчивость в почве длительное время, что также обуславливает их накопление в пищевых цепях.
Захоронение радиоактивных отходов. В процессе ядерной реакции на атомных электростанциях лишь 0,5-1,5% ядерного топлива превращается в тепловую энергию, а остальная часть(98,5-99,5%) выгружается из атомных реакторов в виде отходов. Эти отходы представляют собой радиоактивные продукты расщепления урана - плутоний, цезий, стронций и другие.
Осовные направления защиты литосферы от техногенных воздействий – строительство полигонов для захоронения твердых бытовых отходов и освоение специальных технологий по сбору и переработке отходов.
В настоящее время полигоны для захоронения твердых бытовых отходов (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 (рисунок 6.16);
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.
Рисунок 6.16 – Система защиты грунтовых вод на современных полигонах
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.
Наиболее рациональным способом защиты литосферы от отходов производства и быта является освоение специальных технологий по сбору и переработке отходов. В некоторых случаях производство отдельных видов товарной продукции из вторичного сырья (отходов) значительно проще и дешевле, чем из первичного природного сырья. Рациональной решение проблем защиты литосферы от промышленных отходов возможно при широком применении безотходных и малоотходных технологий и производств. Малоотходная и безотходная технология должны обеспечить:
комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов на базе создания новых безотходных производств;
создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;
переработку отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия;
использование замкнутых систем промышленного водоснабжения;
создание безотходных территориально-производственных комплексов и
экономических регионов.
Вопросы для обсуждения:
Дайте понятие «рациональное природопользование»;
Перечислите основные принципы рационального природопользования и пути охраны окружающей среды;
Что относится к особоохраняемым природным территориям в РФ?;
Охарактеризуйте источники загрязнения атмосферы;
Какие способы очистки газов применяют в промышленности?;
Охарактеризуйте основные источники загрязнения водоемов;
Какие методы используются для очистки промышленных сточных вод?;
Назовите основные источники загрязнения литосферы;
Что понимается под понятием «малоотходные и безотходные технологии»?