Способы уменьшения вреда от химического загрязнения

Самый распространенный вид загрязнения – химический. Существует три основных способа уменьшения вреда от него.

Разбавление. Даже очищенные стоки необходимо разбавлять в 10 раз (а неочищенные – в 100–200 раз). На предприятиях сооружают высокие трубы, чтобы выбрасываемые газы и пыль рассеивались равномерно. Разбавление – малоэффективный способ уменьшения вреда от загрязнения, допустимый лишь как временная мера.

Очистка. Сегодня в России это основной способ уменьшения выбросов вредных веществ в окружающую среду. Однако в результате очистки образуется много концентрированных жидких и твердых отходов, которые также приходится хранить.

Замена старых технологий новыми – малоотходными. За счет более глубокой переработки сырья удается снизить количество вредных выбросов в десятки раз. Отходы от одного производства становятся сырьем для другого (например, из сернистого газа, выбрасываемого ТЭЦ, производят серную кислоту).

Образные названия этим трем способам уменьшения загрязнения окружающей среды дали экологи ФРГ: «удлини трубу» (разбавление и рассеивание), «заглуши трубу» (очистка) и «завяжи трубу узлом» (малоотходные технологии). Немцы восстановили экосистему Рейна, который долгие годы был сточной канавой, куда сбрасывались отходы промышленных гигантов. Это удалось сделать только в 80-е годы, когда, наконец, «завязали трубу узлом». Во Франции восстановлена экосистема реки Сены, в Англии – Темзы.

Некоторое улучшение экологической ситуации в России достигнуто в основном благодаря улучшению работы очистных сооружений и падению производства. Дальнейшего уменьшения выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду можно добиться, если внедрить малоотходные технологии. Однако, чтобы «завязать трубу узлом», необходимо обновление оборудования на предприятиях, что требует очень больших вложений и потому будет проводиться постепенно.

Контрольные вопросы

1. Как можно уменьшить влияние на среду промышленного загрязнения?

2. Почему «рассеивание» и «разбавление» выбросов и стоков экологически опасно?

3. Как удалось улучшить экологическую ситуацию на реке Рейн в ФРГ?

(ДОП.) § 74. ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Абсолютно вредных веществ нет. Любое загрязняющее вещество в невысокой дозе практически безвредно. Такие обычные загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу промышленностью, как оксиды углерода, серы и азота, в невысоких концентрациях всегда присутствовали в ней. В воде и почве всегда есть тяжелые металлы. Любая почва или горная порода обладают естественной радиоактивностью. Даже при отсутствии поблизости (или вдали, ведь газообразные выбросы переносятся на тысячи километров) предприятий, выбрасывающих в атмосферу азот, некоторое его количество содержится в дождевой воде. Он появляется в результате грозовых разрядов, при которых образуется аммиак.

Очистка атмосферы, воды или почвы от загрязняющих веществ – это снижение их концентрации до величин, при которых они становятся безвредными. Такие пороговые величины называются ПДК – предельно допустимые концентрации. Для действенного контроля загрязнения атмосферы, воды или продуктов питания необходимо знать ПДК всех основных загрязнителей.

Таблицы ПДК входят в систему периодически обновляемых государственных стандартов, различных в разных странах, но всегда обязательных, что подкреплено специальными законами. В эти таблицы включают пороговые значения для сотен загрязняющих веществ. В России для наиболее распространенных загрязнителей атмосферы приняты следующие ПДК: в 1 м³ воздуха должно быть не более 0,15 мг пыли, 0,05 мг оксида серы, 3 мг оксида углерода, 0,04 мг диоксида азота.

Если в среду одновременно поступает несколько загрязняющих веществ, то ПДК определяют по специальным формулам, позволяющим оценить индекс загрязнения атмосферы (ИЗА).

Для каждого источника загрязнения устанавливают ПДВ – предельно допустимый выброс за единицу времени, при котором концентрация загрязняющего вещества в атмосфере или в воде не будет превышать ПДК.

Все предприятия делятся на 5 групп (классов опасности) в зависимости от вредности выбрасываемых веществ и степени их возможной очистки. У каждой из этих групп своя ширина санитарно-защитной зоны вокруг предприятия, где запрещается строительство (обычно в этой зоне размещают насаждения из деревьев, устойчивых к загрязнению), – от 1000 м (1-й класс опасности) до 50 м (5-й класс).

Для очистки жидких стоков и газообразных выбросов используют специальные системы очистных сооружений.

Загрязняющие вещества, после их извлечения из сточных вод, поступают на повторную переработку или временное захоронение. Очистка производится несколькими способами, которые последовательно сменяют друг друга. Для каждого предприятия, в зависимости от особенностей его отходов, проектируются свои очистные сооружения. Чаще всего используют следующие приемы очистки.

Механическая очистка. Жидкие стоки отстаивают, при этом оседают твердые частицы. Кроме того, применяют песчаные и песчано-гравийные фильтры, задерживающие более легкие взвешенные частицы, не осевшие в отстойниках. В некоторых случаях применяют и центрифугирование, при котором загрязняющие вещества извлекаются в гигантских сепараторах. Механически отделяют нефтепродукты, которые всплывают на поверхность в отстойнике. Для очистки газовых выбросов предприятия используют специальные пылеосадочные камеры и центрифуги (циклоны), матерчатые фильтры.

Химическая очистка. На стоки воздействуют химическими веществами, переводя растворимые соединения в нерастворимые. Так, от кислот очищают добавлением щелочи, а от щелочей, наоборот, добавлением кислот.

Установки для очистки газообразных выбросов очень дороги. Для того чтобы уменьшить выбросы оксида серы и сероводорода, применяют «щелочной дождь», через который пропускают насыщенные газами выбросы, в результате получают соль и воду. В качестве поглотителей-фильтров используют также специальные адсорбенты, например, активированный уголь.

Физико-химическая очистка. При этой очистке электролизом превращают сложные соединения в более простые и извлекают металлы, кислоты и другие неорганические соединения. Для выделения наиболее опасных или ценных загрязняющих веществ, которые используют для дальнейшей переработки, применяют ионообменные смолы, которые химически связывают эти вещества.

Применяют также огневые методы очистки: распыленные стоки впрыскивают в пламя больших горелок. Этот способ дорог, но позволяет «расколоть» даже ядовитые соединения, не поддающиеся прочим химическим или биологическим способам очистки. Например, огневым методом разлагают диоксины – очень ядовитые вещества, которыми загрязнены воды и почвы в некоторых городах России. Огневой метод применяют и при переработке бытовых отходов.

Биологическая очистка. В специально созданных экосистемах загрязняющие вещества разрушаются или концентрируются микроорганизмами и мелкими животными. Организмы могут накапливать и осаждать тяжелые металлы и радиоактивные изотопы (особенно успешно это делают диатомовые водоросли).

Методы биологической очистки исключительно важны, так как значительная часть загрязняющих веществ, которую не удается ни отфильтровать, ни извлечь электролизом, – это растворенные в воде органические вещества.

Биологическую очистку осуществляют в специальных емкостях – открытых бассейнах аэротенках и закрытых метантенках.

Бактерии-аммонификаторы в аэротенках разлагают белки до аммония, а бактерии-нитрификаторы окисляют аммоний до нитратов и нитритов. Для уменьшения площади очистных сооружений применяют активный ил – насыщенный микроорганизмами (бактериями, водорослями, грибами, простейшими) слой наполняющих материалов (щебень, песок, шлак, пластмасса) на дне очистного водоема, через который постоянно продувают воздух, что ускоряет процессы биологической очистки.

Метантенки – это большие емкости из бетона или чугуна, очистка в них идет в анаэробной среде. В метантенках метанообразующие бактерии разлагают органические вещества. В результате кроме очищенной воды получается биогаз, который можно использовать для отопления. Метантенки используют и для обеззараживания навоза на животноводческих фермах. Хорошо очищают воду от многих загрязняющих веществ природный активный ил под зарослями высокорослых водных растений – камыша, тростника, рогоза и т.п. в канавах и прудах.

Однако живущие в природе бактерии не могут разлагать некоторые загрязняющие вещества (в том числе и пестициды), и потому селекционеры-микробиологи выводят специальные штаммы бактерий. Эти бактерии способны разрушать многие органические соединения, и среди них, как низкомолекулярные ароматические углеводороды, так и высокомолекулярные соединения – органические полимеры. Ученые вывели штамм гриба, который может разлагать полиэтиленовую пленку. Получены микроорганизмы, способные очистить поверхность воды от нефтяного загрязнения и даже разрушить попавший в почву гербицид 2,4-Д.

Доочистку стоков можно проводить на полях орошения, где ими поливают и удобряют почву. Состав стоков контролируют, чтобы в них не было высоких концентраций тяжелых металлов и болезнетворных бактерий. На таких полях нельзя выращивать овощи, используемые в пищу в сыром виде: капусту на салат, петрушку или овощи-корнеплоды (морковь, свеклу) и клубнеплоды (картофель). Там можно выращивать капусту для приготовления горячих блюд или засолки, а лучше всего – многолетние травы.

Контрольные вопросы

1. Какие методы применяют при очистке загрязненных вод?

2. Какие методы используют для очистки газовых выбросов?

3. В чем суть методов биологической очистки?