Воздействие на окружающую среду и здоровье человека

Алюминиевое производство относится к категории производств повышенной опасности для здоровья населения. Загрязнения воздуха, воды и продуктов питания увеличивают риски здоровью населения. Основными загрязнителями являются газообразные фториды, плохо растворимые фториды, бенз(а)пирен и пыль неорганическая.

Характерные компоненты химического загрязнения окружающей среды (воздуха, почвы, водоемов) от алюминиевого производства:

· фтористый водород;

· плохорастворимые неорганические фториды;

· оксиды алюминия;

· оксид углерода;

· смолистые вещества;

· бенз(а)пирен;

· сернистый ангидрид.

Характерные компоненты технологических отходов от алюминиевого производства:

· отработанные аноды (сколы, огарки анодов);

· отработанная угольная футеровка электролизеров;

· отработанная огнеупорная футеровка электролизеров;

· угольная пена;

· хвосты флотации и шлам газоочистки (включая пыль электрофильтров);

· пековый осадок;

· огнеупорная футеровка (ковши, миксера литейного производства).

Опасные объекты алюминиевого производства:

· мазутохранилище с мазутопроводами;

· склад пека;

· склад ГСМ;

· масляно-трансформаторное хозяйство;

· станция сжиженного газа;

· шламопроводы;

· шламонакопитель.

Особое внимание необходимо уделять оценке рисков здоровью рабочих алюминиевых производств и населения. Характерные компоненты химического загрязнения окружающей среды от алюминиевого производства способствуют возникновению экологически зависимых заболеваний, которые наиболее часто регистрируются на территориях с производством алюминия:

· новообразования (в т. ч. злокачественные);

· болезни костно-мышечной системы;

· болезни кожи и подкожной клетчатки;

· болезни крови;

· болезни органов дыхания;

· бронхиальная астма.

Также сырье, используемое при производстве алюминия, способно вызывать у рабочих заболевания дыхательных путей, крови, костей и зубов. Ниже для примера приводится краткая характеристика основных видов сырья и выделений.

Глинозем (Аl₂О₃) - основное сырье для производства алюминия. От продолжительного контакта с пылью глинозема возможны хронические поражения дыхательных путей, приводящие к изменениям в легких (пневмокониоз, фиброз и пр.).

ПДК глинозема в рабочей зоне 6 мг/м³, а ориентировочный безопасный уровень воздействия в атмосферном воздухе (ОБУВ) составляет 0,01 мг/м³.

Криолит (3NaF x AlF₃) - один из основных компонентов электролита. При попадании в организм человека ухудшает состав крови, а при систематическом воздействии может вызвать заболевания костей и зубов. ПДК в рабочей зоне - 1 мг/м³, а среднесуточное содержание (ПДКсс) в воздухе населенных пунктов - 0,3 мг/м³.

Фторид алюминия (AlF₃) - компонент электролита. Токсичность его аналогична криолиту, и ПДК в рабочей зоне составляет 1 мг/м³, ПДКсс - 0,03 мг/м³.

Фторид натрия (NaF) - компонент электролита, составная часть криолита. Относится к ядовитым веществам, токсичен, поражает центральную нервную систему (протоплазменный яд). При попадании в организм может вызывать тошноту и более тяжелые отравления. ПДК в рабочей зоне составляет 1 мг/м³, а ПДКсс - 0,01 мг/м³.

Дифторид кальция (CaF₂) - корректирующая добавка к электролиту. Ухудшает состав крови, негативно влияет на белковые вещества в организме. При остром отравлении действует на центральную нервную систему и желудочно-кишечный тракт; на дыхательные пути не действует. ПДК в рабочей зоне составляет 1 мг/м^З, ПДКсс - 0,03 мг/м³.

Фторид лития (LiF) - одна из наиболее эффективных добавок к электролиту. Содержит около 73 % фтора.

Неуклонное увеличение промышленных выбросов, вызванное ростом объемов производства в России, привело к тому, что загрязнение окружающей среды стало серьезным экологическим фактором. В настоящее время признано, что по влиянию на растительный покров соединения фтора являются одними из самых токсичных. В частности, если сернистый газ оказывает воздействие на растения при концентрации 1 ppm, то влияние фтора сказывается уже при 0.001 ppm. Фторид водорода поступает в атмосферу в основном при производстве первичного алюминия, минеральных удобрений, стекла, фторорганических соединений, а также при разложении фторидных веществ. Электролитический способ производства алюминия из глинозема, в котором в качестве электролита используют расплав криолита и фторида алюминия, связан с выделением в атмосферу ряда фторидных соединений, в основном HF, SiF4, NaF, Na3AlF6 и др.

В отличие от зарубежных заводов по производству первичного алюминия для отечественных предприятий характерна высокая концентрация производства и сравнительно низкий уровень утилизации выделяющихся вредных веществ. В основном на них применяются технологии с использованием самообжигающихся анодов, которые имеют высокие удельные выбросы фторидов, пыли и органических соединений. По имеющимся данным, в воздухе производственного корпуса содержание HF достигает величины не менее 0.3 мг/м3. При этом не учитываются фонарные выбросы, поступающие через аэрационные фонари производственных корпусов, содержание фторидов в которых часто превышает факельные выбросы, поступающие в атмосферу через дымовые трубы, вентиляционные и аспирационные системы. Поэтому реальная степень очистки составляет 30 – 75 %. Во многих публикациях о работе заводов по производству алюминия приводятся данные об очистке именно факельных выбросов, а проблема обезвреживания фонарных выбросов замалчивается. В настоящее время вследствие модернизации подобных производств, применения современных технологий и разработки электролизеров нового поколения, доля фонарных выбросов при производстве первичного алюминия неуклонно снижается, но составляет тем не менее ощутимую часть газовых выбросов заводов.

В радиусе 15 км от алюминиевых заводов осаждается не более 15% общего количества фтора. Мелкодисперсные и газообразные соединения могут переноситься на расстояние более 50 км. Как правило, заводы расположены вблизи лесных массивов, которые являются естественными преградами вредных химических выбросов. Однако длительное воздействие газовых эмиссий оказывает губительное действие на деревья, особенно на хвойные породы (ель, сосна, кедр, лиственница, пихта). Установлено, что накопление фторидов в древесной ткани при воздействии газообразного фторида водорода происходит в 30 – 40 раз быстрее, чем под действием микрочастиц твердых фторидов. За период эксплуатации крупных алюминиевых заводов (Братский, Красноярский, Иркутский и др.) зоны, где хвойные деревья усохли более, чем на 50 %, занимают десятки километров. Если не принимать действенных мер по снижению газовых выбросов алюминиевых заводов, то так называемые естественные защитные лесные зоны в основном мертвой тайги будут простираться на многие сотни километров.

Алюминиевую промышленность можно заслужено считать основным поставщиком сильнейшего токсиканта, фторида водорода, а с учетом присутствия в газах других кислых компонентов реальное вредоносное воздействие эмиссии фторида водорода на экологические системы увеличивается в сотни раз. Следовательно, для того, чтобы действительно резко снизить экологическую опасность алюминиевых производств, необходимо разработать эффективные технологии по извлечению из отводимых газов фторида водорода в максимально возможной степени и на более ранней стадии.