Проблема твердых бытовых отходов

• Что такое твердые бытовые отходы?
• Чем вызвана проблема переработки отходов?

Состав ТБО

Второй по значимости проблемой городов является рост объе­ма городских свалок ТБО — твердых бытовых отходов. При разложе­нии бытового мусора микроорганизмами выделяется метан, вносящий свой вклад в потепление климата. На старых свалках концентрация метана так ве­лика, что метан добывают как особый вид топлива — свалочный газ.

Состав ТБО в современных городах разных стран достаточно близкий. Основными фракциями (составляющими, компонентами) являются бума­га, органические остатки и стекло (табл. 14).

К настоящему времени существует несколько способов обращения сТБО.

Депонирование ТБО

Ежегодно в окрестностях города с миллионным населением накапливается 3,5 млн т мусора. Депонирование (накопление) — самый традиционный способ избавления от ТБО, при котором отходы собирают и отвозят на свалки. Прежде большинство свалок были необорудованны­ми. Впрочем, и сегодня в России таких свалок много. Часть их — несанк­ционированные: они самостийно возникают вокруг населенных пунктов и дачных поселков. В более цивилизованном варианте отходы депонируют на полигонах (рис. 79) — в глубоких ваннах, дно которых покрыто водоне­проницаемым материалом (слоем водоупорной глины, полиэтиленом и т. п.). Из необорудованной свалки вытекают снеговые и дождевые воды, просочившиеся через толщу мусора и загрязнившиеся при этом продукта­ми разложения отходов. На полигоне эти воды собирают в специальные емкости и направляют на очистные сооружения для переработки. После того как ванна заполнится отходами, ее покрывают слоем земли и засажи­вают деревьями.

Однако независимо от варианта депонирования мусора при перегнивании органических составляющих ТБО образуется метан и выделяется в атмо­сферу. Кроме того, большую часть перегнивающих отходов можно было бы использовать в качестве вторичного сырья, т. е. для переработки и произвол ства новых изделий. Наконец, растет площадь, занятая полигонами (они за­полняются за 2-5 лет, самые большие — за 15 лет).

Сжигание ТБО

Отходы сжигают на специальных мусоросжигательных заво­дах (МСЗ) и за счет этого процесса получают некоторое количество энер­гии. В настоящее время интерес к МСЗ снизился. Сейчас очевидно, что они неэффективны — перерабатывают очень большой объем ТБО, и золы после сжигания остается достаточно много. Она часто токсична, и ее необ­ходимо захоранивать. Одновременно МСЗ загрязняют атмосферу, причем опасными веществами, которые не разлагаются при обычной температуре горения, например диоксинами. Попытки воздействовать на мусор более высокими температурами или применять для этого раскаленные расплавы металлов пока не принесли заметных успехов. В Японии вплоть до 2000 г. основную часть бытовых отходов сжигали, а золу использовали для насы-пания новых площадок в море под городское строительство. Теперь коли­чество сжигаемого мусора резко сокращено, в последние годы закрыто 500 МСЗ.

Сортировка и переработка ТБО

Самый перспективный, экологичный и экономически выгод­ный способ обращения с ТБО — это их сортировка с последующей пере­работкой. При таком подходе бытовые отходы рассматривают как «клад в мусорном ящике». В идеальном варианте население само сортирует отхо­ды, помещая их разные фракции в разные контейнеры. Так поступают жите­ли многих городов Германии. Возможна сортировка на конвейере с элек­тронной системой распознавания. В любом случае выделяют фракции бума­ги, пластика, стекла, металла, органических остатков. Крупногабаритный мусор вывозят отдельно.

Организовать сортировку ТБО населением — задача достаточно сложная. К примеру, в России большая часть горожан живет в квартирах с маленьки­ми кухнями, в которых сложно разместить несколько емкостей для сбора разных фракций мусора. Поэтому, вероятно, экономические стимулы (де­нежные вознаграждения и т. п.) окажутся более эффективными, чем призы­вы к гражданам проявлять сознательность и активно участвовать в меро­приятиях по поддержанию чистоты окружающей среды. Подобные обраще­ния действенны в том случае, когда уровень экологической культуры достаточно высок и население понимает важность сбора сортированных отходов. (Высокая экологическая культура населения, в частности, облегчила организацию сортировки отходов в ряде городов Германии.)

Если отходы рассортированы, то переработка каждой фракции не пред­ставляет сложностей и является достаточно выгодным делом. Из макулату­ры делают новую бумагу. Органику компостируют и получают удобрения. Лом черных и цветных металлов, а также стекло переплавляют. Пластики прессуют и делают из них садовые скамейки, тазы для непищевых продуктов и прочие предметы быта. В государствах с развитой экономикой (Канаде, Швейцарии, Германии и других) до 50 % бытового мусора подвергается пе­реработке. И тем не менее проблема ТБО обострена во многих странах, в том числе в России, где сортируется менее 2 % отходов.

Уменьшение объема ТБО путем снижения потребления

Около 50 лет назад в США заговорили о том, что человечест­ву необходима программа производства и потребления товаров, которая позволит свести к минимуму количество ТБО. Вскоре в развитых странах зародилось и быстро набрало популярность общественное экологическое движение в поддержку идеи о безотходном потреблении. На рубеже XX и XXI вв. активность движения достигла пика. Примерно в то же вре­мя в кругах экологов была сформулирована глобальная концепция под на­званием Zero Wastes Goal — «Цель: нулевые отходы». Цель эта, конечно, недостижима, поскольку какая-то часть отходов всегда будет неперерабо-танной. Значит, их придется депонировать или сжигать. Однако на пути к этой идеальной цели человечество научится экологичному обращению с ТБО.

Производство биоматериалов

Количество производимого людьми бытового мусора можно уменьшить, если его составляющие удастся включить в глобальные кругово­роты веществ, т. е. если микроорганизмы смогут разрушать бытовые отходы до минеральных веществ, усваиваемых продуцентами. И такое решение уже найдено. Одно из популярных направлений в химической промышленности и биотехнологии — это создание материалов, которые можно использовать в строительстве, в быту, в медицине и которые способны вступать в природ­ные круговороты веществ без ущерба для экосистем.

Как вы помните, большинство пластиков не разлагается микроорганизма­ми. Повсеместно используемые изделия из пластмасс, после того как отслужили свой срок, поступают на переработку. Тот пластик, который не стал вторичным сырьем, накапливается в окружающей среде. Объем его растет год от года, потому что искусственные материалы не имеют потребителей в живой природе, а сжигание пластмасс загрязняет атмосферу токсичными веществами. Неудивительно, что сегодня во всем мире большие надежды возлагают на технологию синтеза биопластиков. Это искусственно получа­емые полимерные материалы, разрушаемые живыми организмами. Мало то­го, они частично, а самые современные полностью являются продуктом жиз­недеятельности микроорганизмов. Специально выведенные штаммы бакте­рий синтезируют биор излагаемые материалы из жиров или из углеводов (крахмала), например из отходов сахарной промышленности.

Главное достоинство биопластиков в том, что их применение не усугубля­ет проблему ТБО. Они разрушаются за короткий срок — от нескольких ме­сяцев до двух лет. Между тем время разрушения синтетических пластиков превышает десятки и сотни лет. Биопластики экологичны: они разлагаются до углекислого газа и воды. Стоимость их не превышает стоимости полиме­ров, полученных из нефти.

Начало индустрии биопластиков положено в 1980-х гг. в Италии. Новые, более совершенные, поколения полимерных материалов сегодня синтезиру­ют в Австрии, Германии, США, Японии и России. Но до сих пор их будущее сомнительно, а возможность широкого применения остается под вопросом. Причина в том, что для производства биоразлагаемых материалов необходи­мо расходовать продовольственное сырье. При увеличении численности на­селения Земли, которое наблюдается сейчас, осложнится снабжение людей продовольствием. Не исключено, что на непищевое использование продо­вольственного сырья будет наложен запрет (об этой проблеме вы прочитаете в следующих главах).

основные понятия

• твердые бытовые отходы
• депонирование ТБО
• сортировка и переработка ТБО

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каковы основные подходы к обращению с отходами, используемые в мире?

2. Как можно снизить экологический ущерб, причиняемый окружающей среде при депонировании отходов?

3. В чем заключается экологическая опасность сжигания отходов?

1. Какие преимущества имеет сортировка и переработка отходов?

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Один житель США производит около 600 кгТБО в год, один европеец — в два раза меньше. О «мусоропроизводстве» россиян данные неточны, но очевидно, что мы замусориваем планету не менее интенсивно, чем европейцы.

В некоторых странах сортированный мусор принимают бесплатно, а за сдачу несортированного мусора приходится платить. В Куритибе жите­ли получают вознаграждение за сортированные отходы, доставленные в местный пункт сбора. В Австралии организована раздача комплектов мешков с бирками, к тому же проводят еженедельные розыгрыши при­зов за участие в раздельном сборе отходов. Мешки победителя прове­ряют, и, если отходы в них должным образом сортированы, он получает крупный приз — экологичный автомобиль или путевку на курорт на Ка­рибском море.

В Германии разрешается ежеквартально выставлять возле домов ненуж­ные громоздкие вещи. Часть их перераспределяется — получает «вто­рую жизнь» и не попадает на свалки. Одежду, которую еще можно но­сить, собирают благотворительные организации (ее полагается склады­вать перед домом в специальных пакетах, которые накануне каждый домовладелец может найти в почтовом ящике).

В США существует система домашних распродаж: по низким ценам рас­продаются вещи, уже бывшие в употреблении, но еще пригодные для дальнейшего использования. Разумеется, применение этих вещей долж­но быть экологически безопасным: к ним, например, не относятся за­грязняющие атмосферу старые автомобили. Повторное использование бытовых предметов не только продляет срок их службы, но и уменьшает количество ТБО.

В развитых странах налажена переработка старых автомобилей. Если раньше за сдачу автомобиля в утиль приходилось платить значительную сумму, то теперь это можно сделать бесплатно. Стоимость утилизации старого автомобиля включена в цену нового. Таким образом, расходы на переработку отслуживших свое средств передвижения несут фирмы-производители и покупатели новых автомобилей. В Европе на свалки попадает не более 10 % автомобильных покрышек, 40 % сжигается с получением энергии, столько же подвергается глубо­кой переработке и 10 % перетирается в крошку, используемую как ком­понент дорожных покрытий и в производстве изделий из пластика. Кро­ме того, на шинах восстанавливают протекторы. Из каждой тонны ста­рых покрышек, подвергнутых глубокой переработке, получают 400 л нефти, 135 л газа и 140 кг стальной проволоки. В России утилизация ста­рых автомобилей пока организована плохо. Хотя уже сейчас в Москов­ской области существует ряд таких производств, возглавляемых Ногин­ским и Люберецким заводами по переработке металлолома. В процессе переработки участвуют 500 фирм.! Ш Ш Ш Свалочный газ добывают более чем на 500 старых свалках, из них две трети — в США, остальные — в Европе.

Водосбережение и энергосбережение
§ 40 в городских экосистемах

· Как городское население обеспечивается водой?

· Что такое водосбережение?

· Почему необходимо экономить энергию?

Водопотребление и водосбережение

Важное условие комфортной жизни горожан — наличие добро­качественной воды, которая является дефицитным ресурсом. Потребление водных ресурсов на нужды населения, промышленности, сельского хозяйст­ва, городских коммунальных служб называют водопотреблением. Коли­чество воды, потребляемое одним городским жителем, в разных странах раз­личается. Так, на одного парижанина или берлинца приходится примерно 150 л воды в сутки, а на москвича — в пять раз больше. Очевидно, при таком расходе воду не столько пьют, сколько льют — избыточно расходуют ее на са­нитарно-гигиенические нужды. Потребление воды возрастает за счет неис­правности сантехники и утечки из трубопроводов. Вся использованная вода превращается в бытовые стоки.

Главным фактором водосбережения является платное водопользо­вание, при котором сумма, уплачиваемая за пользование водопроводом (например, в течение месяца), изменяется в зависимости от количества потраченной воды. Платное водопользование давит на бедные слои насе­ления, но способствует повышению качества обслуживания, а качествен­ная вода благотворно сказывается на здоровье горожан. Для работы систе­мы платного водопользования в квартирах устанавливают счетчики. Это становится для жильцов стимулом к применению водосберегающих тех­нологий мытья посуды, стирки, использования воды для ванн и душей (и просто умывания), экономичных смывных бачков для туалетов и т. д.

Как показала практика, в результате расход воды снижается примерно в два раза.

Слежение за качеством питьевой воды

В России, как и везде в мире, существуют государственные стандарты качества питьевой воды. В соответствии с ними необходимо, чтобы водопроводная питьевая вода удовлетворяла определенным гигиени­ческим требованиям. Чистая вода — не значит без примесей. Обычно она со­держит более двухсот различных ионов, микроскопические неорганические и органические частицы, живые микроорганизмы, летучие вещества и газы. Но вода должна быть безопасной по химическому составу и обладать благо­приятными физическими характеристиками (табл. 15).

Водопроводную воду многократно проверяют в течение года, отбирая про­бы. Для оценки качества воды в стандарте указаны санитарные нормы содер­жания химических веществ и ионов (в том числе молекул хлора, поверхно­стно активных средств, ионов тяжелых металлов). Измеренные по пробе показатели не должны превышать эти нормы, иначе воду запрещают к ис­пользованию. В государственном стандарте также указаны формы живых организмов — бактерий, одноклеточных водорослей, простейших, — присут­ствие которых свидетельствует о непригодности воды.

Водоподготовка

Путь природной воды в наши дома обычно начинается с обло­женной камнями трубы на дне водоема — с оголовка. Камни не дают попасть в водозаборную трубу крупным предметам, увлекаемым по дну течением. Вода поступает на очистную станцию (рис. 80), где ее обеззараживают, до­бавляют коагулянты (вещества, вызывающие слипание взвешенных частиц) и выдерживают при постоянном перемешивании. Затем отстаивают. После выпадения осадка фильтруют для удаления примесей и, если нужно, умягча­ют, осаждая соли магния и кальция, устраняют избыток других ионов, рас­творенные газы. Потом снова обеззараживают. По окончании цикла водо-подготовки вода не содержит ни вредных микроорганизмов, ни органиче­ских веществ, ни взвешенных примесей. Но в ней остается хлор (если воду

обеззараживают хлорированием). Хлор вызывает коррозию металлических труб, придает воде неприятный привкус. Поэтому перед подачей потребите­лю вода не менее суток отстаивается в специальном резервуаре.

Если станция водоподготовки не перегружена, то хлора после отстаива­ния обычно не остается. Однако весной водопроводная вода часто пахнет хлором. В паводок, когда бурные потоки талых вод смывают много грязи, до­зу антисептика (чистого хлора или его соединений) увеличивают, и он не ус­певает полностью улетучиться. Иногда вместо хлорирования используют озонирование — через воду пропускают воздух, насыщенный химически ак­тивным веществом озон. Такая вода не вредит здоровью человека, как хлори­рованная вода, однако озонирование гораздо дороже.

Идеальным вариантом водопотребления является разделение воды на питьевую и бытовую. Для стирки или для мытья посуды воду очищают по менее строгим стандартам. В Японии для полива газонов в основном приме­няют дождевую воду, собираемую с крыш водосборными трубами. Для питья во многих городах мира используют бутилированную воду или воду, очищенную бытовыми фильтрами с активированным углем. Этот материал способен поглощать массу разнообразных загрязняющих веществ.

Качество воды повышается, а затраты на ее очистку снижаются в том слу­чае, если водосборные бассейны находятся под охраной. Комиссия ученых-специалистов при Организации Объединенных Наций (ООН) в рекоменда­циях по использованию водных ресурсов указывает: «...Охрана источников водоснабжения от загрязнения — это первая линия защиты. Охрана источ­ника — это почти всегда наилучший способ обеспечения безопасности пить­евой воды, и ему следует отдавать предпочтение перед очисткой воды из за­грязненного источника».

В природе вода совершает круговорот. Если хорошо очищать стоки, то та­кой круговорот осуществим и в городских экосистемах: воду можно исполь­зовать многократно.

Экономия энергетических ресурсов

Экономия энергии в городе возможна за счет децентрализа­ции системы энергоснабжения: крупные тепловые электростанции за­меняют небольшими энергетическими установками — мини-электростан­циями (мини-ТЭС). Большие ТЭС имеют КПД не более 30 %, так как значи­тельная доля тепловой энергии рассеивается на пути к потребителю. Мини-ТЭС размещены в подвальных этажах зданий — они приближены к потребителю, и КПД их достигает 80 %.

Энергосбережение начинается с поиска возможностей снизить затраты энергии на отопление. В России до 90 % энергии, потребляемой жителями, расходуется для обогрева помещений осенью, зимой и весной. Поддержание комфортного климата в квартире обходится недешево и составляет львиную долю платы за коммунальные услуги. Неудивительно, что во всем мире идет активный поиск возможностей снизить расходы энергии на обогрев жилья. Лидирует в этом поиске Германия. В старых домах на обогрев 1 м² прежде за­трачивалось около 600 кВт-ч энергии в год. После 1970 г. в Германии стали строить дома с улучшенной теплоизоляцией, что позволило сократить рас­ходы энергии в два раза. В последние годы появились дома с низким энерго­потреблением, где эта величина не превышает 70 кВт-ч, и даже дома с ульт­ранизким энергопотреблением — не более 30 кВт-ч. В России с ее холодным климатом достичь такого уровня снижения затрат энергии на отопление не­мыслимо. В современных типовых домах годовые затраты энергии на ото­пление превышают 700 кВт-ч на 1 м², однако снизить это количество в два раза, используя опыт немцев, вполне возможно. Кроме того, должен быть ис­ключен расход энергии из-за бесхозяйственности: нельзя оставлять распах­нутыми двери в домовых подъездах и плохо утеплять окна.

Количество потребляемой энергии можно снизить в два — четыре раза, ис­пользуя современную энергосберегающую бытовую технику — холодильни­ки, телевизоры, осветительные приборы и т. д.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

· водопотребление

· платное водопользование

· качество питьевой воды

· децентрализация системы энергоснабжения

· энергосбережение

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каков норматив водопотребления в странах Европы?

2. В чем состоят преимущества платного водопользования?

3. Как можно повысить качество питьевой воды?

4. Какие преимущества дает децентрализация производства энергии?

5. Как можно снизить затраты на обогрев помещений?

6. Какой выигрыш может дать использование энергосберегающей быто­вой техники?

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Платное водопользование, которое стало обычным для развитых стран, постепенно внедряют и в развивающихся странах. Например, в 1988 г. индонезийский город Богор решился на этот шаг для того, чтобы улучшить водоснабжение населения. В квартирах были установлены счетчики и повышена месячная плата. В результате горожане стали более экономно использовать воду, ее расход снизился на одну треть, что позволило подключить к системе водоснабжения значительное количество семей, раньше не имевших этой возможности. В итоге выиграли все. Город Нью-Йорк заплатил 1 млн долларов за сохранение лесов на территории водосбора. Практичные американцы подсчитали, что оплата строительства и эксплуатации водоочистных производств была бы в 10 раз выше.

В Германии фирмы, снабжающие города питьевой водой, приплачива­ют фермерам, которые не используют минеральные удобрения и пести­циды.

Флуоресцентная лампочка мощностью 18 Вт дает столько же света, сколько обычная лампа накаливания в 75 Вт. Замена последних флуоресцентными лампами позволяет сократить потребление электроэнергии на освещение примерно в четыре раза. Новые лампочки в семь раз долговечнее, чем старые, производство их взамен ламп накаливания дает значительную экономию сырья.

В США в 1972 г. энергопотребление среднего холодильника составляло 336 кВт-ч в год, в 1993 г. стандарт был ужесточен до 116 кВт-ч в год. В Дании сегодня эта величина равна 45, и планируется уменьшение до 26. В Германии сконструированы «умные дома» пассивного типа: в них либо вообще нет затрат энергии, либо эти затраты не превышают 15 кВтч/м² в год. Стены их построены из теплоизолирующего материала, в окна вставлены двойные стеклопакеты, а между стеклами находится инертный газ, который обеспечивает полную теплоизоляцию. Такие дома теряют минимальное количество тепла. Основным «прибором», нагревающим помещение, является сам человек, который, даже сидя в спокойном состоянии, «имеет мощность» 120 Вт. Атмосфера в такой квартире вполне пригодна для нормальной жизни, так как воздух в ней постоянно обновляется. Специальный прибор — рекупиратор — отбирает тепло у воздуха, удаляемого из квартиры. Воздух, поступающий в помещение, подогревается. Автоматизированная система следит за тем, чтобы воздухообмен был достаточным. Большинство «умных домов» — индивидуальные, и рядом с домом установлена ветровая элек тростанция, которая дает небольшое количество энергии, необходимое для освещения, работы бытовых приборов и подогрева воздуха в особо холодную погоду.