Основных источников микрозагрязнений три:
1. Неполное сгорание тех микрозагрязнений, которые присутствовали в исходном мусоре. Не следует думать, что это пренебрежимо малые количества. Вот примерный расчет выбросов: при величине эффективности разрушения и удаления (ЭРУ) равной 99,999% (это требование для ПХБ) «проскок» равен 0,0001%. Однако эта малая величина означает, что каждый сжигаемый килограмм ПХБ будет давать выброс в окружающую среду равный 1 мг, что, совсем немало, для таких токсичных веществ. Если вы сожжете 1 000 тонн, то выброс будет равен 1 кг токсикантов. Есть о чем задуматься.
2. Синтез de novo диоксинов и фуранов (ПХДД и ПХДФ) при охлаждении горячих газов и в фильтрах.
3. Органические вещества, попадающие в отходящие газы из других источников таких, как воздух для сжигания, загрязнения из скрубберов, вода в системах очистки и из дополнительного топлива, которое всегда вынуждены использовать для сжигания мусора.
В США в списке опасных веществ, которые могут встречаться в отходящих газах сжигателей, содержится свыше 400 опасных химических веществ, которые включают как органические, так и неорганические соединения.
Пристальное внимание к микрозагрязнениям связано с тем, что в их число входят вещества крайне токсичные и весьма опасные для здоровья. Эти вещества — ПХДД, ПХДФ, ПХБ и полиароматические углеводороды (ПАУ) проявляют свои токсические свойства уже при столь малых концентрациях, что микроколичества их в газах МСЗ являются очень опасными. Если «обычные» токсиканты опасны при концентрациях мг на литр, то ПАУ опасны при концентрации мкг на кубометр, а диоксины при долях нанограмм в кубометре. В таблице 1.2 показаны выбросы основных микрозагрязнений в отходящих газах МСЗ Канады и Норвегии.
Таблица 1.2 Результаты обследования двух МСЗ. Выбросы микрозагрязнений в мкг/нм3
| Канадский МСЗ | Норвежский МСЗ | |
| Хлорбензолы | 3,3 — 9,9 | 0,034 — 3,8 |
| Хлорфенолы | 5,1 — 23,7 | не обнаружены |
| ПАУ | 3,2 — 21,9 | 0,84 — 6000 |
| ПХБ | 1,7 — 7,0 | <0,00003 — 0,06 |
| Диоксины | 0,063 — 0,597 | 0,047 — 1,8 |
Видно, что во времена проведения этих измерений (1987 — 1990 гг.) МСЗ в Канаде работал намного хуже, чем в Норвегии. Надо сказать, что и в США сжигатели того времени (то есть именно такие, которые нам теперь пытаются продавать) работали чудовищно грязно. В 1994 году ЕРА провело обследования всех МСЗ — 166 штук. Правда, в конечном итоге было проверено всего 12 МСЗ, но все они показали крайне высокие уровни выбросов, которые и объясняют столь сильное загрязнение всей территории США диоксинами. Уровень загрязнения пищи в Америке столь высок, что по оценке ЕРА уже угрожает здоровью нации.
ПАУ
Полиароматические углеводороды (ПАУ) являются опасными канцерогенами. Выбросы этих соединений из МСЗ не достигают уровня самого грязного сжигателя — дизелей, но довольно близки к ним. Если учесть, что дизели (тяжелые грузовики) двигаются, а МСЗ стоят на месте и сжигают сотни тысяч тонн мусора, то опасность загрязнения воздуха ПАУ вблизи МСЗ становится реальной.
Таблица 1.3 Относительная канцерогенность различных ПАУ
| Соединение | Канцерогенный потенциал | Биоактивность | |
| 2-метилнафталин | TP | ||
| Флуорантен | CC | ||
| 2-Метилфлуорантен | + | C, TI | |
| 3-Метилфлуорантен | ? | TI | |
| Пирен | CC | ||
| Бенз[a]антрацен | + | TI | |
| Хризен | + | TI | |
| Бенз[c]фенантрен | +++ | C | |
| 3-Метилхризен | + | TI | |
| 5-Метилхризен | +++ | C, TI | |
| 7,12-Диметилбенз[a]антрацен | ++++ | C, TI | |
| Бенз[b]флуорантен | ++ | C, TI | |
| Бенз[j]флуорантен | ++ | C, TI | |
| Бенз[a]пирен | +++ | C, TI | |
| Дибенз[a,h]антрацен | +++ | C, TI | |
| Индено[1,2,3-cd]пирен | + | TI | |
| Бенз[ghi]перилен | CC | ||
| Пицен | + | TI | |
Особенно много ПАУ остается в шлаке МСЗ. Выше было сказано, что ООУ в шлаках может быть до 10 г/кг. Вряд ли кто видел шлаки не черного цвета — это и есть углерод. Распространенным заблуждением является утверждение проектантов МСЗ, что их шлаки такие чистые, что не представляют никакой опасности. Конечно это не так, Несмотря на высокие температуры, органический углерод всегда содержится в шлаках, а состоит он из ПАУ, диоксинов и других токсичных веществ.
Таблица 1.4 Содержание ПАУ в твердых отходах МСЗ (мкг/г)
| Нидерланды | Канада | Англия | ||
| Загрязнение | Шлак | Летучая зола | Летучая зола | Летучая зола |
| Флуорен | <0,5 —64 | — | ||
| Фенантрен | — | — | ||
| Флуорантен | 0,5 — 440 | |||
| Пирен | 0,5 — 120 | |||
| Бенз[a]антрацен | — | 171 (сумма) | ||
| Хризен | — | — | ||
| Бензофлуорантены | — | — | ||
| Бенз[a]пирен | 0,14 |
Диоксины
И, наконец, самыми опасными из ПНС являются «диоксины»: смесь полихлордибензопарадиоксинов (ПХДД) и полихлордибензофуранов (ПХДФ). Это короли токсичности и бесспорные разрушители природы. Однако сразу надо сказать, что диоксины пропитывают все среды вокруг МСЗ.
Диоксины в трубе
Та часть диоксинов, которая попадает в трубу, почти целиком связана с частицами пыли. Это естественно, так как диоксины очень хорошо адсорбируются на любых материалах: их адсорбционная способность огромна. Японские ученые исследовали волосы рабочих МСЗ и контрольной группы людей. Данные выражены в токсических эквивалентах TEQ, которые учитывают также и токсичные соединения ПХБ, как и диоксины, содержащиеся в выбросах МСЗ. Оказалось, что токсичность волос рабочих МСЗ в 3,7 раза выше контроля: 1,18:4,36. [Miyatas, 1996, No 30, p. 154,.] Аналогичный результат был получен и при анализе крови у рабочих МСЗ в США. Если волосы отражают загрязнение, идущее в организм, то загрязнение крови, — и есть загрязнение самого организма. В крови рабочих МСЗ содержание диоксинов в токсических эквивалентах TEQ было на 30% выше, чем у контрольной группы: 16,6:21,9 пкг/г липидов [Schecter, 1991, pp. 331— 332.].
Опасно ли это? Вот самые последние исследования, проведенные в Японии [Dioxin'97, v.32, p.155]. Неподалеку от МСЗ (японские МСЗ одни из лучших в мире) была выявлена зона с высокими показателями смертности от рака. Изучение загрязнения диоксинами окрестностей завода показали, что в зоне до 1,1 км к югу от завода из 57 умерших в течение 1985 — 1995 гг., 24 умерли от рака (42%), а в зоне от 1,1 до 2,0 км из 167 умерших только 34 умерли от рака (20%). Последняя цифра близка к средней для этого региона (25-28%). Тяжелые частицы, несущие диоксин, выпадают как раз в зоне, прилегающей к трубе МСЗ, однако более мелкие частицы разносят диоксины по всей стране. Голландцы показали, что даже на расстоянии 24 км хорошо прослеживается диоксиновое загрязнение. Имеющиеся у нас МСЗ довольно грязные, так как построены еще тогда, когда о диоксинах и не слышали.
Глава 2. Загрязнение твердыми отходами
К таким отходам относятся шлаки, летучая зола и отходы с фильтров очистки воздуха.
Шлаки
Нет никаких разумных оснований, ни экономических, ни экологических, для того, чтобы превращать три тонны малотоксичного мусора в тонну высокотоксичной золы (Пол Коннет).
Из 3 — 4 тонн мусора образуется примерно тонна шлаков. В тех сжигателях, в которых в печь добавляют известняк в качестве флюса, шлаков еще больше. Предпринимаются самые разнообразные попытки использовать шлаки и золу МСЗ. Из них пытаются делать бордюрные камни, барьерные рифы и блоки для строительства, вводить их в асфальт и использовать для других дорожных покрытий.
Это удивительно для материала, который образуется при температурах не ниже 1000°С, но шлаки довольно токсичны. Их токсичность складывается из токсичности ПАУ, диоксинов и неопознанных органических токсикантов и, кроме того, токсичных металлов. Конечно, шлаки менее опасны, чем летучая зола с фильтров, так из одиннадцати образцов летучей золы разных МСЗ девять оказались высокотоксичными, а такая же проба для шестнадцати образцов шлаков выявила только два токсичных образца, которые требовали захоронения как особо токсичные отходы. Кроме того, стоимость захоронения обычного мусора в среднем 23 доллара за тонну, а опасных отходов 210 долларов за тонну.
Летучая зола»
Диоксины образуются вновь (de novo) в зоне охлаждения, часть из них попадает в летучую золу (технический термин «зола уноса»), а часть улетает в трубу. Зола уноса это та пыль, которая осаждается на фильтрах. В ней содержатся не только диоксины, но и еще множество опасных веществ. Подробное исследование токсичных свойств летучей золы (ЛЗ) было проведено в Нидерландах [Helder, 1982, Vol. 11, No. 10, pp.952 — 972].
В аквариум с мальками радужной форели было добавлено некоторое количество ЛЗ или экстрактов ее. Спустя два месяца все рыбы погибли. При этом они вовсе не все время были в отравленной воде, а только 4 дня, после чего аквариумы промыли чистой водой. Авторы указывают, что экстракт золы оказался крайне токсичным, и по их расчету в золе было 75 — 125 нг/г токсических эквивалентов диоксинов. Из самой золы диоксины в воду почти не переходили, что естественно, так как они в воде растворяются крайне плохо. Из этого опыта, а таких исследований было не мало, был сделан вывод: Летучая зола весьма токсична и токсичность ее только частично связана с диоксинами. Иными словами, наряду с медленно действующими диоксинами, в ЛЗ содержатся сильные канцерогены. Эти опыты и предопределили отношение к ЛЗ как к токсическому продукту. Однако, отвозить ее на спецполигоны для токсичных веществ очень дорого, поэтому предпринимаются усилия по изготовлению из нее или из смесей с ЛЗ различных строительных изделий, асфальта, бетона и т. п.
Глава 3. Загрязнение воды
Связывание диоксинов на частичках происходит не только в воздухе, аналогичная картина и в воде. В Англии, к северу от Бирмингема работал сжигатель опасных отходов (фирма Coalite Chemical). В 1991 году в молоке коров на трех фермах были обнаружены опасные количества диоксинов и продажа молока с этих ферм была запрещена. Обследование района показало, что диоксины накопились не только в почве вокруг сжигателя, но и по фарватеру реки Doe Lea. Даже на расстоянии 1,5 км от места сброса сточных вод были найдены высокие концентрации диоксинов. (Waste Not, #187, March 1992).
Таблица 3.1 Концентрация диоксинов в донных отложениях реки Doe Lea после выпуска сточных вод сжигателя опасных отходов
| Расстояние от выпуска сточных вод | Концентрация в токсических эквивалентах, нг/г донных отложений | |
| Диоксины | Фураны | |
| 1 км выше выпуска | 0,02 | 0,003 |
| 40 м выше выпуска | 0,03 | 0,004 |
| 40 м ниже выпуска | 13,0 | 12,0 |
| 1,2 км ниже выпуска | 79,0 | 5,7 |
| 1,5 км ниже выпуска | 97,0 | 9,4 |
Первым источником загрязнения сточных вод является вода для охлаждения шлака, который образуется при сжигании мусора. Шлак содержит много тяжелых и токсичных металлов. На рис. 1.1 видно, что если металл не летуч, то он уходит в шлак, а если летуч, то попадает и туда и туда, а если это ртуть, то искать ее надо в отходящих газах.
Другим источником являются скрубберы для улавливания кислых газов, после охлаждения газов при выходе из печи и вода для смыва осадков с фильтров. Все эти воды весьма токсичны и требуют специальной очистки. Именно эти воды загрязнили речку Doe Lea в Англии, так как этот сжигатель уничтожал только жидкие токсичные отходы и не имел шлаков.
Таблица 3.2 Типичный состав отходящих газов МСЗ до и после промывки в скруббере
| Газ до скруббера | Газ после скруббера, мг на кубометр | |
| Вода | 10 — 18 % по объему | |
| Углекислый газ | 6 — 12% по объему | |
| Кислород | 7 — 14% по объему | |
| Пыль | 2 — 10 грамм/м3 | 20 — 30 (снижение в 1000 раз) |
| Хлористоводородная кислота (HCl) | 250 — 2000 мг/м3 | 10 — 30 |
| Фтористоводородная кислота (HF) | 0,5 — 9 мг/м3 | 0,5 — 2 |
| Сернистый газ (SO2) | 200 — 1000 мг/м3 | 200 — 300 |
| Окислы азота (NOX) | 100 — 400 мг/м3 | 100 — 400 |
| Угарный газ (CO) | 50 — 100 мг/м3 | 50 — 100 |
| Общий органический углерод (то есть все иные органические вещества в пересчете на углерод) | <20 мг/м3 | <20 |
На тонну сжигаемых отходов в среднем образуется 2,5 м3 сточных вод. Эта вода сильно загрязнена солями и токсичными металлами. Она, либо очень щелочная, либо очень кислая, и то и другое плохо, так как требует специальной обработки. В тех сжигателях, где нет отбора тепла для получения энергии, в горячие газы впрыскивают воду, которая полностью испаряется и с газами попадает на очистные фильтры, а оттуда в сборник сточной воды (табл. 1.7).
Таблица 3.3 Содержание загрязнений в сточных водах МСЗ (мг/л)
| Загрязнение | Вода из скруббера отходящих газов | Вода охлаждения шлаков |
| рН | 0,95 | 8,8 |
| Cl | ||
| SO2 | ||
| F | 1,7 | |
| Cr | 0,69 | 0,10 |
| Cu | 1,28 | 0,26 |
| Ni | 3,7 | 0,25 |
| Zn | 14,1 | 1,8 |
| Cd | 0,46 | 0,15 |
| Pb | 6,8 | 0,80 |
| Hg | 6,6 | 0,038 |
Заключение
1. Подсчитано, что только около 2% диоксинов остаются в почве прилегающих к МСЗ территорий. В Нидерландах, Франции и Бельгии из-за повышенного содержания диоксинов было запрещено употребление молока, полученного от коров, в рацион которых входила растительность с прилегающих к МСЗ территорий. Даже МСЗ, оборудованные современными очистными установками способны выделять в атмосферу значительное количество тяжелых металлов (свинец и кадмий).
2. Сжигание приводит не к полному уничтожению отходов, а лишь к трансформации в другие виды — выбросы отходящих газов, летучую золу и шлак, которые в тех или иных количествах оказываются на прилегающих к заводу территориях. В случаях использования на заводе воды к перечисленным выше выбросам добавляются жидкие стоки.
3. Существует всеобщее заблуждение, что вес и объем отходов в процессе сжигания значительно уменьшается. Если суммировать все выбросы МСЗ, их объем превысит первоначальный. Какая бы система очистки ни использовалась, загрязняющие вещества продолжают поступать в атмосферу.
4. В выбросах МСЗ присутствуют бромированные диоксины и диоксины, до сих пор вопросы регулирования выбросов касаются только диоксинов, содержащих хлор. Диоксины присутствуют в выбросах всех МСЗ. Они могут разлагаться в процессе сжигания и вновь образовываться по окончании этого процесса при изменении температурного режима. В процессе сжигания образуются новые диоксины.
5. Полихлорбензолы оказывают существенное влияние на здоровье человека и, способны негативно воздействовать на репродуктивную, нервную и иммунную системы. ГХБ может усиливать токсичность молока кормящих женщин. ГХБ оказывает влияние на развитие плода, функционирование печени, иммунной системы, почек и центральной нервной системы. Наиболее чувствительными к его воздействию являются печень и нервная система.
6. Выбросы ртути остаются одной из основных проблем МСЗ. Почти 100% ртути в газообразном состоянии выбрасывается в атмосферу, поскольку она не оседает на фильтрах, на частицах пыли и почти не остается в золе. Молекулярная ртуть может переноситься на большие расстояния.
7. Твердые частицы выбросов (менее 2,5 микрон) вызывают астму, являются причиной повышенной смертности от заболеваний дыхательной системы и сердца. Даже самые современные системы очистки газов препятствуют лишь выбросу 5-30% таких частиц.
Список литературы
1. Общественная организация «Эколайн» [Электронный ресурс] — режим доступа: https://www.ecoline.ru/mc/books/yufit/yuf2.html, свободный — Загл. с экрана (24 сен. 2009);
2. Красное Косино [Электронный ресурс] — режим доступа: https://kosino.kprf.org/content/view/197/88888902/, свободный — Загл. с экрана (11мая 2009).