Контроль содержания диоксинов при термической утилизации шламов
Ключникова Марина Юрьевна,
аспирант Ульяновского государственного университета.
В настоящее время экологическое состояние окружающей среды оставляет желать лучшего. Промышленные предприятия зачастую безответственно подходят к решению вопроса обращения с отходами производства. Серьезной проблемой является возможность безопасно хранить шламы на шламохранилищах и полигонах, обезвреживать их с целью получения вторичного сырья, чтобы снизить антропогенную нагрузку на природу. Одним из распространенных методов обезвреживания является термическое, основанное на сжигании шламов в специальных печах.
В шламе содержатся химические вещества в количествах в десятки и сотни раз превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК). К таким веществам, например, относятся: сероводород, сероуглерод, ртуть, хлористый метил, меркаптан и хлор (органически связанный). Для обезвреживания шламонакопителей зачастую используют установки термообезвреживания шламов. В мировой практике массовая утилизация твердых углеродистых промышленных и бытовых отходов в основном осуществляется термическими методами [8]. В тоже время эти технологические процессы являются экологически опасными из-за образования вторичных токсичных и канцерогенных веществ. Самыми опасными веществами, образующимися в этом процессе, являются соединения группы диоксинов [1]. Диоксины – производные ароматических углеводородов. Образуются непреднамеренно в результате неполного сгорания, а также в результате производства некоторых пестицидов и других веществ. К выбросу диоксинов в атмосферу могут приводить некоторые виды переработки металлов и целлюлозно-бумажных отходов [2]. Надлежащее сжигание самый доступный метод контроля и профилактики воздействия диоксинов. Наилучшим путем предотвращения или снижения уровня воздействия диоксинов на людей является принятие мер, ориентированных на источник, например, строгий контроль промышленных процессов для максимально возможного снижения уровня выделяемых диоксинов. Согласно проведенным зарубежным исследованиям диоксины разрушаются при температуре выше 1200 oС [3-5].
Следует заметить, что контролировать содержание диоксинов очень дорогостоящее мероприятие (определение диоксинов является одной из самых дорогих аналитических задач, которые выполняются серийно – стоимость анализа одной пробы обычно превышает 1000 долларов). Кроме того, аккредитованных лабораторий по диагностике диоксинов мало. Исследование отобранных проб проводится в аккредитованных на проведение анализа диоксинов и ПХБ лабораториях, которые расположены в Москве, Санкт-Петербурге, Обнинске и Уфе. Таким образом, процедура контрольных замеров диоксинов в рамках производственного контроля на многих установках для сжигания отходов является затруднительной. В 2001 году по инициативе ООН была принята Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях (сокращенно СОЗ, или POP — persistent organic pollutants), которая вступила в силу в 2004 году. Страны, которые подписали конвенцию, взяли на себя обязательства запретить производство и не использовать (за исключением некоторых оговорок) девять химических веществ из списка СОЗ. В список «девяти» изначально входили, в частности, полихлорированные дифенилы, гексахлорбензол, полихлордибензодиоксины (ПХДД), полихлордибензофураны (ПХДФ), а также многие пестициды и гербициды. Этот список в 2009 году был дополнен девятью другими органическими соедининениями и, видимо, будет еще расширяться. К 2009 году конвенцию подписали 170 стран, и 151 ее ратифицировали (что предполагает еще более жесткую борьбу с СОЗ). Россия ратифицировала Стокгольмскую конвенцию о стойких органических загрязнителях 27 июня 2011 года [6]. В настоящее время в России действуют только нормативы по диоксинам в газовой фазе и в воде и продуктах питания. В газовой фазе: 1) содержание диоксина в дымовой трубе (на выходе) не должно превышать 0,1нг/м3 (нанограмм на кубометр) при концентрации кислорода 11 об.%. Этот норматив разработан в ФРГ и принят во всех Европейских странах в качестве единой нормы для воздуха рабочей зоны; 2) содержание диоксина в атмосферном воздухе населённой зоны утверждено Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 22.07.94 № 7 (ГН 2.1.6.014-94). Установлена норма на диоксин 0,5 пг/м3 (пикограмм на кубометр). Постановление опубликовано в журнале «Токсикологический вестник», 1994, № 5. В воде и продуктах питания: содержание диоксина в воде и продуктах питания определено Постановлением Министерства здравоохранения СССР «О гигиеническом нормировании диоксинов в воде и продуктах питания» от 5.05.91 № 142-9/105. и утверждено Главным государственным санитарным врачом Кондрусевым А.И. Суточная норма 2,3,7,8-ТХДД 20 пг/л. Допустимое содержание диоксина в живых тканях в России не определено.
При сжигании шламов следует контролировать СО (монооксид углерода) в отходящих газах. Если концентрация монооксида углерода в отходящем газе менее 50 мг/м3, можно с уверенностью утверждать, что летучие органические соединения, диоксины и другие органические реагенты сгорели [7]. Если концентрация СО будет более 50 мг/м3 , необходимо строго контролировать всю технологическую цепочку, следя за тем, чтобы газы дожигались при температуре более 1200 oС с последующим охлаждением продуктов реакции в скруббере-испарителе. Также следует проводить замеры содержания диоксинов специализированной аккредитованной лабораторией.
Все вышеперечисленные мероприятия позволят контролировать содержание диоксинов при работе установки термообезвреживания шламонакопителя.
Литература
1. Буков Н.Н., Ларионов К.В., Репная Л.Ф., Панюшкин В.Т., Стрелков В.Д. К проблеме диоксинов при утилизации хлорсодержащих пестицидов // Экология и промышленность России.-2007.-№3.-С.7.
2. Мартынов Б.И. Стойкие органические загрязнители // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: естественные науки.-2010.-№2.-С.132.
3. Ahling B., Lindskog A. // Chemosphere. 1977. Vol.6, N 8. P.461-468.; Junk J.A., Richard J.J. // Ibid. 1981. Vol.10, P.1237-1241.
4. Redford D.P., Haile C.L., Lucas R.M. // Human and environmental riscs of chlorinated dioxins and related compounds / Ed. R.E.Tucker, A.L.Young, A.P.Gray. N.Y.: Plenum press, 1983. P.143-152.
5. Shaub W.M., Tsang W. // Ibid. P.731-748.
6. Вакула А. Снова о диоксинах // Химия и жизнь.-2011.-№ 11.
7. Лопухов Г.А. Удаление диоксинов из технологических газов дуговой сталеплавильной печи // Электрометаллургия.-2004.-№ 4.-С.29-33.
8. Парфенюк A.C., Антонюк С.И., Топоров A.A. / Диоксины: проблема техногенной безопасности технологий термической переработки углеродистых отходов // Экология и промышленность России. -2002. -№6. С.40 – 44.
Поступила в редакцию 14.03.2014 г.