Archive > июня 2012

Рассмотрим некоторые аспекты экологических последствий радиационных катастроф на примере аварий на Чернобыльской АЭС, которая является не только самой крупной по своим масштабам, но и классической по опасным радиоэкологическим последствиям.

Первичное парогазовое облако, образовавшееся в результате разрушения реактора, содержало всю гамму радионуклидов, накопившихся в реакторе за время его работы, а также компоненты ядерного топлива.

Все эти выбросы радионуклидов при меняющихся в этот период метеорологических условиях и вызывали в целом неравномерное радиоактивное загрязнение огромных территорий. Следует отметить, что выбросы радионуклидов представляли собой достаточно сложную аэродисперсную систему, из аэрозоля различные физические - химические природы. В этой аэродисперсной системе можно выделить две основные группы компонентов: диспергационную и конденсационную. При этом диспергационная группа компонентов включала частицы диспергационного топлива, а конденсационная - аэрозоли, образовавшиеся путем конденсации паров радионуклидов в выбросах. Заметим, что средняя дисперсность аэрозоли была в порядке 1мкм, что впоследствии сказалось на характере радиоактивных загрязнений окружающей среды.

В развитии радиационной обстановки после аварии на Чернобыльской АЭС принято выделять два основных периода: период " йодовой опасности " месяцев, и "цезиевый" период, начавшийся спустя 2 месяца. Второй период будет длиться еще многие годы.

В "йодовом периоде", кроме внешнего облучения, за счет которого формировалось до 45% дозы за первый год, основные проблемы были связаны со снижением уровней внутреннего облучения, которое определялось в основном употреблением молока - главного "поставщика" радионуклида йода в организм человека, и листовых овощей. Для примера отметим, что корова ежесуточно съедает на пастбище корм с площади около 150м и является идеальным концентратором радиоактивности в молоке.

"Цезиевый период", наступивший по прошествии 10 периодов полураспада йода-131 в конце июня 1986 года, будет продолжаться длительное время, и цезий будет являться основной причиной радиационного воздействия на население и окружающей среды. Как известно, период полураспада цезия-137 составляет 300 лет.

Все изложенное определяло характер экологических последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Анализ Чернобыльской аварии убедительно подтверждает, что радиоактивное загрязнение окружающей среды является наиболее важным экологическим последствием радиационных аварий с выбросами радионуклидов, основным фактором, оказывающим влияние на состояние здоровья и условия жизни деятельности людей на территориях, подвергающихся радиоактивному загрязнению.

Причем, если на первом этапе, как отмечалось выше, радиационное воздействие на людей складывалось из внешнего и внутреннего облучений, обусловленных соответственно радиоактивными излучениями из облака выброса, от загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и попаданием радионуклидов в организм человека с потребляемой пищей, водой. А в дальнейшем, в основном, за счет употребления населением загрязненных продуктов питания.

Необходимо заметить, что процессы радиоактивного загрязнения различных объектов, как подтвердил опыт Чернобыля, зависят от агрегатного состояния загрязняющих веществ, их химической природы, вида и состояния загрязняемых поверхностей, длительности контакта с ним радиоактивных веществ.

Радиоактивное загрязнение различных поверхностей при аварии на Чернобыльской АЭС происходило, в основном, за счет удержания радиоактивных веществ на поверхностях силами адгезии, сорбции и диффузии радиоактивных веществ вглубь загрязняемых поверхностей (см табл. №1).

Отходы – непригодные для производства данной продукции виды сырья, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества (твердые, жидкие и газообразные) и энергия, не подвергающиеся утилизации в рассматриваемом производстве (в том числе с/х. и в строительстве).

Отходы одного производства могут служить сырьем для другого. Как правило, в категорию Отходы не включают природное вещество, неявно используемое в технологических циклах, - воздух, его кислород, проходящую «транзитом» воду и т. п. Нередко не учитываются и энергетические Отходы. При учете всех видов Отходов количество полезного общественного продукта составляет не более 2% от вовлекаемых природных веществ и энергии (остальные 98% составляют Отходы) Получение лучшего соотношения, видимо, принципиально не возможно, так как реутилизация ведет к значительным затратам энергии. Как правило, энергетический коэффициент полезного действия всех производственных процессов общества суммарно близок к 0,2% - степени утилизации солнечной энергии растительностью.

Утилизация ТБО: захоронение; мусоросжигание; вторичная переработка; компостирование; полное сбраживание. Переработка: стекло ,стекловолокно, вторичное использование; резиновые отходы, бензин. Компостирование (органические отходы). Сбраживание (бактериями) -> спирт. Производство стройматериалов, компостов и т. п.

Промышленные отходы - добыча полезных ископаемых 7% продукции. - Топливоэнергитический комплекс (силикаты и золы) – Нефтешламы - Шламы гальванических цехов.

Очистка: - Складирование на полигонах – Сжигание – Захоронение (токсичные отходы).

Оценка качества: ПДК млг на кг почвы или пищи. Анализ на содержание личинок мух, возбудителей заболеваний и глистов.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАМОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Изобретение относится к способам переработки промышленных и бытовых отходов, в частности к способам извлечения металлов из шламов гальванических производств. Способ переработки шламов гальванических производств включает выщелачивание тяжелых металлов 5-15% серной кислотой, отделение твердой фазы от раствора, выделение из отработанного выщелачивающего раствора гидроксидов железа (III) и хрома (III), меди и других тяжелых металлов, в предложенном способе осуществляют выщелачивание тяжелых металлов методом ступенчатого противотока в колеблющихся в вертикальной плоскости кассетах с фильтрующими перегородками, выделение меди, обработку раствора в окислительном реакторе для перевода железа в трехвалентное состояние, пропускание раствора через катодные пространства электролизеров с промежуточным отделением после каждой ступени каскада образовавшихся гидроксидов металлов, регенерацию серной кислоты, при этом выщелачивающий раствор пропускают в обратном порядке через анодные пространства всех электролизеров с последующим концентрированием его в низкотемпературном испарителе, полученную серную кислоту используют на стадии выщелачивания, а сконденсированные пары направляют на промывочные операции. Способ позволяет выделить практически все содержащиеся в шламах ценные компоненты и сделать этот процесс экологически и экономически эффективным. 3 табл., 1 ил.

Отходы – непригодные для производства данной продукции виды сырья, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества (твердые, жидкие и газообразные) и энергия, не подвергающиеся утилизации в рассматриваемом производстве (в том числе с/х. и в строительстве).

Отходы одного производства могут служить сырьем для другого. Как правило, в категорию Отходы не включают природное вещество, неявно используемое в технологических циклах, - воздух, его кислород, проходящую «транзитом» воду и т. п. Нередко не учитываются и энергетические Отходы. При учете всех видов Отходов количество полезного общественного продукта составляет не более 2% от вовлекаемых природных веществ и энергии (остальные 98% составляют Отходы) Получение лучшего соотношения, видимо, принципиально не возможно, так как реутилизация ведет к значительным затратам энергии. Как правило, энергетический коэффициент полезного действия всех производственных процессов общества суммарно близок к 0,2% - степени утилизации солнечной энергии растительностью.

Отходы бытовые (коммунальные) - твердые (в том числе твердая составляющая сточных вод – их осадок) отбросы – 1 и др., не утилизуемые в быту, образуются в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей вещества (включая бани, прачечные, столовые, больницы, бытовые помещения предприятий и т. п.). Утилизация бытовых отходов – извлечение из них ценных (в основном металлов) и негорючих (стекло) компонентов с последующим сжиганием или сбраживанием органических веществ для получения энергии (непосредственно или через получение биогаза) и сырья. Выбросы до 250 кг/год. Разложение – стекло: 1000 лет; Полиэтилен – 200 лет.

Утилизация ТБО: захоронение; мусоросжигание; вторичная переработка; компостирование; полное сбраживание. Переработка: стекло стекловолокно, вторичное использование; резиновые отходы бензин. Компостирование (органические отходы). Сбраживание (бактериями) спирт. Производство стройматериалов, компостов и т. п.

Промышленные отходы - добыча полезных ископаемых 7% продукции. - Топливоэнергитический комплекс (силикаты и золы) – Нефтешламы - Шламы гальванических цехов.

Очистка: - Складирование на полигонах – Сжигание – Захоронение (токсичные отходы).

Оценка качества: ПДК млг на кг почвы или пищи. Анализ на содержание личинок мух, возбудителей заболеваний и глистов.

Атмосфера – воздушная оболочка Земли.

Атмосфера делится на гомосферу и гетеросферу. Гомосфера характеризуется однородным и устойчивым газовым составом. Выше этой границы характерен нарастающий уровень ионизации газов за счет фотодиссоциации. Свойства – озоновый слой, низкая плотность воздуха – закрывает возможность существования организмов (околоземные организмы).

Способность атмосферы к самоочищению (ветер, осадки, лес).

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2).Кроме указанных в таблице газов, в атмосфере содержатся SО2, NН3, СО, озон, углеводороды, НСl, НF, пары Нg, I2, а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль).

Свойства атмосферы

Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 15 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода.

Плотные слои воздуха — тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

По мере подъёма на все большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы и сопротивления, передача тепла конвекцией и др.

Ее химический

состав также остался первоначальным, однако распределение отдельных

химических элементов существенно изменилось. Поверхность Земли

первоначально была пустынной и не носила следов эрозии. Первичная

атмосфера Земли, возникшая из межзвездного газа, состояла преимущественно

из водорода и гелия. Однако гравитация Земли не могла удержать легкие газы

и значительная часть их ускользала в межпланетное пространство, а оттуда

под действием солнечного ветра эти газы вытеснялись за пределы солнечной системы.

Водяной пар находится в атмосфере Земли в изобилии, однако он поступает туда не из-за действия сильного тепла, а в результате заполнения пустоты. Создайте вакуум у поверхности воды в резервуаре и наблюдайте, что получится - будет образовываться водяной пар. Вода из резервуара испарится не полностью, потому что её нормальное состояние при температуре конденсации - жидкое. Но то, что есть постоянное движение молекул, не означает, что молекулы, оторвавшиеся от поверхности, подобно автомобилю без тормозов, в вакууме ни во что не ударяются. В определённый момент движущиеся в воздухе молекулы начинают соударяться друг с другом и отталкиваются в противоположном направлении к поверхности воды в резервуаре, и ситуация стабилизируется

Атмосфера состоит из элементов, величина которых позволяет им оставаться свободными или группироваться, образуя только крошечные молекулы, но не более того. Водяной пар состоит из двух частиц водорода и одной частицы кислорода, и эти три элемента образуют плотную связь, имея малую тенденцию группироваться или сцепляться с другими элементами, если не воздействует какой-то другой фактор. Подобным же образом, любая комбинация элементов, которая является дискретной, может оставаться в летучем состоянии. Эти крошечные элементы или дискретные группы элементов могут содержать тяжелые металлы, как и те ветра, которые разносят через земли и моря радиацию после того, как зарегистрирован ядерный взрыв. Элементы, способные к радиоактивности, являются самыми тяжелыми из известных человеку, однако, они тоже разносятся по воздуху.

Современная «кислородная» земная атмосфера имеет вторичное происхождение.

Она пополнялась и пополняется за счет газов, выделяющихся при

жизнедеятельности организмов на поверхности Земли и вулканической

деятельности земных недр. Биогенное происхождение имеет практически весь

свободный кислород атмосферы.

Роль атмосферы дли биосферы Земли огромна, так как она своими физико-химическими свойствами обеспечивает важнейшие жизненные процессы у растений и животных.

Смог — один из видов загрязнения воздуха в крупных городах и промышленных центрах.

Первоначально под смогом подразумевался дым, образованный сжиганием большого количества угля (смешение дыма и диоксида серы SO2).

Как правило, различают два типа смога: 1) густой туман с примесью дыма или газовых отходов производства (как, например, в регионах с повышенной влажностью), б) пелена едких газов и аэрозолей повышенной концентрации (без тумана), возникающая под действием ультрафиолетового излучения Солнца в воздухе в результате фотохимических реакций в газовых выбросах автомобилей и предприятий химической промышленности. Смог обычно наблюдается при слабой турбулентности воздуха, обусловленной слабым ветром или штилем.

Особо отметим, что важное значение для формирования любого типа смога или тумана имеет стратификация атмосферы. Если мы имеем неустойчивую стратификацию и температура понижается с высотой, то загрязняющие вещества поднимаются вверх и рассеиваются в атмосфере. Естественно, что все те химические реакции, которые были названы, остаются, но концентрации вредных веществ будут меньше, как если бы стратификация атмосферы была устойчивой и благоприятной для образования смога. При устойчивой стратификации атмосферы в слое воздуха на некоторой высоте (обычно нижняя граница её не превышает 1,5 км) возникают задерживающие слои, в которых температура постоянна или даже растет с высотой (изотермия и инверсия). Такие слои гасят восходящие движения, и все примеси скапливаются в тонком слое под ними, в результате чего сильно возрастает концентрация вредных веществ, что и приводит к наиболее опасным смогам.

Выбросы — вредных для здоровья человека веществ — с отработавшими газами — наряду с продуктами нормального окисления углеводородов (двуокись углерода и вода) отработавшие газы содержат также:

Продукты неполного окисления:

Недогоревшие углеводороды (сажа)

Окись углерода (угарный газ)

Продукты окисления примесей, содержащихся в топливе:

Оксиды серы

Окиды азота (вызывают заболевания астмой)

Твердые частицы

Кислоты серные и угольные, образующиеся в выхлопном тракте при конденсации водяных паров

Антидетонационные и выносительные присадки и продукты их разрушения

Фосфор

Побочные продукты металлургического и химического производства, выделяемые в атмосферу:

Бурый дым

Вредное воздействие на атмосферу в результате техногенных катастроф

Радиоактивные выбросы

Выбросы от разложения мусора на свалках

Метан

Кислотный дождь — все виды метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно — оксидами серы, оксидами азота).

Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Ангусом Смитом. Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. [1] И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев, и растительности. Кроме того кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.

САМООЧИЩЕНИЕ АТМОСФЕРЫ – частичное или полное восстановление естественного состава атмосферы вследствие удаления примесей под воздействием природных процессов. В настоящее время вся атмосфера Земли остается не полностью восстановленной в своем естественном составе в связи с нарастанием антропогенного загрязнения. Можно считать, что этот воспроизводимый ресурс перестал воспроизводиться.

Способность атмосферы к самоочищению (ветер, осадки, лес).

Существует 3 основных цикла атмосферных процессов, определяющих климат, так называемые климатообразующие процессы - теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция. Теплооборот, создает тепловой режим атмосферы. Сквозь атмосферу проходит поток солнечной радиации. Атмосфера частично поглощает солнечные лучи, преобразуя их энергию в теплоту; частично рассеивает их, меняя по качеству (спектральному составу); частично они отражаются назад облаками. Между земной поверхностью и атмосферой происходит обмен тепла. Между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный оборот воды, или влагооборот. С поверхности океанов и других водоемов, влажной почвы и растительности в атмосферу испаряется вода, на что затрачивается большое количество тепла из почвы и верхних слоев воды.

Парниковый эффект — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект - это устоявшийся, сбалансированный процесс, увеличение концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата. Количество CO2 в атмосфере неуклонно растет вот уже более века из-за того, что в качестве источника энергии стали широко применяться различные виды ископаемого топлива (уголь и нефть). Кроме того, как результат человеческой деятельности в атмосферу попадают и другие парниковые газы, например метан, закись азота и целый ряд хлоросодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в меньших объёмах, некоторые из этих газов куда более опасны с точки зрения глобального потепления, чем углекислый газ.

Деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмосфере. Увеличение концентрации парниковых газов приведет к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности земли. Любое изменение в способности Земли отражать и поглощать тепло, в том числе вызванное увеличением содержания в атмосфере тепличных газов и аэрозолей, приведет к изменению температуры атмосферы и мировых океанов и нарушит устойчивые типы циркуляции и погоды.

Трудно с уверенностью сказать, происходит глобальное потепление или нет, так как наблюдаемый рост температуры все ещё находится в пределах естественных температурных колебаний.

Неопределенность в вопросе глобального потепления порождает скепсис по поводу грозящей опасности. Проблема заключается в том, что когда гипотеза об антропогенных факторах глобального потепления подтвердится, уже поздно будет что-либо предпринимать.