Диоксины и их потенциальная опасность в экосистеме "человек - окружающая среда" (стр. 7 )

Опасность для жителей резко усиливается в тех населенных пунктах, где, помимо природных, существуют техногенные источники фенолов. Речь идет о многочисленных городах, где проникновение в водные источники фенольных соединений, регулярно сбрасываемых промышленными предприятиями, стало постоянно действующим фактором экологической обстановки. Подобные предприятия расположены в городах, находящихся на берегах основных рек страны, поскольку все они (Волга, Амур, Енисей. Обь, Лена, Дон, Кубань, Печора и т. д.) загрязнены фенолами.

3 группа. Уничтожение, захоронение и преобразование отходов

Опыт последних десятилетий показал, что промышленные и иные отходы, предназначенные для выведения из оборота цивилизации, также могут отказаться черезвычайно опасными для человека и природы, в особенности те, что содержат диоксины или их предшественники. Опасность возникает не только на этапе сжигания, но и на этапах захоронения и складирования. Наконец, не менее опасными могут оказаться попытки частичной или полной утилизации отходов.

Из практики последних 10-15 лет следует, что отходы особенно опасны в тех ситуациях, когда вопрос о "судьбе" переносимых ими или порождаемых диоксинов предварительно не рассматривается. Случаи такого рода не были редки в прошлые годы, сохранились они и в наши дни.

Термическое уничтожение отходов

Долгие годы считалось, что термические технологии, широко используемые в индустриально развитых странах для уничтожения бытовых и нетоксичных промышленных отходов, а также установки для уничтожения токсичных отходов и обеззараживания сточных вод - наиболее эффективный способ их обезвреживания, в том числе с попутным получением энергии. В рамках этих представлений, вредные и/или ненужные вещества при высокой температуре окисляются кислородом воздуха в нетоксичные и легко удаляемы - продукты. Между тем, термические технологии - это и стабильный, и очень мощный источник поступления диоксинов в живую и неживую природу. Размеры бытовых отходов, образуемых цивилизацией, очень велики. В частности, в Италии ежедневно на одного человека приходится 0,8-1 кг бытового мусора, что означает необходимость утилизации по стране 16-18 млн т мусора в год. Бульбаш все содрал с Федорова 1983

Первая мусоросжигательная печь (МСП), предназначенная для уничтожения бытовых отходов, была построена в Великобритании в 1876 г. В настоящее время установки различного назначения, в том числе с попутным получением энергии, действуют на территории Западной Европы, Северной Америки и Японии. Широко распространены печи для уничтожения промышленных отходов.

Впервые микропримеси диоксинов были найдены в летучей золе в 1977-1978 гг. практически одновременно двумя исследовательскими группами - нидерландской и шведско-швейцарской (количественное определение). В последующие 5-6 лет диоксиновые микропримеси были обнаружены и количественно определены в выбросах МСП (летучей золе и газовой фазе) очень многими научными группами.

В настоящее время проблема загрязнения окружающей среды диоксинами из-за их генерации в печах для сжигания бытовых и технических отходов осознана во всех промышленно развитых странах - США, Канаде, Великобритании, Италии, Германии, Франции, Бельгии, Японии, Австрии, Дании, Норвегии, бывшей Чехо-Словакии. Подготовлены подробные обобщающие документы на эту тему национальными и международными официальными органами. По существу, лишь в бывшем СССР эта проблема оказалась незамеченной многие годы.

Оценка общих источников хлора в бытовом мусоре привела к выводу, что в целом хлор присутствует во всех компонентах мусора. Особенно большие количества его содержатся в бумаге (четверть) и пластмассах (половина). При этом бумага содержит от 1/3 до половины хлора в водорастворимой форме, тогда как в пластмассах он присутствует главным образом (90%) в водонерастворимой форме.

Была выполнена оценка распределения хлора по отдельным компонентам выбросов в одном из типов МСП. Как оказалось, лишь 12% общего хлора захватывается летучей золой, тогда как 78%, оказывается в конденсате и затем в отходящих газах. Остальной хлор так или иначе остается в МСП. Интересно, что на распределение хлора между фракциями выбросов МСП практически не влияет его исходная форма - неорганическая (водорастворимая) или органическая (водонерастворимая).

Пути накопления диоксинов в выбросах МСП выяснены не до конца. Считают, что они образуются при переработке мусора или остаются неразрушенными при сгорании компонентов мусора, содержащих диоксины в следовых количествах. Например, предшественники диоксинов хлорфенолы получаются при сгорании других органических материалов в присутствии неорганических соединений хлора.

По оценкам, МСП средней производительности (50-200 тыс. т) выбрасывает от 1 до 100 нг/м3 или от 1 до 100 г в год диоксинов в сопоставимых концентрациях. Их количество зависит от режима сжигания и характера отходов. Однако, в целом ни одна из существующих технологий сжигания мусора пока не исключает их образование.

В настоящее время сложилось убеждение, что диоксины образуются во всех высокотемпературных процессах, включающих углерод и любые соединения хлора в любом валентном состоянии. Катализаторы в таких сложных гетерогенных системах всегда находятся, ими оказываются как металлические поверхности, так и поверхность частичек летучей золы.

Известные данные об источниках позволяют проводить оценки общих объемов диоксиновых микровыбросов. Кроме того, определяются размеры заражения диоксинами конкретных территорий, а также его динамика в зависимости от различных факторов.

Известно например, что с каждым миллионом тонн сжигаемого городского мусора образуется примерно 34 тыс. т летучей золы с сопутствующей ей смесью ПХДД и ПХДФ, причем 95-99% этого количества осаждается на электростатических фильтрах и оказывается на свалках, а остальные вместе с газами попадают в атмосферу.

Считается, что при производстве и применении 1 млн т хлорной продукции (а ее объем только в бывшем СССР составляет 2 млн т в год) в природу вносится до 1 т ПХДД и ПХДФ. Аналогично при отбеливании 1 т целлюлозы в природу вносится 1 г диоксинов, а ее производится в мире не менее 50 млн т в год.

При осуществлении мониторинга на диоксины необходима более детальная характеристика наиболее опасных диоксиногенных технологий - поставщиков ПХДД, ПХДФ и других диоксинов в окружающую среду. Это связано с тем, что в отдельных странах преобладающими могут оказаться источники разных типов и мощности.

Так, в 1989 г. в Германии суммарное количество ПХДД и ПХДФ (без выделения наиболее токсичных изомеров), образовавшихся вместе со шламами на предприятиях по очистке сточных вод, оценивалось в 50 кг. Диоксиновое загрязнение Великобритании происходит преимущественно за счет производства и применения полихлорфенолов (4,5 кг диоксинов в ДЭ при годовом производстве хлорфенолов 2 тыс. т). С другой стороны, в Нидерландах основным источником диоксинов считаются МСП (ежегодное поступление в окружающую среду оценивается в 2 кг). В Норвегии ежегодный выброс диоксинов только одного металлургического предприятия оценивался в 0,5 кг.

В ряде случаев размеры выбросов диоксинов и способы захоронения диоксинсодержащих отходов плохо известны или вообще неизвестны, а их существование становится очевидным, скорее, по последствиям, относящимся к здоровью населения и состоянию окружающей среды.

Циркуляция и распределение диоксинов в живой и неживой природе

Способность к пространственному перемещению воздушным путем у диоксинов и диоксиноподобных соединений незначительна. Однако, благодаря высокому сродству к твердым органическим компонентам атмосферных выбросов (особенно саже), концентрация диоксинов в воздухе намного выше тех, которые следовало ожидать, исходя лишь из летучести этих веществ. По той же причине диоксины достаточно прочно связываются частицами почвы, донных отложений как содержащими органические компоненты. Почва и донные отложения рек, озер и морей - конечные "резервуары", в которых накапливаются диоксины в неживой природе. В то же время, вместе с этими частицами они могут переноситься на довольно большие расстояния, загрязняя воздух и воду, включаться в пищевые цепи. Эффективнее всех концентрируют диоксины рыбы и дойные коровы. Следовательно, именно продукты животного происхождения страдают при загрязнении окружающей среды диоксинами.

Диоксины черезвычайно стабильны в живых организмах, следствием чего является их длительное сохранение в биосфере.

Токсикокинетические исследования последних лет показали, что они очень медленно выводятся из живых организмов, а из человеческого организма практически не выводятся. В частности, период полувыведения высокотоксичного 2,3,7,8-ТХДД из живых организмов составляет (в днях):

мышь, хомячок	15
крыса	30
морская свинка	30 - 95
обезьяна	455
человек	2150 (4-5 лет)

Высокохлорированные ПХДД имеют сопоставимое время полувыведения из организма человека - порядка 3-6 лет. Для высокотоксичных ПХДФ период полувыведения из организма человека несколько меньше - от 1 до 3 лет. Найдена явная зависимость этой величины от структуры ПХДФ. Период полувыведения высокотоксичного ПХБ-169 из человека имеет величину порядка 10 лет.

При оральном поступлении диоксина в организм человека более 87% его всасывается в желудочно-кишечный тракт. Накапливается он преимущественно в жировой ткани, коже и печени. Ниже приведены данные по эффективности накопления диоксина в органах, тканях и выделениях человека в сравнении с кровью (даны коэффициенты распределения):

жировая ткань	300
кожа	30
печень	25
грудное молоко	13
стенки кишечника	10
органы с интенсивным кровообращением (мозг, селезенка, щитовидная железа)	10
почки	7
мышцы	4
кровь	1
фекалии	0,6
желчь	0,5
плацента и кровь плода	0,1
моча	0,00005

Помимо способности накапливаться в неживой природе и живых организмах, диоксины, как уже отмечалось, обладают удивительной химической устойчивостью. Они стабильны и в сильнокислых, и в щелочных средах, устойчивы к окислению. Период полураспада в почве для них составляет порядка 10 лет. В воде и донных отложениях он составляет намного меньшую величину - порядка 2 лет. Фотолитическое разложение диоксина и его аналогов происходит в природе достаточно медленно. В воздухе в газообразном состоянии диоксины могут разлагаться под действием УФ-излучения Солнца, но в таком состоянии в природе диоксины практически не встречаются. Адсорбированные твердыми частицами диоксины гораздо стабильнее: частицы могут содержать соединения, ингибирующие фотолиз или попросту экранирующие диоксины. В почве же фотолиз протекает лишь в верхнем слое (толщиной всего около 3 мм) с периодом полуразложения больше 1 года, но ниже этого слоя концентрация диоксинов остается практически неизменной.