Свинец как источник загрязнения
Свинец как источник загрязнения
Введение
Впервые широкое применение свинец получил при изготовлении водопроводных труб. Один из наиболее мягких металлов, хорошо прокатывающийся в листы, свинец уже в древности использовался для устройства водопроводных труб.
Трубы римского водопровода, выстроенного рабами, были свинцовыми. Очевидно, поэтому такой короткой и была средняя продолжительность жизни римлян. Все растворимые соединения свинца являются ядовитыми. На устойчивость свинца к воде оказывает большое влияние содержащийся в ней углекислый газ. При малых количествах он образует на поверхности свинца соединение, не растворимое в воде (углекислый свинец), и тем способствует устойчивости свинца. Если же содержание углекислого газа в воде сравнительно велико, а так именно было с водой, питавшей древний Рим, то углекислый газ, реагируя со свинцом, образует кислый углекислый свинец, который хорошо растворяется в воде. Поступая в организм в малых порциях, свинец задерживается в нем и, постепенно замещая кальций, входящий в состав костей, вызывает хроническое отравление.
В настоящее время можно перечислить очень много областей применения свинца: производство аккумуляторов, освинцовка внутренней поверхности химической аппаратуры, трубы для перекачки кислот, сточные трубы химических лабораторий, военная техника, производство электрических кабелей и т.д. - все это требует много чистого свинца. Металлический свинец также ко всему прочему - очень хорошая защита от всех видов радиоактивного излучения и рентгеновских лучей.
Максимальное содержание свинца в воздухе на промышленных предприятиях не должно превышать 0,00001 мг на литр.
Еще десять лет назад одной из наиболее важных проблем для России было снижение свинцового загрязнения окружающей среды за счет перехода на использование неэтилированного бензина.
Опыт многих стран свидетельствует, что решение этой проблемы позволяет улучшить экологическую обстановку в городах в целом, повысить эффективность работы автомобилей, но главное - сохранить здоровье будущим поколениям.
В США были проведены крупные исследования, которые доказали вред свинца и позволили установить биологическую ПДК (предельно допустимая концентрация) этого вещества, т. е. тот норматив свинца в крови детей, при котором уже возможны изменения их психоневрологического статуса.
Свинец является одним из наиболее токсичных металлов и включен в списки приоритетных загрязнителей рядом международных организаций, в том числе ВОЗ, ЮНЕП, Американским агентством по контролю за токсичными веществами и заболеваниями (CDC), и другими аналогичных государственными организациями в различных странах.
1. Источники загрязнения
1.1. Стационарные источники
Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями предприятиями металлургической промышленности определяется спецификой их производственной деятельности:
непосредственное производство свинца и его соединений;
попутное извлечение свинца из других видов сырья, содержащих свинец в виде примеси;
очистка получаемой продукции от примеси свинца и т.д.
Хотя в ряде развитых стран мира наличие в рудном сырье и скрапе свинца создает серьезные экологические проблемы в доменном, мартеновском и электроплавильном переделах, 99,86% выбрасываемого в атмосферу свинца приходится на долю 11 из 39 предприятий цветной металлургии, в том числе около 94% этого металла выбрасывают 5 предприятий: Среднеуральский медеплавильный завод (291 т/год); АО "Святогор" - Красноуральский медеплавильный комбинат (170 т/год); Кировградский медеплавильный комбинат (114 т/год); АО "Дальполиметалл" (28 т/год); завод "Электроцинк" (16 т/год).
Анализ источников выброса свинца показал:
- 57% свинца выбрасывается в атмосферу с большими объемами запыленных газов отражательной плавки медного (свинецсодержащего) сырья, которые на всех заводах, использующих эту технологию, направляют в дымовые трубы без пылеочистки;
- 37% свинца выбрасывается с конвертерными газами из-за отсутствия или недостаточности степени очистки их от богатой по содержанию свинца возгонной пыли;
- существенным фактором является недостаточная эффективность существующих на предприятиях цветной металлургии средств пылеулавливания.
Производство аккумуляторов в машиностроении использует половину потребляемого в стране свинца. По данным на 1995 год суммарные выбросы в атмосферу 7 аккумуляторных заводов России, объединенных в АО "Электрозаряд", составили ориентировочно 38,2 т в пересчете на свинец; суммарные сбросы в водные объекты (через канализацию) - 35,3 т.
С переходом на применение в производстве кабелей пластмассовых материалов для оболочек произошло снижение потребления свинца и его сплавов кабельными заводами. Особенности применяемой технологии таковы, что выбросы свинца незначительны.
В топливно-энергетическом комплексе загрязнение окружающей среды свинцом было обусловлено производством этилированных бензинов и сжиганием топлива (прежде всего угля). С 1 июля 2003 законодательством наложен запрет на производство этилированных бензинов.
Содержание свинца в этилированных бензинах колеблется от 0,15 до 0,37 г/л, в то время как неэтилированные бензины содержат свинец в концентрации до 0,01 г/л. (связано это с технологиями производства и транспортировки).
Еще в 1990 г. Всего 6 заводов производили неэтилированный бензин. Постепенно доля производства неэтилированных бензинов возрастала. В 1992г. доля производства неэтилированных бензинов составила 26,8%, в 1996 г. - 51,2% и уже в 1999 – 99%.
Расчеты, сделанные на основании официальных статистических данных о потреблении топлива субъектами Российской Федерации показывают, что при сжигании органического топлива (уголь, мазут, природный газ) в атмосферу России ежегодно поступает примерно 400 т свинца.
Выбросы и сбросы соединений свинца в химическом комплексе связаны с производством пигментов, сиккативов, специальных стекол, смазок, антидетонационных присадок к автомобильным бензинам, полимеризацией пластмасс и др.
В лакокрасочном производстве по-прежнему (в последнее время во все меньших количествах) используют свинцовые пигменты. Пигменты, содержащие свинец, входят и в состав антикоррозийных покрытий, имеющих главным образом защитное, а не декоративное значение.
В целом ежегодные выбросы в атмосферу соединений свинца предприятиями лакокрасочной промышленности составляют около 20 т. Эта цифра является оценочной, но сам порядок величины заслуживает того, чтобы провести детальную инвентаризацию использования и потерь соединений свинца в этой подотрасли.
Выбросы свинца стекольными предприятиями в целом по России оцениваются величиной порядка 100-200 т/год. Производство хрустальной посуды, оптического стекла типа "тяжелый флинт", деталей кинескопов, специальных свинцовых стекол для спайки с металлами и другими стеклами следует рассматривать как источники загрязнения окружающей среды, в первую очередь атмосферного воздуха, соединениями свинца. Потери свинца на таких предприятиях составляют 2-8% от массы вовлеченного в технологический процесс элемента. Концентрация свинца в отходящих газах при варке малосвинцового стекла составляет до 600 мг/м3.
В производство консервов (использование свинецсодержащих припоев при изготовлении жестяных банок) по приближенным оценкам на 1988 г. было вовлечено от 100 до 200 т свинца. Несмотря на сокращение производства консервированных продуктов, масса ежегодно поступающего в твердые бытовые отходы свинца в настоящее время может составлять десятки тонн. Еще большую опасность представляет возможность попадания свинца, содержащегося в припое, в продукты питания при хранении консервов.
Существенными источниками загрязнения окружающей среды свинцом и его соединениями являются предприятия оборонной промышленности. Так, монтажно-паечные работы обусловливают эмиссию свинца и его неорганических соединений в приземный слой атмосферы в целом по России в объеме 1 т/год. Лакокрасочные, пропиточные, эмалировочные работы и работы с применением компаундов1 обусловливают эмиссию свинца и его неорганических соединений до 150 т/год без учета составов с высоким удельным содержанием свинца, но имеющих ограниченное применение. Поступление свинца в окружающую среду происходит также при производстве свинецсодержащих боеприпасов, нанесении свинцовых покрытий и других специальных работах.
Полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) представляют собой мощные площадные источники загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, в том числе свинцом.
К собственно бытовым источникам поступления свинца в ТБО следует отнести отработанные свинцовые аккумуляторные батареи, потерявшие потребительские свойства провода и кабели, лакокрасочные покрытия (особенно выпущенные в прошлые десятилетия), изделия из хрусталя, свинцовых стекол, глазированную керамику, паяные изделия, в том числе и консервные жестяные банки, некоторые резиновые изделия. В продуктах мусоропереработки содержание свинца превышает таковое в земной коре от сотен до тысяч раз.
По экспертным оценкам на свалках, транспортных площадках и других местах по всей территории России в настоящее время находится до 1 млн. т свинца в отработанных аккумуляторах. При существующем положении с их переработкой эта величина возрастает на 50-60 тыс. т ежегодно.
1.2. Нестационарные источники
Суммарное поступление свинца в атмосферу от автотранспорта на территории России в 1995 г. оценивается величиной около 4 тыс.т. Максимальная нагрузка свинца от выбросов автотранспорта приходится на Московскую и Самарскую области. За ними следуют Калужская, Нижегородская, Владимирская области и другие субъекты Федерации, расположенные в центральной части ЕТР и Северного Кавказа.
54% общей массы свинца поступает в атмосферу от грузового транспорта.
В ракетно-космической технике основным источником свинцового загрязнения являются пиросредства. Наибольшее применение получили пиросредства (пиропатроны, разрывные болты, трубки дистанционного типа и др.), снаряженные капсюлями-детонаторами и электродетонаторами с инициирующим составом из азида свинца и тринитрорезорцината свинца (или стифаната свинца), при срабатывании которых в числе других вредных веществ выделяется свинец в парообразном состоянии. Общая эмиссия указанных соединений свинца составляет от 250 до 500 т/год.
К нестационарным источникам поступления свинца в окружающую среду следует отнести также охотничий промысел и любительскую охоту, в частности загрязнение окружающей среды свинцовой дробью. Оценочные расчеты свидетельствуют, что в целом по России ежегодно в водно-болотные угодья попадает до 1400 т свинца.
В приложении №1 приведены сравнительные данные по источникам загрязнения окружающей среды Российской Федерации свинцом. Анализ приведенных в ней материалов свидетельствует, что несомненным лидером в загрязнении свинцом всех компонентов природной среды России является автотранспорт (примерно 70% всех выбросов в атмосферу). Следует отметить, что данные Госкомстата России существенно занижены по сравнению с другими оценками выбросов свинца промышленными стационарными источниками.
2. Влияние свинца на здоровье населения
2.1. Пути поступления свинца в организм человека
По степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, селеном, цинком, фтором и бенз(а)пиреном (ГОСТ 17.4.1.02-83).
Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Различные соединения свинца обладают разной токсичностью: малотоксичен стеарат свинца; токсичны соли неорганических кислот (хлорид свинца, сульфат свинца и др.); высокотоксичны алкилированные соединения, в частности, тетраэтилсвинец. Однако на практике, как правило, анализируется только общее содержание свинца в различных компонентах окружающей среды, продовольственном сырье и пищевых продуктах, без дифференциации на фракции и идентификации вида соединений.
В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания (от 40 до 70% в разных странах и по различным возрастным группам), а также с питьевой водой, атмосферным воздухом, при курении, при случайном попадании в пищевод кусочков свинецсодержащей краски или загрязненной свинцом почвы.
С атмосферным воздухом поступает незначительное количество свинца - всего 1-2%, но при этом большая часть свинца абсорбируется в организме человека. В атмосферном воздухе большинства городов, где Росгидрометом проводится контроль за содержанием свинца, среднегодовая концентрация варьирует в пределах 0,01-0,05 мкг/м3, что значительно ниже ПДК - 0,3 мкг/мз. В таких условиях живет ориентировочно до 44 млн. горожан. Около 10 млн. человек проживает в городах с более высоким содержанием свинца - от 0,1 до 0,2 мкг/м3.
Более высокие концентрации свинца в атмосферном воздухе обнаружены при проведении специальных исследований в городах с крупными промышленными источниками эмиссии свинца - Белово, Владикавказ, Верхняя Пышма, Гусь-Хрустальный, Екатеринбург, Карабаш, Кировград, Красноуральск, Курск, Новосибирск, Ревда, Усолье-Сибирское и др. Концентрации свинца в воздухе этих городов превышают ПДК в несколько раз.
В питьевой воде различных стран мира содержание свинца изменяется в пределах 1- 60 мкг/л и в большинстве европейских стран не превышает 20 мкг/л. В России данные о содержании свинца в питьевой воде крайне немногочисленны. В московской питьевой воде его содержание варьирует в пределах 0,7-4 мкг/л. Возможно, что существует проблема загрязнения питьевых вод в районах расположения плавильных заводов или мест складирования промышленных отходов с высоким содержанием свинца.
Загрязненная свинцом почва является источником его поступления в продовольственное сырье и непосредственно в организм человека, особенно детей. Наиболее высокие концентрации свинца обнаруживаются в почве городов, где расположены предприятия по выплавке свинца, производству свинецсодержащих аккумуляторов или стекла (Белово, Владикавказ, Дальнегорск, Саранск, Рудная пристань, Свирск и ряд других).
В продовольственное сырье и пищевые продукты свинец может поступать из почвы, воды, воздуха, кормов сельскохозяйственных животных по ходу пищевой цепи. Кроме того, определенное значение имеет и возможность прямого загрязнения при производстве готовых изделий. Наиболее высокие уровни содержания свинца отмечаются в консервах в жестяной таре, рыбе свежей и мороженной, пшеничных отрубях, желатине, моллюсках и ракообразных. Высокое содержание свинца наблюдается в корнеплодах и других растительных продуктах, выращенных на землях вблизи промышленных районов и вдоль дорог.
Загрязнение продуктов в сборной жестяной банке объясняется тем, что припой, используемый при сварке швов, содержит до 60% свинца, а используемые покрытия не выдерживают "агрессивной" среды продукта.
По данным о потреблении продуктов питания в Российской Федерации, на основании материалов бюджетных обследований семей установлено, что расчетное поступление свинца в среднем на душу населения в год составляет 65,25 мг или 1,25 мг на одного чел. в неделю. В некоторых промышленных городах поступление свинца с продуктами питания несколько выше: у 10% обследуемого населения превышает величину 2 мг/чел в неделю. В суточном рационе детей в возрасте 1-3 года потребление свинца составляет 14 мкг, в возрасте 4-6 лет - 64 мкг, 7-14 лет - 68 мкг и в возрасте 14-17 лет -87 мкг. Т.е. поступление свинца с продуктами питания для детей до 7 лет изменяется в зависимости от возраста в пределах 14-68 мкг/сут.
2.2. Группы повышенного риска воздействия свинца среди населения
2.2.1. Взрослое население
В России постепенно увеличивается численность контингентов, имеющих профессиональный контакт со свинцом. По данным Российского информационно-аналитического центра Госкомсанэпиднадзора России, случаи хронической свинцовой интоксикации зафиксированы в 14 отраслях промышленности России.
Ведущими по числу случаев "сатурнизма" являются: электротехническая промышленность (производство аккумуляторов), приборостроение, полиграфия, цветная металлургия. В электротехнической промышленности, цветной металлургии и машиностроении интоксикация обусловлена превышением ПДК свинца в воздухе рабочей зоны в 20 и более раз. Высокий удельный вес свинцовых интоксикаций в полиграфии вызван использованием в типографиях отдельных районов России (Амурская, Пензенская области и др.) морально устаревшего оборудования, ручной отливки и переплавки свинцовых шрифтов, ручного набора при несовершенной приточно-вытяжной вентиляции.
По результатам официальной статистики среди профессиональных интоксикаций свинцовая занимает первое место. Среди рабочих, пострадавших от воздействия свинца, около 40% составляют женщины. Для женщин свинец представляет особую опасность, так как этот элемент обладает способностью проникать через плаценту и накапливаться в грудном молоке. ВОЗ отмечает возможность риска спонтанных абортов при концентрации свинца в крови беременных работниц 30 мкг/дл и увеличения числа хромосомных аберраций у рабочих при содержании свинца в крови свыше 80 мкг/дл.
Американские исследователи установили, что пары этилированного бензина способны привести к развитию шизофрении.
Данное исследование началось в Колумбийском университете Нью-Йорка еще в 1959 году, когда тетраэтилсвинец применялся для изготовления высокооктанового топлива и выделялся в атмосферу вместе с парами бензина или выхлопными газами. Тогда содержание этого опасного соединения измеряли у в крови беременных женщин.
Выяснилось, что среди их детей заболели шизофренией именно те, кто подвергался воздействию тетраэтилсвинца во время внутриутробного развития. Ученые связывают это с повреждением нервных клеток плода, подобным тому, что происходит при алкоголизме беременных.
Как сообщил руководитель исследования Эзра Сассер (Ezra Susser), в настоящей работе развитие шизофрении было впервые связано с каким-либо экологическим фактором. Однако, несмотря на показанную зависимость, причины этого психического заболевания до сих пор не известны.
2.2.2. Влияние свинца на здоровье детей
Основным показателем воздействия cвинца на здоровье детей является уровень его содержания в крови, причем происходит постоянный пересмотр рекомендуемого нормативного содержания cвинца в крови. Результаты ряда крупных международных и национальных проектов подтвердили, что при увеличении концентрации cвинца в крови ребенка с 10 до 20 мкг/дл происходит снижение коэффициента умственного развития (IQ).
В России исследования по определению содержания cвинца в крови детей крайне немногочисленны, но их результаты свидетельствуют о его повышенном уровне у детей, проживающих вблизи аккумуляторного завода в С.-Петербурге, металлургических заводов в городах Белово, Карабаш и Красноуральск.
Допустимый уровень содержания свинца в волосах - 8-9 мкг/г. Систематические исследования по определению накопления свинца в волосах населения проводятся в различных городах России с 1980 г.
Среди детского населения, подвергающегося воздействию повышенных концентраций свинца, наиболее высокие уровни его накопления отмечаются на территориях вблизи металлургических и аккумуляторных производств в городах Владикавказ, Курск, Карабаш, Красноуральск, Кыштым, Саратов, Челябинск, а также в зоне влияния Чернобыльской катастрофы.
Установлено значительное накопление свинца в зубах детей, проживающих в уральских городах Карабаш, Кировоград, Красноуральск, Верх-Нейвинск и Верхняя Пышма. Содержание свинца в зубах этих детей значительно выше, чем то же в США и других странах мира.
Эффекты воздействия свинца на здоровье детского населения рассмотрены по отдельным системам организма, на состояние которых этот металл оказывает наиболее выраженное влияние.
Неврологические эффекты. У маленьких детей изменения психомоторных реакций связывают с повышенным поступлением свинца в организм при облизывании пальцев рук и игрушек, побывавших на загрязненной почве. Для детей школьного возраста характерно изменение показателя IQ. Влияние свинца проявляется также в изменениях двигательной активности, координации движений, времени зрительно- и слухомоторной реакции, слухового восприятия и памяти. Эти изменения в психоневрологическом статусе ребенка возможны и в более старшем возрасте, что выражается в трудностях обучения и поступления в высшие учебные заведения.
Группой наибольшего риска в условиях России являются дети в возрасте от 6 месяцев до 3 лет, родители которых контактируют со свинцом, и дети, проживающие вблизи автомобильных магистралей.
Для маленьких детей источником поступления свинца являются также пыль, загрязненная почва и детские игрушки. Существует даже такое понятие: "Свинец - болезнь грязных рук". Вклад пылевой составляющей достигает от 45 до 75% для детей 2-летнего возраста. Ребенок усваивает до 50% поступающего свинца, причем более активно это происходит при дефиците таких минеральных веществ, как железо, кальций, цинк.
Среди детей дошкольного возраста, проживающих вблизи Саранского электролампового завода, являющегося источником загрязнения окружающей среды свинцом и ртутью, распространенность заболеваний мочевой системы в 3 раза выше, чем в контрольном районе этого же города.
Воздействие свинца вызывает определенные изменения в сердечно-сосудистой системе. Патогенез поражения сердца при действии свинца связывается с поражением митохондрий, в частности с ингибированием поглощения ионов кальция. У детей с повышенным содержанием свинца в крови (более 20 мкг/дл), проживающих вблизи аккумуляторного завода в С.-Петербурге, выявлены функциональные изменения сердечно-сосудистой системы.
Загрязнение окружающей среды свинцом оказывает влияние на состояние здоровья новорожденных. Новорожденные в городах Белово Кемеровской области и Карабаш Челябинской области имеют более низкие показатели физического развития, чем в контрольном районе. В другом городе с металлургическим производством - Владикавказе - у женщин увеличено число случаев бесплодия, самопроизвольных абортов, токсикозов, мертворождаемости и рождения детей с уродствами: дефектами развития костно-суставной системы, врожденными пороками сердца и др. Частота врожденных пороков развития выше среди детей, родители которых работают на металлургическом комбинате. В этом же городе у рабочих плавильных производств выявлено увеличение числа хромосомных аберраций.
Интегрированная биокинетическая модель поступления свинца в организм детей позволяет произвести оценки для детской популяции вероятностного распределения концентрации свинца в крови по имеющейся информации о поступлении свинца в организм различными путями. Риск рассчитывали как вероятность того, что концентрация свинца в крови детей превышает нормативные уровни, в качестве которых использовали принятые в США официальные медицинские нормативы содержания свинца в крови детей (шкала CDC), так как в России аналогичные стандарты не разработаны.
Для оценки риска проведены расчеты по обобщенным показателям содержания свинца в различных компонентах окружающей среды и пищевом рационе. При этом на основании изложенного выше материала города России (проанализировано свыше 150 городов) разделены на две основные группы:
1) с относительно низким и средним уровнем;
2) с повышенным уровнем содержания свинца в окружающей среде.
Расчеты вклада путей поступления в формируемую свинцовую нагрузку для детей, проживающих в городах России, показали преобладающую роль загрязнения продуктов питания: более 85% от общего поступления свинца в организм (табл. 1). Однако данные о загрязнении продуктов питания, используемых в рационе детей в России, весьма противоречивы. Поэтому необходим дополнительный анализ содержания свинца в продуктах питания.
Таблица 1
Пути поступления свинца в организм детей дошкольного возраста в городах России
|
Характеристика городов |
Общее поступление, мкг/сут |
Пути поступления свинца в организм, % |
|||
|
с воздухом |
с питьевой водой |
с почвой и пылью |
с продуктами питания |
||
|
Города с относительно низким и средним уровнем загрязнения |
23-33 |
0,3 |
1,5 |
11,3 |
86,9 |
|
Города с повышенным уровнем загрязнения |
24-67 |
0,7 |
2,8 |
10,7 |
85,8 |
Среднее прогнозное содержание свинца в крови детей для городов с невысоким содержанием свинца в окружающей среде близко к контрольному нормативу - 10 мкг/дл. В городах с высоким содержанием свинца в окружающей среде этот норматив может быть превышен почти вдвое.
Данные по численности детей с повышенным содержанием свинца в крови приведены в приложении № 2.
3. Совершенствование производственных технологий и способов очистки
Наиболее радикальной защитой окружающей среды от загрязнения свинцом является изменение технологии. Ниже рассмотрены основные направления снижения свинцового загрязнения окружающей среды различными отраслями промышленности.
На большинстве заводов цветной и черной металлургии реализуются мероприятия, призванные резко сократить загрязнение окружающей среды. В первую очередь это относится к замене устаревших технологий и оборудования на современные ресурсосберегающие и экологически безопасные процессы, позволяющие существенно сократить объемы отходящих газов и обеспечить, возможно, полное улавливание и утилизацию всех компонентов этих газов, включая соединения свинца.
Основным направлением реконструирования медеплавильной промышленности выбран перевод на автогенные технологии плавки с использованием обогащенного кислородом дутья, которое кроме технологических преимуществ, позволяет резко сократить объем отходящих газов. Это, в свою очередь, дает возможность практически полностью улавливать пыль и диоксид серы от основных плавильных агрегатов.
Решение проблемы эффективности пылеулавливания обеспечивается применением многоступенчатой очистки газов в технологической схеме сернокислотного производства, а в случае выброса газов без утилизации в дымовую трубу - переводом на пылеочистку в рукавных фильтрах.
Возможность обеспечения санитарных требований в нашей стране достижимо при использовании в качестве финишного аппарата пылеулавливания фильтра со струйной продувкой, оснащенного специальной тканью двойного переплетения. Исходя из достигнутого уровня остаточной запыленности, соответствующего мировому и определяемого разрешающей возможностью современной техники, следует вывод, что для сокращения выбросов в атмосферу промышленными предприятиями генеральным направлением остается внедрение новых прогрессивных технологий, обеспечивающих минимальные объемы отходящих газов.
Экологическое оздоровление аккумуляторной промышленности России немыслимо без технического перевооружения всего технологического цикла производства с применением новейших достижений, как в технологии, так и в конструкции оборудования, в том числе и очистке производственных выбросов из рабочих зон.
Для уменьшения выбросов свинца в воздух и сбросов в водные объекты необходимо провести техническое перевооружение аккумуляторных заводов с изменением технологии и применением нового оборудования с встроенной системой очистки выбросов в воздух и отсутствием стоков (оборотное водоснабжение). Для этой цели требуется закупить импортное оборудование (отечественное не производится) на сумму порядка 100 млн. долл.
В целях уменьшения свинцового загрязнения целесообразно применять в автомобилях емкостные накопители энергии (так называемый "конденсаторный пуск двигателя") совместно с аккумулятором небольшой емкости. Целесообразно также внедрять новейшие достижения в области разработки аккумуляторных батарей на основе электрохимической системы никель-цинк.
Требованиям экологической безопасности при минимальных капиталовложениях и энергозатратах отвечает безотходная технология переработки аккумуляторного лома с применением гидрометаллургических, электрохимических и низкотемпературных (600-7000 С) металлургических переделов.
В производстве декоративных красок можно вполне отказаться от использования свинцовых пигментов, заменив их ферритами, титанатами, алюминатами.
В России активно ведутся в инициативном порядке работы по воплощению идеи использования стальной дроби в охотничьих патронах во избежание загрязнения окружающей среды в процессе охотничьего промысла и любительской охоты. Для этого необходимо предусмотреть защиту ружейного ствола от стальной дроби, разработать новые типы гильзы и пороха для размещения большего по объему стального снаряда.
В области переработки промышленных и бытовых отходов для снижения загрязнения окружающей среды и решения проблемы циркуляции свободного свинца необходимо, прежде всего, упорядочить систему сбора и переработки вторичного свинцового сырья (в первую очередь амортизированных аккумуляторов) путем создания региональных специализированных организаций. При этом важно обеспечить контроль за загрязнением окружающей среды в регионах сосредоточения транспортных и промышленных пользователей свинецсодержащего оборудования.
Целесообразно разработать нормативы, учет и отчетность по сдаче вторичного свинцового сырья, исходящие из сроков эксплуатации свинецсодержащего оборудования и аккумуляторов.
Технико-экономический анализ создания новых производственных мощностей по полному циклу на новых и реконструируемых (перепрофилируемых) предприятиях показал несомненное преимущество последних, т. к. наличие зданий, сооружений, транспортных связей, очистных установок во многих случаях может снизить капитальные затраты в 3-5 раз.
Технико-экономические расчеты реконструкции ряда российских предприятий на переработку вторичного свинца показывают, что в зависимости от масштаба производства (от 15 до 30 тыс. т товарной свинцовой продукции) объемы инвестиций составят от 9 до 15 млн. долл. США с окупаемостью от 1,7 до 3,0 лет. Однако, если создается комплекс, включающий сбор, переработку вторичного свинца и выпуск товарной продукции с использованием свинца и его сплавов (аккумуляторы, кабельная продукция), то даже при вложении средств на реконструкцию, например аккумуляторного производства с доведением выпускаемых батарей до конкурентоспособного качества, окупаемость не превысит 1,0-1,5 лет. При этом следует иметь в виду, что стоимость свинца в изделии в 2-3 раза выше, чем товарного свинца и его сплавов.
Исходя из сказанного, решение проблемы предотвращения загрязнения окружающей среды на территории России одновременно с обеспечением народного хозяйства страны свинцовой продукцией является задачей государственной важности и независимо от источников финансирования реализуемых мероприятий должно быть под контролем Правительства Российской Федерации.
Сокращение выбросов свинца в атмосферу от автомобильного транспорта может быть обеспечено за счет реализации мероприятий по нескольким направлениям:
Повышение топливной экономичности (энергоэффективности) вновь производимых автотранспортных средств. По имеющимся оценкам конструктивные характеристики отечественных автомобилей определяют их более высокое (на 20-30%) топливопотребление по сравнению с зарубежными аналогами.
Изменения в конструкции автомобильных двигателей с целью замещения бензина альтернативными видами топлива (газ, спиртовые топлива, биогаз, водород и др.). Расширение использования для двигателей внутреннего сгорания автомобилей сжатого природного газа и сжиженного нефтяного газа.
Кроме указанных мероприятий снижению потребления свинецсодержащих бензинов способствуют:
- выпуск и широкое использование грузовых автомобилей различной грузоподъемности и автобусов с дизельными двигателями (например, увеличение парка дизельных грузовых автомобилей до 50% обеспечит снижение поступления свинца в окружающую среду от грузового автотранспорта на 22%);
- обеспечение контроля за качеством топлив, поступающих в продажу;
- совершенствование организации и регулирования дорожного движения, позволяющее снизить расход топлива автотранспортными средствами при их движении по улично-дорожной сети на 10-15% за счет ограничения максимальных скоростей движения, выравнивания скоростей движения в транспортном потоке, повышения равномерности движения и снижения задержек на пересечениях;
- улучшение управления перевозками, позволяющее обеспечить удовлетворение имеющихся транспортных потребностей без увеличения численности автомобилей;
- совершенствование контроля технического состояния эксплуатируемого автотранспорта, являющееся резервом снижения расхода топлива в среднем на 5-7%;
- учет транспортной составляющей в градостроительной политике; развитие системы общественного пассажирского транспорта (сокращение транспортных потребностей населения, создание компактных селитебных зон с развитой торговой и сервисной инфраструктурой, имеющих хорошую и доступную транспортную связь с центральными частями городов и промышленными зонами с использованием общественного пассажирского транспорта, предпочтительно электрифицированного);
- развитие телекоммуникационных технологий, снижающее потребность в перевозках;
- совершенствование элементов государственной политики в области управления работой транспорта (механизмы ценовой, тарифной и налоговой политики, стимулирующие производство и использование более экономичной автотранспортной техники, создающие равные условия конкуренции между различными видами транспорта, стимулирующие перераспределение части объемов автомобильных перевозок на более экологически "чистые" виды транспорта и др.).
4. Меры по реабилитации загрязненных территорий
Несмотря на наличие значительных территорий, загрязненных свинцом, работы по их реабилитации в России в настоящее время проводятся в очень ограниченных масштабах.
В зависимости от степени загрязнения территорий можно апробировать различные мероприятия.
При высокой и очень высокой степени загрязнения могут быть использованы физические методы (удаление и захоронение загрязненных слоев почв, остекловывание, разубоживание), а также созданы искусственные геохимические барьеры вокруг загрязненных участков почв, препятствующие миграции поллютанта в сопредельные среды.
При невысокой степени загрязнения территории свинцом могут быть использованы различные химические (известкование кислых почв, внесение минеральных или органических удобрений в отдельности или совместно, использование цеолитов, гумусовых препаратов и других поглотителей для снижения подвижности свинца в почве) и биологические приемы (выращивание растений, слабо реагирующих на избыток свинца в почве и не накапливающих его в количествах, токсичных для животных и человека; извлечение свинца из почв с помощью микроорганизмов; культивирование растений, способных аккумулировать свинец в больших количествах с последующим их удалением с территории, переработкой или захоронением) или их сочетание.
Заключение
Анализ источников свинцового загрязнения, степени загрязнения окружающей среды свинцом, влияния этого загрязнения на здоровье населения страны и возможных путей его сокращения и устранения негативных последствий позволяет наметить следующую систему мероприятий по решению рассматриваемой проблемы.
На федеральном уровне:
1. Активизировать фундаментальные и прикладные научные исследования по свинцовой проблематике в рамках утвержденных Правительством Российской Федерации федеральных целевых программ, расширить объем и тематику исследований, осуществляемых в пределах своей компетенции министерствами и ведомствами России.
2. Обеспечить привлечение отечественных и иностранных инвестиций для модернизации, строительства новых технологических установок и реконструкции, соответствующих металлургических, химических и машиностроительных предприятий.
3. Организовать систему комплексного экологического мониторинга за содержанием свинца в различных компонентах окружающей среды, особенно в городах с крупными источниками выбросов свинца.
4. Разработать систему мероприятий по утилизации вторичного свинцового сырья, предусматривающую, в частности, упорядочение сбора и переработки амортизированных аккумуляторов.
5. Разработать мероприятия по переходу на более современные технологии производства консервированных пищевых продуктов, предусматривающие, в частности, выведение из использования сборной жестяной банки со свинецсодержащими припоями.
6. Разработать и реализовать необходимые мероприятия по замене свинцовой дроби на стальную в охотничьих патронах.
7. Внедрить двухступенчатую систему медико-биологического мониторинга населения, включающую определение свинца в волосах при массовом обследовании и в крови (для групп повышенного риска).
8. Организовать проведение лечебно-профилактических мероприятий по снижению воздействия свинцового загрязнения на состояние здоровья детского населения, особенно в городах с крупными источниками выбросов свинца в окружающую среду.
9. Разработать федеральный список загрязненных свинцом территорий, наиболее опасных для здоровья населения, а также реестр стационарных источников загрязнения окружающей среды свинцом.
10. Разработать предложения по организации на базе существующих лабораторий методических аналитических центров по определению свинца в объектах окружающей среды и биосубстратах.
11. Подготовить предложения по организации системы информирования населения о свинцовом загрязнении окружающей среды, предусматривающие подготовку информационных изданий об опасности воздействия свинца на здоровье, мерах личной профилактики, а также мероприятия по обязательному информированию населения о наличии свинца в товарах.
На уровне субъектов Российской Федерации и местном уровне:
Создание сети специализированных предприятий по сбору и переработке производственных и бытовых свинецсодержащих отходов.
Реабилитацию загрязненных свинцом территорий.
Проведение комплекса мероприятий, направленных на предупреждение неблагоприятного воздействия свинца на здоровье населения (для регионов с высоким уровнем свинцового загрязнения).
Разработку и реализацию мер экономического стимулирования.
Мероприятия по рациональной организации дорожного движения.
Усиление контроля технического состояния эксплуатируемого автотранспорта.
Улучшение управления перевозками, развитие общественного пассажирского электрифицированного транспорта.
Осуществление градостроительной политики, направленной на сокращение транспортных потребностей населения.
Органам исполнительной власти субъектов Российской Федерации в регионах расположения крупных источников свинцового загрязнения, территориальным природоохранным органам совместно с научными учреждениями и заинтересованными предприятиями необходимо сформировать специальные научно-технические программы по предотвращению свинцового загрязнения окружающей среды.
На уровне промышленных предприятий, связанных с загрязнением окружающей среды свинцом, необходимо решение следующих вопросов:
Изменение технологии производства свинца и его сплавов, меди цинка и других металлов (повсеместное применение электропечей, бесфлюсовая плавка), усовершенствование санитарно-технических устройств.
Создание мощностей по переработке вторичного свинцового сырья.
Внедрение передовых технологических процессов
Отказ от использования свинцовых пигментов в производстве декоративных красок, замена их ферритами, титанатами, алюминатами. В этом отношении необходимой мерой является организация строгого экологического контроля (как государственного, так и производственного).
Проведение технического перевооружения аккумуляторных заводов с применением, в частности, оборудования со встроенной системой очистки выбросов в воздух и отсутствием стоков (оборотное водоснабжение).
Дооборудование автотранспортных средств с целью замещения этилированного бензина альтернативными видами топлива (природный и сжиженный нефтяной газ, спиртовые топлива, биогаз, водород и др.) и электроэнергией.
Повышение топливной экономичности (энергоэффективности) производимых отечественных автотранспортных средств, имеющих более высокое (на 20-30%) топливопотребление по сравнению с зарубежными аналогами.
В решении проблем свинцового загрязнения окружающей среды существенную роль может сыграть общественное экологическое движение страны. Неправительственные организации могли бы более активно участвовать в формировании национальной политики по предотвращению свинцового загрязнения окружающей среды, реализовывать контрольные функции в процессе выполнения природоохранных программ, обмениваться соответствующей информацией с общественными организациями других стран.
Общественные организации могли бы также осуществлять функции информирования населения по проблемам свинцовой опасности, проводить независимую экспертизу по свинцовому загрязнению окружающей среды.
От того, насколько полно неправительственные организации выполнят эти функции в ближайшем будущем, во многом определится судьба рассмотренных здесь рекомендаций по предотвращению свинцового загрязнения окружающей среды России.
Приложение № 1
Приложение № 2
Список литературы
Ливанов П. А., Соболев М. Б., Ревич Б. А. Свинцовая опасность и здоровье населения. // Рос. Сем. Врач. 1999, № 2
Корбанова А. И., Сорокина Н. С., Молодкина Н. Н. и соавт. Свинец и его действие на организм. // Мед. труда и пром. экология. 2001, № 5
Изомеров И. Ф. К проблеме воздействия свинца на организм человека. // Мед. труда и пром. экология. 1998, № 2
Энгельс З., Новак А. По следам элементов. // «Металлургия». Москва, 1983.
“Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Свердловской области”, Свердловск, 1997 год.
http://www.wms.ru/information/mendeleev/svnc.php
http://psdoc.strana.de/nushda/plumbum.html
(Газета "АиФ Здоровье", # 41 (478) от 09.10.2003)
http://www.rau.su/observer/N05_96/5_11.HTM
http://www.mednovosti.ru/news/2004/02/16/schizo/
http://www.kadis.ru/daily/index.html?id=6880
http://www.avias.com/news/2003/02/11/45595.html
http://www.chembz.ru/news.4894.html
http://www.eco.nw.ru/lib/data/06/1/120106.htm
http://bio.1september.ru/2001/44/5.htm
http://forstudent.msk.ru/3/29600.htm
1 Компаунды - композиции на основе различных полимеров или мономеров, предназначенные для заливки или пропитки токопроводящих схем и деталей с целью их изоляции в электро- и радиоаппаратуре.