نظرًا لأن صناعة اللب والورق هي مستهلك كبير للموارد الطبيعية (مثل الخشب والماء والطاقة) ، يمكن أن تكون مساهماً رئيسياً في مشاكل تلوث المياه والهواء والتربة وقد خضعت لقدر كبير من التدقيق في السنوات الأخيرة. يبدو أن هذا القلق له ما يبرره ، بالنظر إلى كمية ملوثات المياه المتولدة لكل طن من اللب (على سبيل المثال ، 55 كجم من الأكسجين البيولوجي ، و 70 كجم من المواد الصلبة العالقة ، وما يصل إلى 8 كجم من مركبات الكلور العضوي) وكمية اللب المنتج عالميًا على أساس سنوي (حوالي 180 مليون طن في عام 1994). بالإضافة إلى ذلك ، يتم إعادة تدوير حوالي 35٪ فقط من الورق المستخدم ، وتعتبر نفايات الورق مساهماً رئيسياً في إجمالي النفايات الصلبة في جميع أنحاء العالم (حوالي 150 مليون من 500 مليون طن سنويًا).

تاريخيًا ، لم يتم أخذ مكافحة التلوث في الاعتبار عند تصميم مصانع اللب والورق. تم تطوير العديد من العمليات المستخدمة في الصناعة مع القليل من الاهتمام لتقليل حجم النفايات السائلة وتركيز الملوثات. منذ السبعينيات ، أصبحت تقنيات الحد من التلوث مكونات متكاملة لتصميم المطحنة في أوروبا وأمريكا الشمالية وأجزاء أخرى من العالم. يوضح الشكل 1970 الاتجاهات خلال الفترة من 1 إلى 1980 في مصانع اللب والورق الكندية استجابة لبعض هذه المخاوف البيئية: زيادة استخدام نفايات الخشب والورق القابل لإعادة التدوير كمصادر للألياف ؛ وخفض الطلب على الأكسجين والمواد العضوية المكلورة في مياه الصرف الصحي.

الشكل 1. المؤشرات البيئية في مصانع اللب والورق الكندية ، 1980 إلى 1994 ، توضح استخدام نفايات الخشب والورق القابل لإعادة التدوير في الإنتاج ، والطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) ومركبات الكلور العضوي (AOX) في مياه الصرف الصحي.

تناقش هذه المقالة القضايا البيئية الرئيسية المرتبطة بعملية اللب والورق ، وتحدد مصادر التلوث داخل العملية وتصف بإيجاز تقنيات التحكم ، بما في ذلك المعالجة الخارجية والتعديلات داخل المصنع. يتم تناول القضايا الناشئة عن نفايات الخشب ومبيدات الفطريات المضادة للقاذورات بمزيد من التفصيل في الفصل خشب.

قضايا تلوث الهواء

تسببت الانبعاثات الهوائية لمركبات الكبريت المؤكسدة من مصانع اللب والورق في إلحاق الضرر بالنباتات ، كما أدت انبعاثات مركبات الكبريت المخفضة إلى ظهور شكاوى حول روائح "البيض الفاسد". أظهرت الدراسات التي أجريت بين سكان مجتمعات مطاحن اللب ، وخاصة الأطفال ، آثارًا تنفسية مرتبطة بانبعاثات الجسيمات وتهيج الغشاء المخاطي والصداع الذي يُعتقد أنه مرتبط بانخفاض مركبات الكبريت. من بين عمليات فصل الألياف ، تعتبر الطرق الكيميائية ، ولا سيما عملية فصل الألياف بطريقة كرافت.

تنبعث أكاسيد الكبريت بأعلى معدلات من عمليات الكبريتات ، خاصة تلك التي تستخدم قواعد الكالسيوم أو المغنيسيوم. تشمل المصادر الرئيسية ضربات الهاضم ، والمبخرات ، وتحضير السوائل ، مع عمليات الغسيل والغربلة والاستعادة التي تساهم بكميات أقل. تعتبر أفران استرجاع الكرافت أيضًا مصدرًا لثاني أكسيد الكبريت ، مثلها مثل غلايات الطاقة التي تستخدم الفحم أو الزيت عالي الكبريت كوقود.

ترتبط مركبات الكبريت المختزلة ، بما في ذلك كبريتيد الهيدروجين ، وميثيل مركابتان ، وثنائي ميثيل كبريتيد وثنائي ميثيل ثاني كبريتيد ، بشكل حصري تقريبًا باستخراج اللب بطريقة كرافت ، وتعطي هذه المطاحن رائحتها المميزة. تشمل المصادر الرئيسية فرن الاستعادة ، وضربة الهاضم ، وصمامات تنفيس الهاضم ، وفتحات الغسالة ، على الرغم من أن المبخرات ، وخزانات الصهر ، والمزالق ، وقمائن الجير ، ومياه الصرف قد تساهم أيضًا. تستخدم بعض عمليات الكبريتات بيئات مختزلة في أفران الاستعادة الخاصة بها وقد تكون مصاحبة لمشكلات انخفاض رائحة الكبريت.

من الأفضل التحكم في غازات الكبريت المنبعثة من غلاية الاسترجاع عن طريق تقليل الانبعاثات عند المصدر. تشمل الضوابط أكسدة السائل الأسود ، وتقليل كبريتات المحلول ، وغلايات الاستعادة منخفضة الرائحة ، والتشغيل السليم لفرن الاستعادة. يمكن جمع غازات الكبريت الناتجة عن النفخ من الهاضم وصمامات تنفيس الهاضم وتبخر السوائل وحرقها - على سبيل المثال ، في فرن الجير. يمكن تجميع غازات مداخن الاحتراق باستخدام أجهزة غسل الغاز.

يتم إنتاج أكاسيد النيتروجين كمنتجات ذات درجة حرارة عالية للاحتراق ، وقد تنشأ في أي مطحنة مزودة بغلاية استرداد أو غلاية كهربائية أو فرن الجير ، اعتمادًا على ظروف التشغيل. يمكن التحكم في تكوين أكاسيد النيتروجين عن طريق تنظيم درجات الحرارة ونسب وقود الهواء ووقت المكوث في منطقة الاحتراق. تعتبر المركبات الغازية الأخرى من العوامل المساهمة البسيطة في تلوث الهواء في المطاحن (على سبيل المثال ، أول أكسيد الكربون من الاحتراق غير الكامل ، والكلوروفورم من عمليات التبييض ، والمواد العضوية المتطايرة من تخفيف الهضم وتبخر السائل).

تنشأ الجسيمات بشكل أساسي من عمليات الاحتراق ، على الرغم من أن خزانات إذابة الصهر يمكن أن تكون أيضًا مصدرًا ثانويًا. أكثر من 50٪ من جسيمات مطحنة اللب تكون ناعمة جدًا (قطرها أقل من 1 ميكرومتر). تشتمل هذه المادة الدقيقة على كبريتات الصوديوم (Na₂SO₄) وكربونات الصوديوم (Na₂CO₃) من أفران الاستعادة ، وأفران الجير وخزانات إذابة الصهر ، وكلوريد الصوديوم من المنتجات الثانوية المحترقة من جذوع الأشجار التي تم تخزينها في المياه المالحة. تشمل انبعاثات قمائن الجير كمية كبيرة من الجسيمات الخشنة بسبب احتباس أملاح الكالسيوم وتسامي مركبات الصوديوم. قد تشتمل الجسيمات الخشنة أيضًا على الرماد المتطاير ومنتجات الاحتراق العضوي ، خاصة من غلايات الطاقة. يمكن تحقيق الحد من تركيزات الجسيمات عن طريق تمرير غازات المداخن من خلال المرسبات الكهروستاتيكية أو أجهزة الغسل. تشمل الابتكارات الحديثة في تكنولوجيا غلايات الطاقة المحارق ذات القاعدة المميعة التي تحترق في درجات حرارة عالية جدًا ، مما يؤدي إلى تحويل أكثر كفاءة للطاقة ، ويسمح بحرق نفايات الخشب الأقل اتساقًا.

قضايا تلوث المياه

يمكن أن تتسبب المياه العادمة الملوثة من مصانع اللب والورق في موت الكائنات المائية ، وتسمح بالتراكم الأحيائي للمركبات السامة في الأسماك ، وتضعف طعم مياه الشرب في اتجاه مجرى النهر. يتم تصنيف النفايات السائلة من اللب والورق على أساس الخصائص الفيزيائية أو الكيميائية أو البيولوجية ، وأهمها محتوى المواد الصلبة ، والطلب على الأكسجين والسمية.

عادةً ما يتم تصنيف محتوى المواد الصلبة في مياه الصرف الصحي على أساس الجزء المعلق (مقابل المذاب) ، وجزء المواد الصلبة العالقة القابلة للترسيب ، وأجزاء أي منهما متطايرة. الجزء القابل للترسيب هو الأكثر رفضًا لأنه قد يشكل غطاء حمأة كثيف بالقرب من نقطة التصريف ، مما يؤدي إلى استنفاد الأكسجين المذاب في المياه المستقبلة بسرعة ويسمح بتكاثر البكتيريا اللاهوائية التي تولد الميثان والغازات الكبريتية المخفضة. على الرغم من أن المواد الصلبة غير القابلة للترسيب يتم تخفيفها عادة بالمياه المستقبلة وبالتالي فهي أقل أهمية ، إلا أنها قد تنقل المركبات العضوية السامة إلى الكائنات المائية. تشتمل المواد الصلبة المعلقة التي يتم تفريغها من مصانع اللب والورق على جزيئات اللحاء ، وألياف الخشب ، والرمل ، والحصى من مطاحن اللب الميكانيكية ، ومضافات صناعة الورق ، وفضلات الخمور ، والمنتجات الثانوية لعمليات معالجة المياه ، والخلايا الميكروبية من عمليات المعالجة الثانوية.

مشتقات الخشب المذابة في سوائل فصل الألياف ، بما في ذلك السكريات القليلة والسكريات البسيطة ومشتقات اللجنين منخفضة الوزن الجزيئي وحمض الأسيتيك وألياف السليلوز المذابة ، هي المساهمين الرئيسيين في كل من الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) والطلب الكيميائي للأكسجين (COD). تشمل المركبات السامة للكائنات المائية المواد العضوية المكلورة (AOX ؛ من التبييض ، وخاصة لب الورق كرافت) ؛ أحماض راتنجية الأحماض الدهنية غير المشبعة؛ كحول ديتيربين (خاصة من إزالة القشرة واللب الميكانيكي) ؛ juvabiones (خاصة من الكبريتات واللب الميكانيكي) ؛ منتجات تحلل اللجنين (خاصة من فصل اللب بالكبريتات) ؛ المواد العضوية الاصطناعية ، مثل المبيدات الدهنية والزيوت والشحوم ؛ والمواد الكيميائية المستخدمة في العمليات والمواد المضافة لصناعة الورق والمعادن المؤكسدة. كانت المواد العضوية المكلورة موضع قلق خاص ، لأنها شديدة السمية للكائنات البحرية وقد تتراكم بيولوجياً. هذه المجموعة من المركبات ، بما في ذلك ثنائي بنزو متعدد الكلور-p- الديوكسينات ، هي الدافع الرئيسي لتقليل استخدام الكلور في تبييض اللب.

تعتمد كمية ومصادر المواد الصلبة العالقة والطلب على الأكسجين والتصريفات السامة على العملية (الجدول 1). نظرًا لإذابة مستخلصات الأخشاب مع استخلاص المواد الكيميائية وحمض الراتينج قليلًا أو معدومًا ، فإن كلاً من الكبريتات و CTMP يولدان نفايات سائلة شديدة السمية مع ارتفاع BOD. استخدمت مصانع كرافت تاريخياً المزيد من الكلور للتبييض ، وكانت نفاياتها السائلة أكثر سمية ؛ ومع ذلك ، فإن النفايات السائلة من مصانع كرافت التي تخلصت من Cl₂ في التبييض واستخدام المعالجة الثانوية عادة ما تظهر سمية حادة قليلة إن وجدت ، وقد تم تقليل السمية تحت الحادة بشكل كبير.

الجدول 1. إجمالي المواد الصلبة العالقة والطلب الأوكسجيني البيولوجي المرتبط بالنفايات السائلة غير المعالجة (الخام) لعمليات فصل الألياف المختلفة

أصبحت المواد الصلبة المعلقة مشكلة أقل لأن معظم المطاحن تستخدم التوضيح الأولي (على سبيل المثال ، ترسيب الجاذبية أو تعويم الهواء المذاب) ، والذي يزيل 80 إلى 95٪ من المواد الصلبة القابلة للترسيب. تُستخدم تقنيات معالجة مياه الصرف الثانوية مثل البحيرات الهوائية وأنظمة الحمأة المنشطة والترشيح البيولوجي لتقليل BOD و COD والمواد العضوية المكلورة في النفايات السائلة.

تشمل تعديلات العمليات داخل المصنع لتقليل المواد الصلبة القابلة للترسيب ، والأكسجين البيولوجي والسمية ، إزالة القشرة الجافة ونقل جذوع الأشجار ، وفحص الشرائح المحسّن للسماح بالطهي المنتظم ، وإزالة اللجنين الممتد أثناء فصل اللب ، والتغييرات في عمليات الاستعادة الكيميائية للهضم ، وتقنيات التبييض البديلة ، وغسل اللب عالي الكفاءة ، استعادة الألياف من المياه البيضاء واحتواء الانسكاب المحسن. ومع ذلك ، فإن اضطرابات العملية (خاصة إذا أدت إلى الصرف الصحي المتعمد للسوائل) والتغييرات التشغيلية (خاصة استخدام الأخشاب غير المعتادة مع نسبة أعلى من المواد الاستخراجية) قد تتسبب في حدوث اختراقات دورية في السمية.

استراتيجية مكافحة التلوث الحديثة نسبيًا للقضاء على تلوث المياه تمامًا هي مفهوم "الطاحونة المغلقة". تعد هذه المطاحن بديلاً جذابًا في المواقع التي تفتقر إلى مصادر المياه الكبيرة لتعمل كمدخلين للعمليات أو تيارات لاستقبال النفايات السائلة. تم تنفيذ الأنظمة المغلقة بنجاح في CTMP ومصانع كبريتات قاعدة الصوديوم. ما يميز المطاحن المغلقة هو أن المخلفات السائلة تتبخر ومعالجة المكثفات ثم ترشيحها ثم إعادة استخدامها. الميزات الأخرى للمطاحن المغلقة هي غرف الشاشة المغلقة ، والغسيل بالتيار المعاكس في مصنع التبييض ، وأنظمة التحكم في الملح. على الرغم من أن هذا النهج فعال في تقليل تلوث المياه ، إلا أنه لم يتضح بعد كيف سيتأثر تعرض العمال بتركيز جميع التيارات الملوثة داخل المصنع. يعد التآكل مشكلة رئيسية تواجه المطاحن التي تستخدم أنظمة مغلقة ، وتزداد تركيزات البكتيريا والسموم الداخلية في مياه المعالجة المعاد تدويرها.

المواد الصلبة المناولة

يختلف تكوين الجوامد (الحمأة) المزالة من أنظمة معالجة النفايات السائلة حسب مصدرها. تتكون المواد الصلبة من المعالجة الأولية بشكل أساسي من ألياف السليلوز. المكون الرئيسي للمواد الصلبة من المعالجة الثانوية هو الخلايا الميكروبية. إذا كانت المطحنة تستخدم عوامل التبييض المكلورة ، فقد تحتوي المواد الصلبة الأولية والثانوية على مركبات عضوية مكلورة ، وهو اعتبار مهم في تحديد مدى المعالجة المطلوبة.

قبل التخلص منها ، يتم تكثيف الحمأة في وحدات الترسيب بالجاذبية ويتم تفريغها ميكانيكيًا في أجهزة الطرد المركزي أو المرشحات الفراغية أو مكابس الحزام أو اللولب. من السهل نسبيًا إزالة المياه من الحمأة الناتجة عن المعالجة الأولية. تحتوي الحمأة الثانوية على كمية كبيرة من المياه داخل الخلايا وتوجد في مصفوفة من الوحل ؛ لذلك فهي تتطلب إضافة مواد الندف الكيميائية. بمجرد إزالة المياه بشكل كافٍ ، يتم التخلص من الحمأة في التطبيقات البرية (على سبيل المثال ، تنتشر على الأراضي الصالحة للزراعة أو الغابات ، وتستخدم كسماد أو كمكيف للتربة) أو يتم حرقها. على الرغم من أن الحرق أكثر تكلفة ويمكن أن يساهم في مشاكل تلوث الهواء ، إلا أنه قد يكون مفيدًا لأنه يمكن أن يدمر أو يقلل المواد السامة (على سبيل المثال ، المواد العضوية المكلورة) التي يمكن أن تخلق مشاكل بيئية خطيرة إذا كانت ستتسرب إلى المياه الجوفية من التطبيقات الأرضية .

يمكن توليد النفايات الصلبة في عمليات المطحنة الأخرى. يمكن استخدام الرماد من غلايات الطاقة في أسِرَّة الطرق ، كمواد بناء وكمادة مانعة للغبار. يمكن استخدام نفايات قمائن الجير لتعديل حموضة التربة وتحسين كيمياء التربة.

الرجوع

المؤسسات التعليمية مسؤولة عن ضمان توافق مرافقها وممارساتها مع تشريعات البيئة والصحة العامة وتوافقها مع معايير الرعاية المقبولة تجاه موظفيها وطلابها والمجتمع المحيط بها. لا يتم تغطية الطلاب بشكل عام بموجب تشريعات الصحة والسلامة المهنية ، ولكن يجب على المؤسسات التعليمية ممارسة الاجتهاد تجاه طلابها إلى نفس الدرجة على الأقل كما هو مطلوب بموجب التشريع المصمم لحماية العمال. بالإضافة إلى ذلك ، تتحمل المؤسسات التعليمية مسؤولية أخلاقية لتثقيف طلابها بشأن مسائل السلامة الشخصية والعامة والمهنية والبيئية التي تتعلق بهم وأنشطتهم.

الكليات والجامعات

يمكن مقارنة المؤسسات الكبيرة مثل حرم الكليات والجامعات بالبلدات الكبيرة أو المدن الصغيرة من حيث حجم السكان والمنطقة الجغرافية ونوع الخدمات الأساسية المطلوبة وتعقيد الأنشطة التي يتم تنفيذها. بالإضافة إلى مخاطر الصحة والسلامة المهنية الموجودة داخل هذه المؤسسات (يتم تناولها في الفصل الخدمات العامة والحكومية) ، هناك مجموعة واسعة من الاهتمامات الأخرى ، المتعلقة بأعداد كبيرة من السكان الذين يعيشون ويعملون ويدرسون في منطقة محددة ، والتي تحتاج إلى معالجة.

غالبًا ما تكون إدارة النفايات في الحرم الجامعي تحديًا معقدًا. تتطلب التشريعات البيئية في العديد من الولايات القضائية رقابة صارمة على انبعاثات المياه والغاز من أنشطة التدريس والبحث والخدمات. في حالات معينة ، قد تتطلب اهتمامات المجتمع الخارجية اهتمام العلاقات العامة.

يجب أن تأخذ برامج التخلص من النفايات الكيميائية والصلبة في الاعتبار الاهتمامات المهنية والبيئية وصحة المجتمع. تمتلك معظم المؤسسات الكبيرة برامج شاملة لإدارة مجموعة واسعة من النفايات المنتجة: المواد الكيميائية السامة والنظائر المشعة والرصاص والأسبستوس والنفايات الطبية الحيوية وكذلك القمامة والقمامة الرطبة ومواد البناء. تتمثل إحدى المشكلات في تنسيق برامج إدارة النفايات في الحرم الجامعي نظرًا للعدد الكبير من الأقسام المختلفة ، والتي غالبًا ما يكون لديها اتصال ضعيف مع بعضها البعض.

تختلف الكليات والجامعات عن الصناعة في كميات وأنواع النفايات الخطرة المنتجة. مختبرات الحرم الجامعي ، على سبيل المثال ، عادة ما تنتج كميات صغيرة من العديد من المواد الكيميائية الخطرة المختلفة. يمكن أن تشمل طرق التحكم في النفايات الخطرة معادلة الأحماض والقلويات ، واستعادة المذيبات على نطاق صغير عن طريق التقطير والتعبئة "المختبرية" ، حيث توضع الحاويات الصغيرة من المواد الكيميائية الخطرة المتوافقة في براميل ويفصل بينها نشارة الخشب أو مواد التعبئة الأخرى لمنع الكسر. نظرًا لأن الجامعات يمكن أن تولد كميات كبيرة من النفايات الورقية والزجاجية والمعدنية والبلاستيكية ، فيمكن عادةً تنفيذ برامج إعادة التدوير كدليل على مسؤولية المجتمع وكجزء من المهمة التعليمية.

قد يعتمد عدد قليل من المؤسسات الموجودة داخل المناطق الحضرية بشكل كبير على موارد المجتمع الخارجية للخدمات الأساسية مثل الشرطة والحماية من الحرائق والاستجابة للطوارئ. تقوم الغالبية العظمى من المؤسسات المتوسطة الحجم والأكبر بإنشاء خدمات السلامة العامة الخاصة بها لخدمة مجتمعات الحرم الجامعي الخاصة بها ، وغالبًا ما تعمل بالتعاون الوثيق مع الموارد الخارجية. في العديد من المدن الجامعية ، تعد المؤسسة أكبر رب عمل وبالتالي قد يُتوقع منها توفير الحماية للسكان الذين يدعمونها.

لم تعد الكليات والجامعات بعيدة تمامًا أو منفصلة عن المجتمعات التي توجد فيها. أصبح التعليم متاحًا بشكل أكبر لقطاع أكبر من المجتمع: النساء والطلاب الناضجين والمعاقين. إن طبيعة المؤسسات التعليمية نفسها تعرضها لخطر خاص: فئة سكانية ضعيفة حيث يتم تقييم تبادل الأفكار والآراء المختلفة ، ولكن حيث قد لا يكون مفهوم الحرية الأكاديمية دائمًا متوازنًا مع المسؤولية المهنية. في السنوات الأخيرة ، أبلغت المؤسسات التعليمية عن المزيد من أعمال العنف تجاه أفراد المجتمع التعليمي ، القادمين من المجتمع الخارجي أو الذين اندلعوا من الداخل. لم تعد أعمال العنف التي تُرتكب ضد أفراد المجتمع التعليمي أحداثًا نادرة للغاية. الجامعات هي مواقع متكررة للمظاهرات والتجمعات العامة الكبيرة والأحداث السياسية والرياضية حيث يجب مراعاة السلامة العامة والسيطرة على الحشود. يجب تقييم كفاية خدمات الأمن والسلامة العامة وخطط وقدرات الاستجابة للطوارئ والتعافي من الكوارث باستمرار وتحديثها دوريًا لتلبية احتياجات المجتمع. يجب مراعاة تحديد المخاطر وضوابطها للبرامج الرياضية والرحلات الميدانية ومجموعة متنوعة من الأنشطة الترفيهية التي ترعاها. يجب أن تكون خدمة الطوارئ الطبية متاحة حتى للأنشطة خارج الحرم الجامعي. من الأفضل إدارة السلامة الشخصية من خلال الإبلاغ عن المخاطر والبرامج التعليمية.

يجب معالجة قضايا الصحة العامة المرتبطة بالحياة الجامعية ، مثل السيطرة على الأمراض المعدية ، والصرف الصحي للخدمات الغذائية ومرافق الإقامة ، وتوفير المياه العذبة ، والهواء النظيف ، والتربة غير الملوثة. برامج التفتيش والتقييم والرقابة مطلوبة. عادة ما يكون تعليم الطلاب في هذا الصدد مسؤولية موظفي خدمة الطلاب ، ولكن غالبًا ما يشارك متخصصو الصحة والسلامة المهنية. يعد التثقيف بشأن الأمراض المنقولة جنسيًا وتعاطي المخدرات والكحول ومسببات الأمراض المنقولة بالدم والإجهاد والأمراض العقلية أمرًا مهمًا بشكل خاص في مجتمع الحرم الجامعي ، حيث قد يزيد السلوك المحفوف بالمخاطر من احتمالية التعرض للمخاطر المرتبطة به. يجب أن تكون الخدمات الطبية والنفسية متوفرة.

المدارس الابتدائية والثانوية

المدارس الابتدائية لديها العديد من نفس قضايا البيئة والصحة العامة مثل الكليات والجامعات ، فقط على نطاق أصغر. في كثير من الأحيان ، ومع ذلك ، لا تملك المدارس والمناطق التعليمية برامج فعالة لإدارة النفايات. من المشاكل الخطيرة التي تواجه العديد من المدارس التخلص من مادة الإيثر المتفجرة وحمض البيكريك التي تم تخزينها في المعامل المدرسية لسنوات عديدة (National Research Council 1993). وقد تسببت محاولات التخلص من هذه المواد من قبل أفراد غير مؤهلين في حدوث انفجارات في عدة حالات. تتمثل إحدى المشكلات في أن المناطق التعليمية يمكن أن تحتوي على العديد من المدارس مفصولة بعدة أميال. هذا يمكن أن يخلق صعوبات في مركزية برامج النفايات الخطرة من خلال الاضطرار إلى نقل النفايات الخطرة على الطرق العامة.

الرجوع

كل نشاط بشري له تأثير بيئي. يختلف حجم ونتائج كل تأثير ، وقد تم وضع قوانين بيئية لتنظيم وتقليل هذه التأثيرات.

ينطوي توليد الطاقة الكهربائية على العديد من المخاطر البيئية المحتملة والفعلية ، بما في ذلك انبعاثات الهواء وتلوث المياه والتربة (الجدول 1). كانت محطات الوقود الأحفوري مصدر قلق خاص بسبب انبعاثاتها في الهواء من أكاسيد النيتروجين (انظر "الأوزون" أدناه) وأكاسيد الكبريت ومسألة "المطر الحمضي" وثاني أكسيد الكربون (انظر "تغير المناخ العالمي" أدناه) والجسيمات ، التي تم اعتبارها مؤخرًا متورطة في مشاكل الجهاز التنفسي.

الجدول 1. المخاطر البيئية الرئيسية المحتملة لتوليد الطاقة

* يجب أن تشمل التأثيرات "المحلية" مثل ارتفاع درجة حرارة الجسم للمياه التي تستقبل تصريفات النباتات وانخفاض أعداد الأسماك بسبب التأثيرات الميكانيكية لأنظمة تناول المياه المغذية.

كانت المخاوف بشأن المحطات النووية تتعلق بالتخزين طويل الأمد للنفايات النووية ، واحتمال وقوع حوادث كارثية تشمل إطلاق الملوثات المشعة في الهواء. حادث عام 1986 في تشيرنوبيل ، في أوكرانيا ، هو مثال كلاسيكي لما يمكن أن يحدث عندما يتم اتخاذ احتياطات غير كافية مع المحطات النووية.

مع محطات الطاقة الكهرومائية ، كانت الاهتمامات الرئيسية هي ترشيح المعادن واضطراب كل من المياه وموائل الحياة البرية البرية. تمت مناقشة ذلك في مقالة "توليد الطاقة الكهرومائية" في هذا الفصل.

المجالات الكهرومغناطيسية

تتزايد الجهود البحثية المتعلقة بالمجالات الكهرومغناطيسية (EMF) في جميع أنحاء العالم منذ نشر دراسة Wertheimer and Leeper في عام 1979. واقترحت هذه الدراسة وجود ارتباط بين سرطان الأطفال وأسلاك المرافق الموجودة بالقرب من المنازل. كانت الدراسات منذ ذلك المنشور غير حاسمة ولم تؤكد السببية. في الواقع ، أشارت هذه الدراسات اللاحقة إلى المجالات التي تتطلب فهمًا أكبر وبيانات أفضل لتكون قادرًا على البدء في استخلاص استنتاجات معقولة من هذه الدراسات الوبائية. ترتبط بعض صعوبات إجراء دراسة وبائية جيدة بمشاكل التقييم (أي قياس التعرض ، وخصائص المصدر ومستويات المجالات المغناطيسية في المساكن). على الرغم من أن أحدث دراسة صادرة عن المجلس القومي للبحوث التابع للأكاديمية الوطنية للعلوم (1996) حددت أنه لا توجد أدلة كافية للنظر في المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي تهدد صحة الإنسان ، فمن المحتمل أن تظل القضية في نظر الجمهور حتى يتم تخفيف القلق المنتشر من خلال الدراسات والأبحاث المستقبلية التي لا تظهر أي تأثير.

التغيرات المناخية العالمية

على مدى السنوات القليلة الماضية ، ازداد الوعي العام بشأن تأثير البشر على المناخ العالمي. يُعتقد أن ما يقرب من نصف جميع انبعاثات الدفيئة من النشاط البشري هي ثاني أكسيد الكربون (CO₂). تم إجراء الكثير من الأبحاث حول هذه القضية على المستويين الوطني والدولي ولا يزال يتم إجراؤها. لأن عمليات المرافق تقدم مساهمات كبيرة في إطلاق ثاني أكسيد الكربون₂ إلى الغلاف الجوي ، أي وضع قواعد للسيطرة على ثاني أكسيد الكربون₂ الإصدارات لديها القدرة على التأثير على صناعة توليد الطاقة بطرق جادة. لقد خلقت اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ ، وخطة العمل الأمريكية بشأن تغير المناخ ، وقانون سياسة الطاقة لعام 1992 قوى دافعة قوية لصناعة الطاقة لفهم الكيفية التي قد يتعين عليها الاستجابة للتشريعات المستقبلية.

في الوقت الحاضر ، بعض الأمثلة على مجالات الدراسة التي تجري هي: نمذجة الانبعاثات ، وتحديد آثار تغير المناخ ، وتحديد التكاليف المرتبطة بأي خطط لإدارة تغير المناخ ، وكيف يمكن للبشر الاستفادة من تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، والتنبؤ بتغير المناخ. .

أحد الأسباب الرئيسية للقلق بشأن تغير المناخ هو الآثار السلبية المحتملة على النظم البيئية. يُعتقد أن الأنظمة التي لا تتم إدارتها هي الأكثر حساسية ولديها أعلى احتمال للتأثير الكبير على النطاق العالمي.

ملوثات الهواء الخطرة

أرسلت إدارة حماية البيئة الأمريكية (EPA) إلى الكونجرس الأمريكي تقريرًا مؤقتًا عن ملوثات الهواء الخطرة على المرافق ، والذي كان مطلوبًا بموجب تعديلات قانون الهواء النظيف لعام 1990. كان على وكالة حماية البيئة تحليل المخاطر من منشآت توليد الكهرباء بالبخار التي تعمل بالوقود الأحفوري. وخلصت وكالة حماية البيئة إلى أن هذه الإطلاقات لا تشكل خطراً على الصحة العامة. وقد أخر التقرير استنتاجات بشأن الزئبق في انتظار دراسات إضافية. تشير دراسة شاملة لمعهد أبحاث الطاقة الكهربائية (EPRI) لمحطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري إلى أن أكثر من 99.5٪ من محطات الطاقة الأحفورية لا تسفر عن مخاطر الإصابة بالسرطان أعلى من عتبة 1 في مليون (Lamarre 1). يقارن هذا مع المخاطر الناجمة عن جميع مصادر الانبعاثات ، والتي تم الإبلاغ عن أنها كانت عالية تصل إلى 1995 حالة في السنة.

الأوزون

يعد خفض مستويات الأوزون في الهواء مصدر قلق كبير في العديد من البلدان. أكاسيد النيتروجين (NO_x) والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) تنتج الأوزون. لأن محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري تساهم بمكون كبير من إجمالي أكسيد النيتروجين في العالم_x الانبعاثات ، يمكنهم توقع تدابير رقابة أكثر صرامة حيث تقوم البلدان بتشديد المعايير البيئية. سيستمر هذا حتى يتم تحديد مدخلات نماذج الشبكة الكيميائية الضوئية المستخدمة لنمذجة انتقال الأوزون التروبوسفير بدقة أكبر.

علاجات الموقع

يتعين على المرافق أن تتعامل مع التكاليف المحتملة لمعالجة موقع محطة الغاز المصنعة (MGP). تم إنشاء المواقع في الأصل من خلال إنتاج الغاز من الفحم أو فحم الكوك أو النفط ، مما أدى إلى التخلص في الموقع من قطران الفحم والمنتجات الثانوية الأخرى في البحيرات الكبيرة أو البرك ، أو في استخدام خارج الموقع للتخلص من الأرض. مواقع التخلص من هذا النوع لديها القدرة على تلويث المياه الجوفية والتربة. إن تحديد مدى تلوث المياه الجوفية والتربة في هذه المواقع ووسائل التخفيف منه بطريقة فعالة من حيث التكلفة سيبقي هذه المشكلة دون حل لبعض الوقت.

الرجوع

مقتبس من برنامج الأمم المتحدة للبيئة ومعهد الدراسات الدولية 1997 ومقال غير منشور بقلم جيري شبيغل.

نظرًا للحجم الهائل لعملياتها وتعقيدها واستخدامها المكثف للطاقة والمواد الخام ، فإن صناعة الحديد والصلب ، مثل الصناعات "الثقيلة" الأخرى ، لديها القدرة على إحداث تأثير كبير على البيئة وسكان المجتمعات المجاورة . يلخص الشكل 1 الملوثات والنفايات الناتجة عن عمليات الإنتاج الرئيسية. وهي تتألف من ثلاث فئات أساسية: ملوثات الهواء ، وملوثات مياه الصرف الصحي والنفايات الصلبة.

الشكل 1. مخطط تدفق الملوثات والنفايات الناتجة عن عمليات مختلفة

تاريخيًا ، ركزت التحقيقات المتعلقة بتأثير صناعة الحديد والصلب على الصحة العامة على الآثار الموضعية في المناطق المحلية المكتظة بالسكان التي يتركز فيها إنتاج الصلب ، وخاصة في مناطق محددة حيث شهدت نوبات تلوث الهواء الحادة ، مثل وديان دونورا وميوز ، والمثلث بين بولندا وتشيكوسلوفاكيا السابقة وجمهورية ألمانيا الديمقراطية السابقة (منظمة الصحة العالمية 1992).

ملوثات الهواء

لطالما كانت ملوثات الهواء الناتجة عن عمليات صناعة الحديد والصلب مصدر قلق بيئي على مر التاريخ. وتشمل هذه الملوثات المواد الغازية مثل أكاسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك ، كانت الجسيمات مثل السخام والغبار ، والتي قد تحتوي على أكاسيد الحديد ، هي محور الضوابط. كانت الانبعاثات من أفران فحم الكوك ومن مصانع المنتجات الثانوية لأفران فحم الكوك مصدر قلق ، لكن التحسينات المستمرة في تكنولوجيا صناعة الفولاذ والتحكم في الانبعاثات خلال العقدين الماضيين ، إلى جانب اللوائح الحكومية الأكثر صرامة ، قللت بشكل كبير من هذه الانبعاثات في أمريكا الشمالية وأوروبا الغربية واليابان. تم تقدير إجمالي تكاليف مكافحة التلوث ، والتي يتعلق أكثر من نصفها بانبعاثات الهواء ، بما يتراوح بين 1 و 3٪ من إجمالي تكاليف الإنتاج ؛ تمثل منشآت التحكم في تلوث الهواء ما يقرب من 10 إلى 20٪ من إجمالي استثمارات المصانع. هذه التكاليف تخلق حاجزًا أمام التطبيق العالمي لأحدث الضوابط في البلدان النامية وللمؤسسات الأقدم والمهمشة اقتصاديًا.

تختلف ملوثات الهواء باختلاف العملية المعينة وهندسة وتشييد المصنع والمواد الخام المستخدمة ومصادر وكميات الطاقة المطلوبة ومدى إعادة تدوير منتجات النفايات في العملية وكفاءة ضوابط التلوث. على سبيل المثال ، سمح إدخال صناعة الصلب بالأكسجين الأساسي بجمع وإعادة تدوير غازات العادم بطريقة خاضعة للرقابة ، مما يقلل من الكميات التي سيتم استنفادها ، بينما أدى استخدام عملية الصب المستمر إلى تقليل استهلاك الطاقة ، مما أدى إلى تقليل الانبعاثات. أدى هذا إلى زيادة إنتاجية المنتج وتحسين الجودة.

ثاني أكسيد الكبريت

تعتمد كمية ثاني أكسيد الكبريت ، التي تتكون بشكل كبير في عمليات الاحتراق ، بشكل أساسي على محتوى الكبريت في الوقود الأحفوري المستخدم. يعتبر كل من فحم الكوك وغاز فحم الكوك المستخدم كوقود من المصادر الرئيسية لثاني أكسيد الكبريت. في الغلاف الجوي ، قد يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت مع جذور الأكسجين والماء لتكوين هباء حمض الكبريتيك ، وبالاقتران مع الأمونيا ، قد يشكل هباءًا من كبريتات الأمونيوم. الآثار الصحية المنسوبة إلى أكاسيد الكبريت لا ترجع فقط إلى ثاني أكسيد الكبريت ولكن أيضًا إلى ميلها إلى تكوين مثل هذه الهباء الجوي القابل للتنفس. بالإضافة إلى ذلك ، قد يتم امتصاص ثاني أكسيد الكبريت على جسيمات ، يكون العديد منها في النطاق القابل للتنفس. يمكن تقليل التعرضات المحتملة ليس فقط باستخدام أنواع الوقود ذات المحتوى المنخفض من الكبريت ولكن أيضًا عن طريق تقليل تركيز الجسيمات. أدى الاستخدام المتزايد للأفران الكهربائية إلى تقليل انبعاث أكاسيد الكبريت من خلال القضاء على الحاجة إلى فحم الكوك ، ولكن هذا نقل عبء التحكم في التلوث إلى المحطات التي تولد الكهرباء. تتم إزالة الكبريت من غاز أفران الكوك عن طريق إزالة مركبات الكبريت المختزلة ، وبشكل أساسي كبريتيد الهيدروجين ، قبل الاحتراق.

أكاسيد النيتروجين

مثل أكاسيد الكبريت ، تتشكل أكاسيد النيتروجين ، وبشكل أساسي أكسيد النيتروجين وثاني أكسيد النيتروجين ، في عمليات احتراق الوقود. تتفاعل مع الأكسجين والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) في وجود الأشعة فوق البنفسجية (UV) لتكوين الأوزون. كما أنها تتحد مع الماء لتكوين حمض النيتريك ، والذي يتحد بدوره مع الأمونيا لتكوين نترات الأمونيوم. قد تشكل هذه أيضًا هباءً قابلًا للاستنشاق يمكن إزالته من الغلاف الجوي من خلال الترسيب الرطب أو الجاف.

الجسيمات المسألة

المادة الجسيمية ، الشكل الأكثر وضوحًا للتلوث ، هي مزيج متنوع ومعقد من المواد العضوية وغير العضوية. قد يتطاير الغبار من مخزونات خام الحديد والفحم وفحم الكوك والحجر الجيري أو قد يدخل إلى الهواء أثناء التحميل والنقل. تولد المواد الخشنة الغبار عند حكها معًا أو سحقها تحت المركبات. تتولد الجسيمات الدقيقة في عمليات التلبيد والصهر والصهر ، خاصة عندما يتلامس الحديد المنصهر مع الهواء لتكوين أكسيد الحديد. تنتج أفران فحم الكوك فحم الكوك وانبعاثات القطران. تعتمد الآثار الصحية المحتملة على عدد الجسيمات في النطاق القابل للتنفس والتركيب الكيميائي للغبار ومدة التعرض وتركيزه.

تم تحقيق تخفيضات حادة في مستويات التلوث بالجسيمات. على سبيل المثال ، باستخدام المرسبات الكهروستاتيكية لتنظيف غازات العادم الجافة في صناعة الصلب الأكسجين ، خفضت إحدى مصانع الصلب الألمانية مستوى الغبار المنبعث من 9.3 كجم / طن من الفولاذ الخام في عام 1960 إلى 5.3 كجم / طن في عام 1975 وإلى أقل بقليل من 1 كجم / طن بحلول عام 1990. ومع ذلك ، كانت التكلفة زيادة ملحوظة في استهلاك الطاقة. تشمل الطرق الأخرى للتحكم في تلوث الجسيمات استخدام أجهزة الغسل الرطب ، ومنازل الأكياس والأعاصير (التي تكون فعالة فقط ضد الجسيمات الكبيرة).

المعادن الثقيلة

يمكن أن تنبعث معادن مثل الكادميوم والرصاص والزنك والزئبق والمنغنيز والنيكل والكروم من الفرن على شكل غبار أو دخان أو بخار أو قد تمتص بواسطة الجسيمات. الآثار الصحية ، والتي تم وصفها في مكان آخر في هذا موسوعة، تعتمد على مستوى ومدة التعرض.

الانبعاثات العضوية

قد تشمل الانبعاثات العضوية من عمليات الصلب الأولية البنزين والتولوين والزيلين والمذيبات والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات والديوكسينات والفينولات. قد تشتمل خردة الصلب المستخدمة كمواد خام على مجموعة متنوعة من هذه المواد ، اعتمادًا على مصدرها وطريقة استخدامها (على سبيل المثال ، الطلاء ومواد الطلاء الأخرى والمعادن ومواد التشحيم الأخرى). لا يتم التقاط كل هذه الملوثات العضوية بواسطة أنظمة تنظيف الغاز التقليدية.

النشاط الإشعاعي

في السنوات الأخيرة ، كانت هناك تقارير عن حالات تم فيها إدراج مواد مشعة عن غير قصد في خردة الفولاذ. ستحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للنويدات (على سبيل المثال ، درجات حرارة الانصهار والغليان وتقارب الأكسجين) ما يحدث لها في عملية تصنيع الفولاذ. قد تكون هناك كمية كافية لتلوث منتجات الصلب والمنتجات الثانوية وأنواع مختلفة من النفايات ، وبالتالي تتطلب تنظيفًا وتخلصًا مكلفًا. هناك أيضًا تلوث محتمل لمعدات صناعة الصلب ، مع التعرض المحتمل الناتج لعمال الصلب. ومع ذلك ، فقد قامت العديد من عمليات الصلب بتركيب أجهزة كشف إشعاع حساسة لفحص جميع خردة الفولاذ المشتراة.

ثاني أوكسيد الكربون

على الرغم من أنه ليس له أي تأثير على صحة الإنسان أو النظم البيئية على مستويات الغلاف الجوي المعتادة ، فإن ثاني أكسيد الكربون مهم بسبب مساهمته في "تأثير الاحتباس الحراري" ، المرتبط بالاحترار العالمي. تعتبر صناعة الصلب من المصادر الرئيسية لثاني أكسيد الكربون ، ويرجع ذلك إلى استخدام الكربون كعامل مختزل في إنتاج الحديد من خام الحديد أكثر من استخدامه كمصدر للطاقة. بحلول عام 1990 ، من خلال مجموعة متنوعة من التدابير لخفض معدل فحم الكوك في أفران الصهر ، واستعادة الحرارة المهدرة وتوفير الطاقة ، تم تخفيض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من صناعة الحديد والصلب إلى 47٪ من المستويات في عام 1960.

الأوزون

الأوزون ، أحد المكونات الرئيسية للضباب الجوي بالقرب من سطح الأرض ، هو ملوث ثانوي يتكون في الهواء من خلال التفاعل الكيميائي الضوئي لأشعة الشمس على أكاسيد النيتروجين ، ويسهل بدرجات متفاوتة ، اعتمادًا على هيكلها وتفاعلها ، بواسطة مجموعة من المركبات العضوية المتطايرة . المصدر الرئيسي لسلائف الأوزون هو عوادم السيارات ، ولكن بعضها ينتج أيضًا عن مصانع الحديد والصلب وكذلك عن طريق الصناعات الأخرى. نتيجة للظروف الجوية والطبوغرافية ، قد يحدث تفاعل الأوزون على مسافات بعيدة من مصدرها.

ملوثات مياه الصرف

تقوم أعمال الصلب بتصريف كميات كبيرة من المياه إلى البحيرات والأنهار والجداول ، مع تبخير كميات إضافية أثناء تبريد فحم الكوك أو الفولاذ. يمكن أن تتسرب مياه الصرف المحتجزة في أحواض احتجاز غير محكمة الغلق أو متسربة وقد تلوث منسوب المياه الجوفية والجداول الجوفية. قد تكون ملوثة أيضًا عن طريق ترشيح مياه الأمطار من خلال أكوام المواد الخام أو تراكمات النفايات الصلبة. تشمل الملوثات المواد الصلبة العالقة والمعادن الثقيلة والزيوت والشحوم. قد تؤثر التغيرات في درجات الحرارة في المياه الطبيعية بسبب تصريف مياه المعالجة ذات درجة الحرارة المرتفعة (يتم استخدام 70٪ من المياه المستخدمة في صناعة الصلب للتبريد) على النظم البيئية لهذه المياه. وبالتالي ، فإن معالجة التبريد قبل التفريغ ضرورية ويمكن تحقيقها من خلال تطبيق التكنولوجيا المتاحة.

المواد الصلبة العالقة

المواد الصلبة المعلقة (SS) هي الملوثات الرئيسية التي تنقلها المياه والتي يتم تصريفها أثناء إنتاج الصلب. وهي تتكون أساسًا من أكاسيد الحديد من تكوين القشور أثناء المعالجة ؛ قد توجد أيضًا الفحم والحمأة البيولوجية والهيدروكسيدات المعدنية والمواد الصلبة الأخرى. هذه المواد غير سامة إلى حد كبير في البيئات المائية عند مستويات التصريف العادية. قد يؤدي وجودهم في مستويات أعلى إلى تغير لون المجاري المائية وإزالة الأكسجين وانغراس الطمي.

المعادن الثقيلة

قد تحتوي مياه عمليات تصنيع الصلب على مستويات عالية من الزنك والمنغنيز ، بينما قد تحتوي التصريفات من مناطق الدرفلة على البارد والطلاء على الزنك والكادميوم والألمنيوم والنحاس والكروم. توجد هذه المعادن بشكل طبيعي في البيئة المائية ؛ إن وجودهم بتركيزات أعلى من المعتاد هو الذي يثير القلق بشأن الآثار المحتملة على البشر والنظم البيئية. تتزايد هذه المخاوف من خلال حقيقة أنه ، على عكس العديد من الملوثات العضوية ، لا تتحلل هذه المعادن الثقيلة إلى منتجات نهائية غير ضارة وقد تتركز في الرواسب وأنسجة الأسماك والحياة المائية الأخرى. علاوة على ذلك ، من خلال الدمج مع الملوثات الأخرى (مثل الأمونيا والمركبات العضوية والزيوت والسيانيد والقلويات والمذيبات والأحماض) ، يمكن زيادة سُميتها المحتملة.

زيوت وشحوم

قد تكون الزيوت والشحوم موجودة في مياه الصرف الصحي في شكل قابل للذوبان وغير قابل للذوبان. معظم الزيوت الثقيلة والشحوم غير قابلة للذوبان ويمكن إزالتها بسهولة نسبيًا. ومع ذلك ، قد تصبح مستحلبًا عن طريق التلامس مع المنظفات أو القلويات أو عن طريق التحريك. تستخدم الزيوت المستحلبة بشكل روتيني كجزء من العملية في المطاحن الباردة. باستثناء التسبب في تغير لون سطح الماء ، فإن الكميات الصغيرة من معظم مركبات الزيت الأليفاتية غير ضارة. ومع ذلك ، قد تكون مركبات الزيت العطرية أحادية الماء سامة. علاوة على ذلك ، قد تحتوي مكونات الزيت على مواد سامة مثل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور والرصاص والمعادن الثقيلة الأخرى. بالإضافة إلى مسألة السمية ، فإن الطلب البيولوجي والكيميائي على الأكسجين (BOD و COD) للزيوت والمركبات العضوية الأخرى يمكن أن يقلل من محتوى الأكسجين في الماء ، وبالتالي يؤثر على قابلية الحياة المائية.

النفايات الصلبة

يمكن إعادة استخدام الكثير من النفايات الصلبة الناتجة عن صناعة الفولاذ. تؤدي عملية إنتاج فحم الكوك ، على سبيل المثال ، إلى ظهور مشتقات الفحم التي تعتبر مواد خام مهمة للصناعة الكيميائية. يمكن إعادة تغذية العديد من المنتجات الثانوية (مثل غبار الكوك) في عمليات الإنتاج. يمكن استخدام الخبث الناتج عندما تذوب الشوائب الموجودة في الفحم وخام الحديد وتتحد مع الجير المستخدم كتدفق في الصهر بعدة طرق: ردم الأرض لمشاريع الاستصلاح وبناء الطرق وكمواد خام لمصانع التلبيد التي تزودها الأفران العالية. الصلب ، بغض النظر عن الدرجة أو الحجم أو الاستخدام أو طول الفترة الزمنية في الخدمة ، قابل لإعادة التدوير تمامًا ويمكن إعادة تدويره بشكل متكرر دون أي تدهور في خصائصه الميكانيكية أو الفيزيائية أو المعدنية. يقدر معدل إعادة التدوير بـ 90٪. يقدم الجدول 1 نظرة عامة على الدرجة التي حققتها صناعة صناعة الصلب اليابانية في إعادة تدوير النفايات.

الجدول 1. النفايات المتولدة والمعاد تدويرها في إنتاج الصلب في اليابان

المصدر: IISI 1992.

للحفاظ على الطاقة

يعد الحفاظ على الطاقة أمرًا مرغوبًا ليس فقط لأسباب اقتصادية ولكن أيضًا للحد من التلوث في مرافق إمداد الطاقة مثل المرافق الكهربائية. تختلف كمية الطاقة المستهلكة في إنتاج الصلب بشكل كبير حسب العمليات المستخدمة ومزيج الخردة المعدنية وخام الحديد في مادة التغذية. بلغ متوسط ​​كثافة الطاقة في المصانع القائمة على الخردة في الولايات المتحدة في عام 1988 21.1 جيجا جول للطن بينما استهلكت النباتات اليابانية حوالي 25٪ أقل. يتطلب المصنع النموذجي القائم على الخردة التابع للمعهد الدولي للحديد والصلب (IISI) 10.1 غيغاجول فقط للطن (IISI 1992).

حفزت الزيادات في تكلفة الطاقة على تطوير تقنيات توفير الطاقة والمواد. يتم استرداد الغازات منخفضة الطاقة ، مثل غازات المنتجات الثانوية المنتجة في عمليات الفرن العالي وأفران الكوك ، وتنظيفها واستخدامها كوقود. تم تخفيض استهلاك فحم الكوك والوقود الإضافي من قبل صناعة الصلب الألمانية ، والذي بلغ متوسطه 830 كجم / طن في عام 1960 ، إلى 510 كجم / طن في عام 1990. تمكنت صناعة الصلب اليابانية من تقليل حصتها من إجمالي استهلاك الطاقة اليابانية من 20.5٪ في 1973 إلى حوالي 7٪ في عام 1988. قامت صناعة الصلب في الولايات المتحدة باستثمارات كبيرة في الحفاظ على الطاقة. خفضت المطحنة المتوسطة استهلاك الطاقة بنسبة 45٪ منذ عام 1975 من خلال تعديل العملية والتكنولوجيا الجديدة وإعادة الهيكلة (انخفضت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل متناسب).

مواجهة المستقبل

تقليديا ، تعاملت الحكومات والجمعيات التجارية والصناعات الفردية مع الاهتمامات البيئية على أساس وسائط محددة ، وتعاملت بشكل منفصل ، على سبيل المثال ، مع مشاكل التخلص من الهواء والماء والنفايات. على الرغم من أن هذا مفيد ، فقد أدى في بعض الأحيان إلى نقل المشكلة من منطقة بيئية إلى أخرى ، كما هو الحال في معالجة مياه الصرف الصحي المكلفة التي تترك المشكلة اللاحقة المتمثلة في التخلص من حمأة المعالجة ، والتي يمكن أن تسبب أيضًا تلوثًا خطيرًا للمياه الجوفية.

ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، عالجت صناعة الصلب الدولية هذه المشكلة من خلال التحكم المتكامل في التلوث ، والذي تطور بشكل أكبر إلى إدارة المخاطر البيئية الشاملة ، وهو برنامج ينظر في جميع التأثيرات في وقت واحد ويعالج المجالات ذات الأولوية بشكل منهجي. التطور الثاني الذي لا يقل أهمية هو التركيز على الإجراءات الوقائية بدلاً من الإجراءات العلاجية. يتناول هذا قضايا مثل تحديد موقع المصنع ، وإعداد الموقع ، وتخطيط المصنع والمعدات ، وتحديد مسؤوليات الإدارة اليومية ، والتأكد من وجود موظفين وموارد كافية لمراقبة الامتثال للوائح البيئية وإبلاغ النتائج إلى السلطات المختصة.

يهدف مركز الصناعة والبيئة ، الذي أنشأه برنامج الأمم المتحدة للبيئة في عام 1975 ، إلى تشجيع التعاون بين الصناعات والحكومات من أجل تعزيز التنمية الصناعية السليمة بيئياً. تشمل أهدافها:

• تشجيع إدخال المعايير البيئية في خطط التنمية الصناعية
• تسهيل تنفيذ إجراءات ومبادئ حماية البيئة
• الترويج لاستخدام تقنيات آمنة ونظيفة
• تحفيز تبادل المعلومات والخبرات في جميع أنحاء العالم.

يعمل برنامج الأمم المتحدة للبيئة بشكل وثيق مع المعهد الدولي للأبحاث الصناعية ، وهو أول اتحاد صناعي دولي مكرس لصناعة واحدة. يضم أعضاء IISI شركات منتجة للصلب مملوكة للقطاعين العام والخاص وجمعيات واتحادات ومعاهد أبحاث وطنية وإقليمية في 51 دولة والتي تمثل مجتمعة أكثر من 70٪ من إجمالي إنتاج الصلب في العالم. ينتج المعهد الدولي للأبحاث ، غالبًا بالتنسيق مع برنامج الأمم المتحدة للبيئة ، بيانات عن السياسات والمبادئ البيئية والتقارير الفنية مثل تلك التي استند إليها جزء كبير من هذه المقالة (UNEP and IISI 1997). معًا ، يعملون على معالجة العوامل الاقتصادية والاجتماعية والأخلاقية والشخصية والإدارية والتكنولوجية التي تؤثر على الامتثال للمبادئ والسياسات واللوائح البيئية.

الرجوع

المبدأ الأساسي وراء تنظيم الانبعاثات الهوائية وتصريف المياه والنفايات هو حماية الصحة العامة وتوفير الرفاهية العامة للسكان. عادة ، يعتبر "السكان" هم الأشخاص الذين يعيشون أو يعملون في المنطقة العامة للمنشأة. ومع ذلك ، قد تنقل تيارات الرياح ملوثات الهواء من منطقة إلى أخرى وحتى عبر الحدود الوطنية ؛ وبالمثل ، قد تنتقل عمليات التصريف إلى المسطحات المائية على الصعيدين الوطني والدولي ؛ وقد يتم شحن النفايات عبر الدولة أو العالم.

تجري أحواض بناء السفن مجموعة كبيرة ومتنوعة من العمليات في عملية بناء أو إصلاح السفن والقوارب. العديد من هذه العمليات ينبعث منها الماء والهواء الملوثات المعروف أو المشتبه في أن لها آثار ضارة على الإنسان من خلال الضرر الفسيولوجي المباشر و / أو الضرر الأيضي ، مثل السرطان والتسمم بالرصاص. قد تعمل الملوثات أيضًا بشكل غير مباشر كمطفرات (التي تلحق الضرر بالأجيال القادمة من خلال التأثير على الكيمياء الحيوية للتكاثر) أو المواد المسخية (التي تلحق الضرر بالجنين بعد الحمل).

كل من ملوثات الهواء والماء لها آثار ثانوية على البشر. يمكن أن تسقط ملوثات الهواء في المياه ، مما يؤثر على جودة التيار المتلقي أو يؤثر على المحاصيل وبالتالي على الجمهور المستهلك. قد تؤدي الملوثات التي يتم تصريفها مباشرة إلى التيارات المستقبلة إلى تدهور جودة المياه لدرجة أن الشرب أو حتى السباحة في الماء يمثل خطرًا على الصحة. قد يؤثر تلوث المياه والأرض والهواء أيضًا على الحياة البحرية في التيار المتلقي ، مما قد يؤثر في النهاية على البشر.

جودة الهواء

يمكن أن تنتج الانبعاثات في الهواء عمليا من أي عملية تدخل في بناء أو صيانة أو إصلاح السفن والقوارب. تشمل ملوثات الهواء التي يتم تنظيمها في العديد من البلدان أكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والجسيمات (الدخان والسخام والغبار وما إلى ذلك) والرصاص والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs). تشمل أنشطة بناء السفن وإصلاح السفن التي تنتج ملوثات بمعايير "الأكسيد" مصادر الاحتراق مثل الغلايات والحرارة لمعالجة المعادن والمولدات والأفران. يُنظر إلى الجسيمات على أنها دخان من الاحتراق ، بالإضافة إلى الغبار الناتج عن أعمال النجارة ، وعمليات السفع الرملي أو الحبيبات ، والصنفرة ، والطحن ، والتلميع.

قد يتعين في بعض الحالات صهر سبائك الرصاص جزئيًا وإعادة تشكيلها لتشكيل أشكال للحماية من الإشعاع على السفن التي تعمل بالطاقة النووية. قد يكون غبار الرصاص موجودًا في الطلاء المزال من الأوعية التي يتم إصلاحها أو إصلاحها.

ملوثات الهواء الخطرة (HAPs) هي مركبات كيميائية معروفة أو يشتبه في أنها ضارة بالإنسان. يتم إنتاج HAPs في العديد من عمليات أحواض بناء السفن ، مثل عمليات الصب والطلاء الكهربائي ، والتي قد تنبعث منها الكروم والمركبات المعدنية الأخرى.

بعض المركبات العضوية المتطايرة ، مثل النفثا والكحول ، المستخدمة كمذيبات للدهانات والمخففات والمنظفات ، بالإضافة إلى العديد من المواد اللاصقة والمواد اللاصقة ، ليست من HAPs. المذيبات الأخرى المستخدمة بشكل أساسي في عمليات الطلاء ، مثل الزيلين والتولوين ، بالإضافة إلى العديد من المركبات المكلورة التي تستخدم غالبًا كمذيبات ومنظفات ، خاصة ثلاثي كلورو إيثيلين وكلوريد الميثيلين و 1,1,1،XNUMX،XNUMX ثلاثي كلورو الإيثان ، هي HAPs.

جودة المياه

نظرًا لأن السفن والقوارب تُبنى على مجاري مائية ، يجب أن تفي أحواض بناء السفن بمعايير جودة المياه الخاصة بالتراخيص الصادرة عن الحكومة قبل تصريف أي مياه نفايات صناعية إلى المياه المجاورة. قامت معظم أحواض بناء السفن الأمريكية ، على سبيل المثال ، بتنفيذ برنامج يسمى "أفضل ممارسات الإدارة" (BMPs) ، والذي يعتبر بمثابة تجميع رئيسي لتقنيات التحكم لمساعدة أحواض بناء السفن على تلبية متطلبات التفريغ الخاصة بتصاريحهم.

تقنية التحكم الأخرى المستخدمة في أحواض بناء السفن التي تحتوي على أرصفة حفر هي أ السد والحيرة النظام. يمنع السد وصول المواد الصلبة إلى الحوض وضخها إلى المياه المجاورة. يحافظ نظام الحاجز على الزيت والحطام العائم خارج الحوض.

تمت إضافة مراقبة مياه الأمطار مؤخرًا إلى العديد من تصاريح أحواض بناء السفن. يجب أن يكون للمنشآت خطة لمنع تلوث مياه الأمطار والتي تطبق تقنيات تحكم مختلفة للتخلص من الملوثات من الدخول إلى المياه المجاورة عند هطول الأمطار.

كما ستقوم العديد من مرافق بناء السفن والقوارب بتصريف بعض مياه الصرف الصناعي إلى نظام الصرف الصحي. يجب أن تفي هذه المرافق بمعايير جودة المياه للوائح الصرف الصحي المحلية الخاصة بها عند تصريفها في المجاري. تقوم بعض أحواض بناء السفن ببناء مصانع المعالجة المسبقة الخاصة بها والتي تم تصميمها لتلبية معايير جودة المياه المحلية. يوجد عادة نوعان مختلفان من مرافق المعالجة المسبقة. تم تصميم أحد مرافق المعالجة المسبقة في المقام الأول لإزالة المعادن السامة من مياه الصرف الصناعي ، والنوع الثاني من مرافق المعالجة المسبقة مصمم بشكل أساسي لإزالة المنتجات البترولية من مياه الصرف الصحي.

إدارة المخلفات

تنتج الأجزاء المختلفة من عملية بناء السفن أنواعها الخاصة من النفايات التي يجب التخلص منها وفقًا للوائح. ينتج عن قطع وتشكيل الصلب نفايات مثل الخردة المعدنية من قطع وتشكيل الألواح الفولاذية والطلاء والمذيبات من طلاء الفولاذ والمواد الكاشطة المستهلكة من إزالة الأكسدة والطلاءات غير المرغوب فيها. لا تشكل الخردة المعدنية أي مخاطر بيئية كامنة ويمكن إعادة تدويرها. ومع ذلك ، فإن نفايات الطلاء والمذيبات قابلة للاشتعال ، وقد تكون المواد الكاشطة المستهلكة سامة اعتمادًا على خصائص الطلاء غير المرغوب فيه.

كما يتم تصنيع الفولاذ في وحدات ، يتم إضافة الأنابيب. ينتج عن تحضير الأنابيب للوحدات نفايات مثل مياه الصرف الحمضية والكاوية من تنظيف الأنابيب. تتطلب مياه الصرف هذه معالجة خاصة لإزالة خصائصها المسببة للتآكل والملوثات مثل الزيت والأوساخ.

بالتزامن مع تصنيع الصلب ، يتم إعداد المكونات الكهربائية والآلات والأنابيب والتهوية لمرحلة التجهيز من بناء السفينة. تولد هذه العمليات نفايات مثل مواد التشحيم والمبردات لقطع المعادن ، ومزيلات الشحوم ، ومياه الصرف الناتجة عن الطلاء الكهربائي. يجب معالجة مواد التشحيم والمبردات لقطع المعادن ، وكذلك مزيلات الشحوم ، لإزالة الأوساخ والزيوت قبل تصريف المياه. تعتبر مياه الصرف الناتجة عن الطلاء الكهربائي سامة وقد تحتوي على مركبات السيانيد التي تتطلب معالجة خاصة.

عادة ما تحتاج السفن التي تحتاج إلى إصلاح إلى تفريغ النفايات التي تم إنشاؤها أثناء رحلة السفينة. يجب معالجة مياه الصرف الآسن لإزالة التلوث بالزيت. يجب تصريف مياه الصرف الصحي في نظام الصرف الصحي حيث تخضع للمعالجة البيولوجية. حتى القمامة والقمامة قد تخضع لمعاملة خاصة من أجل الامتثال للوائح التي تمنع دخول النباتات والحيوانات الأجنبية.

الرجوع

تبدأ جميع منتجات المطاط "كمركب مطاطي". تبدأ مركبات المطاط ببوليمر مطاطي ، إما طبيعي أو واحد من العديد من البوليمرات الاصطناعية ، والحشوات ، والملدنات ، ومضادات الأكسدة ، ومساعدات العملية ، والمنشطات ، والمسرعات ، والمواد العلاجية. يتم تصنيف العديد من المكونات الكيميائية على أنها مواد كيميائية خطرة أو سامة ، وقد يتم إدراج بعضها كمواد مسرطنة. يؤدي التعامل مع هذه المواد الكيميائية ومعالجتها إلى خلق مخاوف تتعلق بالبيئة والسلامة.

النفايات الخطرة

تعد أنظمة التهوية ومجمعات الغبار ضرورية للعمال الذين يتعاملون مع المواد الكيميائية المطاطية ووزنهم ، وللعمال الذين يقومون بخلط ومعالجة مركب المطاط غير المعالج. قد تكون معدات الحماية الشخصية ضرورية أيضًا لهؤلاء العمال. يجب اختبار المواد التي تم جمعها في مجمعات الغبار لتحديد ما إذا كانت نفايات خطرة. ستكون نفايات خطرة إذا كانت تفاعلية أو أكالة أو قابلة للاشتعال أو تحتوي على مواد كيميائية مدرجة على أنها خطرة كنفايات.

يجب إدراج المخلفات الخطرة في قائمة المانيفست وإرسالها للتخلص منها في موقع نفايات خطرة. يمكن أن تذهب النفايات غير الخطرة إلى مدافن النفايات الصحية المحلية أو قد تضطر إلى الذهاب إلى مكب النفايات الصناعي ، اعتمادًا على اللوائح البيئية المعمول بها.

تلوث الهواء

تتطلب بعض منتجات المطاط تطبيق الأسمنت المطاطي في عملية التصنيع. يتم تصنيع الأسمنت المطاطي عن طريق خلط مركب المطاط غير المعالج بمذيب. عادة ما يتم تصنيف المذيبات المستخدمة في هذه العملية على أنها مركبات عضوية متطايرة (VOCs). يجب أن تحتوي العمليات التي تستخدم المركبات العضوية المتطايرة على نوع من معدات التحكم في الانبعاثات. يمكن أن تكون هذه المعدات عبارة عن نظام استرداد بالمذيبات أو مؤكسد حراري. المؤكسد الحراري هو نظام حرق يدمر المركبات العضوية المتطايرة عن طريق الاحتراق وعادة ما يتطلب الوقود الإضافي مثل الغاز الطبيعي. بدون معدات التحكم في الانبعاثات ، يمكن أن تسبب المركبات العضوية المتطايرة مخاوف صحية في المصنع وفي المجتمع. إذا كانت المركبات العضوية المتطايرة تفاعلية كيميائية ضوئية ، فإنها ستؤثر على طبقة الأوزون.

عندما يتم معالجة الأجزاء المطاطية وفتح وعاء المعالجة ، تندفع أبخرة المعالجة خارج الوعاء ومن الجزء المطاطي. ستكون هذه الأدخنة على شكل دخان أو بخار أو كليهما. يمكن أن تحمل أبخرة المعالجة المواد الكيميائية غير المتفاعلة والملدنات وزيوت القوالب ومواد أخرى إلى الغلاف الجوي. هناك حاجة إلى ضوابط الانبعاثات.

تلوث الأرض والمياه

يجب أن يتم تخزين ومعالجة المركبات العضوية المتطايرة بحذر شديد. في السنوات الماضية ، تم تخزين المركبات العضوية المتطايرة في صهاريج تخزين تحت الأرض ، مما أدى في بعض الحالات إلى تسرب أو انسكاب. تؤدي التسريبات و / أو الانسكابات حول صهاريج التخزين تحت الأرض عمومًا إلى تلوث التربة والمياه الجوفية ، مما يؤدي إلى تكلفة معالجة التربة والمياه الجوفية. أفضل خيار للتخزين هو الخزانات الموجودة فوق الأرض مع احتواء ثانوي جيد لمنع الانسكاب.

نفايات المطاط

كل عملية تصنيع لها عملية وخردة بضائع تامة الصنع. يمكن إعادة معالجة بعض خردة العملية في المنتج المقصود أو عمليات المنتج الأخرى. ومع ذلك ، بمجرد معالجة المطاط أو معالجته ، لا يمكن إعادة معالجته. تصبح كل العمليات المعالجة وخردة البضائع النهائية مواد نفايات. أصبح التخلص من الخردة أو نفايات منتجات المطاط مشكلة عالمية.

تستخدم كل أسرة وعمل في العالم نوعًا من منتجات المطاط. يتم تصنيف معظم منتجات المطاط على أنها مواد غير خطرة وبالتالي فهي نفايات غير خطرة. ومع ذلك ، فإن منتجات المطاط مثل الإطارات والخرطوم والمنتجات الأنبوبية الأخرى تخلق مشكلة بيئية تتعلق بالتخلص منها بعد انتهاء عمرها الافتراضي.

لا يمكن دفن الإطارات والمنتجات الأنبوبية في مكب النفايات لأن المساحات الفارغة تحبس الهواء ، مما يؤدي إلى ارتفاع المنتجات إلى السطح بمرور الوقت. تمزيق المنتجات المطاطية يقضي على هذه المشكلة ؛ ومع ذلك ، يتطلب التقطيع معدات خاصة وهو مكلف للغاية.

يمكن أن تولد حرائق الإطارات المشتعلة كميات كبيرة من الدخان المزعج الذي يمكن أن يحتوي على مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية والجسيمات السامة.

حرق خردة المطاط

يعتبر الترميد أحد خيارات التخلص من منتجات المطاط الخردة وخردة المطاط الناتجة عن عمليات التصنيع. قد يبدو في البداية أن الحرق هو أفضل حل للتخلص من العديد من منتجات المطاط "البالية" الموجودة في العالم اليوم. نظرت بعض شركات تصنيع المطاط إلى الحرق كوسيلة للتخلص من أجزاء المطاط الخردة وكذلك خردة عملية المطاط المعالجة وغير المعالجة. من الناحية النظرية ، يمكن حرق المطاط لتوليد بخار يمكن استخدامه مرة أخرى في المصنع.

لسوء الحظ، فإنه ليس بهذه البساطة. يجب تصميم المرمد بحيث يتعامل مع انبعاثات الهواء وقد يتطلب على الأرجح أجهزة غسل لإزالة الملوثات مثل الكلور. تأتي انبعاثات الكلور بشكل عام من حرق المنتجات والخردة التي تحتوي على بوليمرات الكلوروبرين. تولد أجهزة الغسل تصريفًا حمضيًا قد يتعين معادلته قبل التفريغ.

تحتوي جميع مركبات المطاط تقريبًا على نوع من الحشو ، إما أسود الكربون أو الطين أو كربونات الكالسيوم أو مركبات السيليكا المائية. عندما يتم حرق مركبات المطاط هذه ، فإنها تولد رمادًا مكافئًا لتحميل الحشو في مركب المطاط. يتم جمع الرماد إما عن طريق أجهزة الغسل الرطب أو أجهزة الغسل الجاف. يجب تحليل كلتا الطريقتين بحثًا عن المعادن الثقيلة قبل التخلص منها. من المرجح أن تنتج أجهزة الغسل الرطب مياه صرف تحتوي على 10 إلى 50 جزء في المليون من الزنك. هذا المقدار من الزنك الذي يتم تصريفه في نظام الصرف الصحي سيخلق مشاكل في محطة المعالجة. في حالة حدوث ذلك ، يجب تركيب نظام معالجة لإزالة الزنك. يقوم نظام المعالجة هذا بعد ذلك بتوليد الحمأة المحتوية على الزنك والتي يجب شحنها للخارج للتخلص منها.

تولد أجهزة الغسل الجاف رمادًا يجب جمعه للتخلص منه. يصعب التعامل مع كل من الرماد الرطب والجاف ، ويمكن أن يكون التخلص منه مشكلة لأن معظم مدافن النفايات لا تقبل هذا النوع من النفايات. يمكن أن يكون كل من الرماد الرطب والجاف شديد القلوية إذا كانت مركبات المطاط المحترقة محملة بكربونات الكالسيوم.

أخيرًا ، لا تكفي كمية البخار المتولد لتوفير الكمية الكاملة اللازمة لتشغيل منشأة لتصنيع المطاط. إمدادات المطاط الخردة غير متسقة ، والجهود جارية حاليًا لتقليل الخردة ، مما يقلل من إمدادات الوقود. كما أن تكلفة صيانة المحرقة المصممة لحرق خردة المطاط ومنتجات المطاط مرتفعة للغاية.

عندما يتم أخذ كل هذه التكاليف في الاعتبار ، قد يكون حرق خردة المطاط أقل طريقة فعالة من حيث التكلفة للتخلص.

وفي الختام

ربما يكون أفضل حل للمخاوف البيئية والصحية المرتبطة بتصنيع منتجات المطاط هو التحكم الهندسي الجيد لإنتاج وتركيب الكيماويات المسحوقة المستخدمة في مركبات المطاط ، وبرامج إعادة التدوير لجميع منتجات وخردة المطاط غير المعالجة والمعالجة. يمكن إضافة المواد الكيميائية المسحوقة التي تم جمعها في أنظمة تجميع الغبار إلى مركبات المطاط باستخدام الضوابط الهندسية المناسبة ، والتي من شأنها القضاء على دفن هذه المواد الكيميائية.

يمكن التحكم في القضايا البيئية والصحية في صناعة المطاط ، لكنها لن تأتي بسهولة أو تكون مجانية. يجب إضافة التكلفة المرتبطة بالسيطرة على المشاكل البيئية والصحية إلى تكلفة منتجات المطاط.

الرجوع