人間社会から排出される廃棄物の量は増加の一途をたどっています。 商業および家庭の固形廃棄物は、多くの地方自治体にとって大きな実際問題です。 産業廃棄物は通常、体積がはるかに小さいですが、有毒化学物質、可燃性液体、アスベストなどの有害物質が含まれている可能性が高くなります。 総量は少ないものの、有害産業廃棄物の処分は、健康への危険性と環境汚染のリスクが認識されているため、家庭廃棄物よりも大きな関心事となっています。
有害廃棄物の発生は、世界的に大きな問題となっています。 問題の根本原因は工業生産と流通です。 土地汚染は、有害廃棄物が不適切または無責任な処分手段によって土壌や地下水を汚染したときに発生します。 放棄された、または無視された廃棄物処分場は、社会にとって特に困難で費用のかかる問題です。 時には、所有者がそれを取り除く安価な方法を見つけることができないため、危険な廃棄物が違法に、さらに危険な方法で処分されることがあります。 有害廃棄物の管理における未解決の主要な問題の XNUMX つは、安全で安価な処分方法を見つけることです。 有害廃棄物に対する一般の関心は、有毒化学物質への暴露による潜在的な健康への影響、特にがんのリスクに焦点を当てています。
1989 年に可決されたバーゼル条約は、有害廃棄物の越境移動を管理し、危険廃棄物を安全に処理する施設を持たない国に廃棄処分するために輸送されることを防止するための国際協定です。 バーゼル条約は、有害廃棄物の発生と廃棄物の越境移動を最小限に抑えることを要求しています。 有害廃棄物の輸送は、情報に基づいた許可と受領国の法律の対象となります。 有害廃棄物の越境移動は、適切な環境慣行と、受け入れ国がそれらを安全に処理できるという保証の対象となります。 有害廃棄物の他のすべての取引は違法とみなされ、したがって意図的に犯罪であり、国内法および罰則の対象となります。 この国際条約は、国際レベルで問題を管理するための不可欠な枠組みを提供します。
化学物質の危険性
有害物質とは、毒性、可燃性、爆発の可能性、放射線、またはその他の危険な特性のために、健康と財産に脅威を与える化合物および混合物です。 公衆の関心は、発がん性物質、産業廃棄物、殺虫剤、放射線障害に集中する傾向があります。 しかし、これらのカテゴリーに当てはまらない無数の化合物が、公衆の安全と健康に脅威を与える可能性があります。
危険な化学物質は物理的な危険をもたらす可能性がありますが、これは輸送や産業事故でより一般的です. 炭化水素は引火し、爆発することさえあります。 火災や爆発は、最初に存在していた化学物質に応じて、独自の有毒な危険を生み出す可能性があります. 殺虫剤貯蔵エリアを含む火災は、殺虫剤がさらに毒性の高い燃焼生成物 (有機リン化合物の場合のパラオキソンなど) に変換される可能性があり、環境に有害なダイオキシンやフランが大量に発生する可能性があるため、特に危険な状況です。塩素化合物の存在。
しかし、毒性は、有害廃棄物に関するほとんどの人々の主な関心事です。 化学物質は人間に有毒である可能性があり、動物や植物種への毒性を通じて環境に損害を与える可能性もあります. 環境中で劣化しにくいもの（と呼ばれる特性） 生体持続性）または環境に蓄積する（と呼ばれる特性 生体内蓄積）が特に気になります。
一般的に使用される有毒物質の数と危険性は劇的に変化しました。 前世代では、有機化学と化学工学の研究開発により、ポリ塩化ビフェニル (PCB) などの難分解性化合物、より強力な殺虫剤、促進剤、可塑剤など、異常でよく理解されていない効果を持つ何千もの新しい化合物が広く商業的に使用されるようになりました。 . 化学製品の生産量は劇的に増加しました。 たとえば、1941 年には、米国だけですべての合成有機化合物の生産量は 80 億キログラム未満でした。 今日では、XNUMX 億キログラムをはるかに超えています。 今日一般的に使用されている多くの化合物は、ほとんどテストされておらず、よく理解されていません。
また、有毒化学物質は、以前よりも日常生活に侵入しやすくなっています。 かつて孤立した、または町の端にあった多くの化学プラントまたは処分場は、郊外の成長によって都市部に組み込まれています. コミュニティは、以前よりも問題に近づきつつあります。 一部のコミュニティは、古い処分場の上に直接構築されています。 有害物質が関与する事件にはさまざまな形態があり、非常に個人的なものである可能性がありますが、大多数は、溶剤、塗料およびコーティング、金属溶液、ポリ塩化ビフェニル (PCB)、殺虫剤、酸など、比較的狭い範囲の有害物質が関与しているようです。そしてアルカリ。 米国で実施された研究では、政府の介入を必要とする処分場で見つかった最も一般的な2の有害物質は、鉛、ヒ素、水銀、塩化ビニル、ベンゼン、カドミウム、PCB、クロロホルム、ベンゾ(a)ピレン、およびトリクロロエチレンでした. しかし、クロム、テトラクロロエチレン、トルエン、およびフタル酸ジ-XNUMX-エチルヘキシルも、移行することが示されている物質、または人への暴露の機会があった物質の中で際立っていました。 これらの化学廃棄物の発生源は大きく異なり、地域の状況によって異なりますが、通常、電気めっき溶液、廃棄された化学物質、製造副産物、廃溶剤が廃棄物の流れに寄与しています。
地下水汚染
図 1 は、発生する可能性のある問題を説明するために、架空の有害廃棄物サイトの断面図を示しています。 (実際には、そのような場所は、水域の近くや砂利床の上に配置するべきではありません。) 適切に設計された有害廃棄物処理 (封じ込め) 施設では、有害化学物質が外部に移動するのを防ぐ効果的な不浸透性シールがあります。サイトとその下の土壌に。 そのようなサイトには、中和または変換できる化学物質を処理し、サイトに入る廃棄物の量を減らすための施設もあります。 そのように処理できない化学物質は、不浸透性の容器に入れられます。 (ただし、以下に説明するように、透過性は相対的です。)
図 1. 仮想の有害廃棄物サイトの断面図
化学物質は、容器が損傷した場合の漏れ、水が入った場合の浸出、または取り扱い中または場所が乱された後にこぼれることによって漏れる可能性があります. それらがサイトのライナーに浸透すると、またはライナーが壊れているか、ライナーがない場合、それらは地面に入り、重力によって下方に移動します。 この移動は、多孔質土壌でははるかに速く、粘土や岩盤ではゆっくりと進みます。 地下でも、水は下り坂を流れ、抵抗が最も少ない経路をたどるため、地下水位は流れの方向にわずかに低下し、流れは砂や砂利を介してはるかに速くなります. 地下水面があれば、化学物質は最終的に地下水面に到達します。 軽い化学物質は地下水に浮遊し、上層を形成する傾向があります。 より重い化学物質や水溶性化合物は、地下水が多孔質の岩石や砂利を通ってゆっくりと地下を流れるため、地下水に溶解または運ばれる傾向があります。 と呼ばれる汚染領域 飾り羽、 試験井やボアホールを掘削することでマッピングできます。 プルームはゆっくりと拡大し、地下水の移動方向に移動します。
地表水の汚染は、土壌の最上層が汚染されている場合、サイトからの流出、または地下水によって発生する可能性があります。 地下水が川や湖などの局所的な水域に流れ込むと、汚染がこの水域に運ばれます。 一部の化学物質は底質に堆積する傾向があり、他の化学物質は流れによって運ばれます。
地下水の汚染が自然に解消されるまでには何世紀もかかる場合があります。 地域住民が浅井戸を水源として使用している場合、経口摂取や皮膚接触によるばく露の可能性があります。
人間の健康への懸念
人々はさまざまな方法で有毒物質に接触します。 有害物質への曝露は、物質の使用サイクルのいくつかの時点で発生する可能性があります。 人々は、物質が産業プロセスから廃棄物として発生する工場で働き、帰宅する前に着替えたり洗ったりしません。 彼らは、危険な廃棄物処理場の近くに住んでいる可能性があります。これらの場所は違法であるか、設計や管理が不十分であり、事故や不注意な取り扱い、物質の封じ込めの欠如、または子供たちを現場から遠ざけるためのフェンスの欠如の結果として暴露の機会があります. 消費者製品の表示が誤っていたり、保管が不十分で、子供に安全ではない結果として、家庭で暴露が発生する可能性があります。
有害廃棄物の毒性への影響を考慮すると、吸入、摂取、皮膚からの吸収の XNUMX つの暴露経路が最も重要です。 一度吸収されると、暴露経路によっては、有毒化学物質の影響を受けるさまざまな方法があります。 明らかに、有害廃棄物に関連する可能性のある毒性効果のリストは非常に長いです。 しかし、社会的関心と科学的研究は、がんのリスクと生殖への影響に集中する傾向があります。 一般に、これはこれらのサイトでの化学的危険のプロファイルを反映しています。
そのようなサイトの周辺または近くに住む住民に関する多くの研究が行われてきました。 いくつかの例外を除いて、これらの研究は、検証可能で臨床的に重大な健康上の問題がほとんどないことを示しています. 例外は、汚染が非常に深刻で、サイトに隣接する住民、またはサイトによって汚染された地下水を汲み上げて井戸水を飲む人の明確な暴露経路がある状況である傾向があります. 文書化できる健康への影響が驚くほどないことには、いくつかの理由が考えられます。 XNUMXつは、大気汚染や地表水汚染とは異なり、土地汚染の化学物質は人々が簡単に利用できないことです. 人々は化学物質によって高度に汚染された地域に住んでいる可能性がありますが、上記の暴露経路のいずれかによって実際に化学物質に接触しない限り、毒性は発生しません. もう XNUMX つの理由は、これらの有毒化学物質への曝露による慢性的な影響が現れるまでに長い時間がかかり、研究が非常に難しいことかもしれません。 さらに別の理由は、これらの化学物質が人間の慢性的な健康への影響を引き起こす可能性が、通常考えられているよりも弱いことかもしれません.
人間の健康への影響にもかかわらず、生態系への土地汚染の損害は非常に大きいかもしれません。 植物や動物の種、土壌細菌 (農業生産性に寄与する)、およびその他の生態系構成要素は、目に見える人間の健康への影響とは関係のない程度の汚染によって、不可逆的な損傷を受ける可能性があります。
問題の制御
人口分布、土地利用の制限、輸送コスト、および環境への影響に対する社会からの懸念のために、有害廃棄物の経済的な処分の問題に対する解決策を見つけるという強いプレッシャーがあります。 これにより、発生源削減、リサイクル、化学的中和、安全な有害廃棄物処分 (封じ込め) サイトなどの方法への関心が高まっています。 最初の XNUMX つは、生成される廃棄物の量を減らします。 化学的中和により、廃棄物の毒性が軽減され、より扱いやすい固体に変換される可能性があります。 移動しなければならない廃棄物の量を減らすために、可能な限り、これは廃棄物の生産現場で行うことが望ましい。 残留廃棄物には、利用可能な最良の化学処理技術と封じ込め技術を使用した、適切に設計された有害廃棄物処理施設が必要です。
安全な有害廃棄物封じ込めサイトは、建設に比較的費用がかかります。 表流水や主要な帯水層（地下水）の汚染が容易に起こらないように、慎重にサイトを選択する必要があります。 サイトは、土壌と地下水の汚染を防ぐために、不浸透性のバリアを使用して設計および構築する必要があります。 これらの障壁は通常、重いプラスチック製のライナーであり、保持エリアの下には固められた粘土の層が充填されています。 実際には、バリアは突破口を遅らせ、浸透を遅らせるように作用しますが、浸透は最終的には許容可能な速度に達し、地下水の蓄積や深刻な汚染には至りません。 透過性 材料の特性であり、特定の圧力と温度の条件下で材料に浸透する液体または気体に対する材料の耐性の観点から説明されます。 プラスチック製のライナーや充填された粘土などの透過性の最も低い障壁でさえ、最終的には液体化学物質が障壁を通過できるようになりますが、それには数年、さらには数世紀かかる場合があります。非常に低い率です。 これは、有害廃棄物処分場の直下の地下水が、非常に少量であっても、常に汚染のリスクにさらされていることを意味します。 地下水が汚染されると、除染することは非常に困難であり、多くの場合不可能です。
多くの有害廃棄物処分場は、汚染が広がっていないことを確認するために収集システムと近くの井戸をテストすることによって定期的に監視されています。 より高度なものは、処分場に入る廃棄物をさらに削減するために、敷地内または近くにリサイクルおよび処理施設が建設されています。
有害廃棄物の封じ込めサイトは、土地汚染の問題に対する完全な解決策ではありません。 設計には高価な専門知識が必要であり、構築には費用がかかり、監視が必要になる場合があるため、継続的なコストが発生します。 地下水汚染を最小限に抑える効果はありますが、将来的に地下水汚染が発生しないことを保証するものではありません。 大きな欠点は、必然的に誰かが近くに住んでいなければならないことです。 有害廃棄物サイトが設置されている、または設置が提案されているコミュニティは、通常、それらに強く反対し、政府が承認を与えることを困難にしています。 これは「私の裏庭にいない」（NIMBY）症候群と呼ばれ、望ましくないと考えられる施設の立地に対する一般的な反応です。 有害廃棄物サイトの場合、NIMBY 症候群が特に強くなる傾向があります。
残念ながら、有害廃棄物を封じ込める場所がなければ、社会は状況を完全に制御できなくなる可能性があります。 有害廃棄物サイトが利用できない場合、または使用するには費用がかかりすぎる場合、有害廃棄物は違法に処分されることがよくあります。 このような慣行には、液体廃棄物を遠隔地の地面に注ぐ、廃棄物を排水管に投棄して地元の水路に流す、有害廃棄物の取り扱いを管理する法律がより緩い法域に廃棄物を出荷することが含まれます。 これは、不適切に管理された処分場が作成するよりもさらに危険な状況を作成する可能性があります。
残りの廃棄物を処分するために使用できる技術がいくつかあります。 高温焼却は、有害廃棄物を処分する最もクリーンで効果的な手段の XNUMX つですが、これらの施設のコストは非常に高くなります。 より有望なアプローチの XNUMX つは、セメントキルンで液体の有毒廃棄物を焼却することでした。 地下水面下の深い井戸への注入は、他の方法では処分できない化学物質の XNUMX つのオプションです。 しかし、地下水の移動は注意が必要な場合があり、地下の異常な圧力状況や井戸内の漏れによって地下水が汚染されることがあります。 脱ハロゲン化は、PCB などのハロゲン化炭化水素から塩素原子と臭素原子を取り除き、焼却によって簡単に廃棄できるようにする化学技術です。
都市固形廃棄物処理における主要な未解決の問題は、事故または意図によって廃棄された有害廃棄物による汚染です。 これは、処分を別の廃棄物の流れに転用することで最小限に抑えることができます。 ほとんどの都市固形廃棄物システムは、固形廃棄物の流れを汚染しないように、化学廃棄物やその他の有害廃棄物を迂回させています。 分離された廃棄物の流れは、理想的には、安全な有害廃棄物処分場に転用する必要があります。
最小限のコストで、少量の有害廃棄物を収集して適切に処分する施設が急務です。 溶剤、殺虫剤、または未知の粉末や液体のボトルや缶を所持していることに気付いた個人は、通常、適切な廃棄にかかる高額の費用を支払う余裕がなく、リスクを理解していません。 このような有害廃棄物が地面に流されたり、トイレに流されたり、燃やされて空気中に放出される前に、消費者からそのような有害廃棄物を収集するための何らかのシステムが必要です。 多くの地方自治体は、住民が安全な処分のために少量の有毒物質を中央の場所に持ち込む「Toxic Roundup」デーを後援しています。 一部の都市部では分散型システムが導入されており、廃棄される少量の有毒物質を家庭または地域で回収することが含まれています。 米国では、家庭の有毒廃棄物を安全に処分するために、人々が XNUMX マイルまで車を運転することをいとわないという経験が示されています。 一般的な製品の潜在的な毒性に対する認識を促進するための消費者教育が緊急に必要です。 エアゾール缶、漂白剤、家庭用洗剤、洗浄液に含まれる農薬は、特に子供にとって潜在的に危険です。
放棄された有害廃棄物処分場
放棄された、または安全でない有害廃棄物サイトは、世界中で共通の問題です。 クリーンアップが必要な有害廃棄物サイトは、社会にとって大きな負債です。 主要な有害廃棄物サイトを浄化する国や地域の管轄区域の能力は、大きく異なります。 理想的には、サイトの所有者またはサイトを作成した人がクリーンアップの費用を支払う必要があります。 実際には、そのようなサイトは頻繁に所有者が変わり、過去の所有者は廃業していることが多く、現在の所有者はクリーンアップするための財源を持っていない可能性があり、クリーンアップの取り組みは高価な技術によって非常に長期間遅れる傾向があります。法廷闘争が続く研究。 小規模で裕福でない国は、現在のサイトの所有者または責任者とのクリーンアップの交渉にほとんど影響力がなく、サイトをクリーンアップするための実質的なリソースもありません.
有害廃棄物サイトをクリーンアップする従来のアプローチは、非常に時間と費用がかかります。 多くの場合、不足している高度に専門的な専門知識が必要です。 まず、有害廃棄物サイトを評価して、土地汚染の深刻度と地下水が汚染されているかどうかを判断します。 住民が有害物質に接触する可能性が判断され、場合によっては、これがもたらす健康へのリスクの推定値が計算されます。 人間の健康と環境を保護するために、最終的にどの程度の暴露を減らす必要があるかという、許容できる浄化レベルを決定する必要があります。 ほとんどの政府は、適用されるさまざまな環境法、大気汚染基準、飲料水基準を適用し、特定のサイトによってもたらされる健康リスクのハザード評価に基づいて、浄化レベルに関する決定を下します。 したがって、クリーンアップレベルは、健康と環境への懸念の両方を反映するように設定されています。 サイトを修復する方法、またはこの露出の削減を達成するための最善の方法について決定を下す必要があります。 修復は、エンジニアリングやその他の方法によってこれらのクリーンアップ レベルを達成するための技術的な問題です。 使用される技術には、焼却、固化、化学処理、蒸発、土壌の繰り返しフラッシング、生分解、封じ込め、敷地外の土壌除去、地下水の汲み上げなどがあります。 これらのエンジニアリング オプションは複雑すぎて、詳細に説明するには状況に固有のものです。 ソリューションは、特定の状況と、制御を達成するために利用できる資金に適合する必要があります。 場合によっては、修復が不可能です。 次に、敷地内でどの土地利用を許可するかを決定する必要があります。