Количество отходов, производимых человеческим обществом, увеличивается. Коммерческие и бытовые твердые отходы являются большой практической проблемой для многих местных органов власти. Промышленные отходы обычно намного меньше по объему, но с большей вероятностью содержат опасные материалы, такие как токсичные химические вещества, легковоспламеняющиеся жидкости и асбест. Хотя общее количество меньше, утилизация опасных промышленных отходов вызывает большую озабоченность, чем бытовые отходы, из-за предполагаемой опасности для здоровья и риска загрязнения окружающей среды.
Производство опасных отходов стало серьезной проблемой во всем мире. Коренной причиной проблемы является промышленное производство и распределение. Загрязнение земель происходит, когда опасные отходы загрязняют почву и грунтовые воды из-за неадекватных или безответственных мер по удалению. Заброшенные или заброшенные свалки отходов являются особенно сложной и дорогостоящей проблемой для общества. Иногда опасные отходы утилизируются незаконным и еще более опасным образом, потому что владелец не может найти дешевый способ избавиться от них. Одной из основных нерешенных проблем обращения с опасными отходами является поиск безопасных и недорогих методов удаления. Обеспокоенность общественности опасными отходами сосредоточена на потенциальных последствиях воздействия токсичных химических веществ на здоровье и, в частности, на риске развития рака.
Базельская конвенция, принятая в 1989 году, представляет собой международное соглашение о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и предотвращении отправки опасных отходов для удаления в страны, не располагающие средствами для их безопасной переработки. Базельская конвенция требует, чтобы образование опасных отходов и трансграничная перевозка отходов были сведены к минимуму. Перевозка опасных отходов осуществляется при наличии информированного разрешения и в соответствии с законами принимающей страны. Трансграничная перевозка опасных отходов осуществляется при условии соблюдения надлежащей природоохранной практики и гарантии того, что принимающая страна способна безопасно обращаться с ними. Любая другая торговля опасными отходами считается незаконной и, следовательно, преступной по своему умыслу, в соответствии с национальными законами и санкциями. Эта международная конвенция обеспечивает необходимую основу для решения проблемы на международном уровне.
Опасные свойства химических веществ
Опасными веществами являются соединения и смеси, представляющие опасность для здоровья и имущества из-за своей токсичности, воспламеняемости, взрывоопасности, радиационного и других опасных свойств. Общественное внимание, как правило, сосредоточено на канцерогенах, промышленных отходах, пестицидах и радиационной опасности. Однако бесчисленное множество соединений, не подпадающих под эти категории, могут представлять угрозу для безопасности и здоровья населения.
Опасные химические вещества могут представлять физическую опасность, хотя это чаще встречается при транспортировке и промышленных авариях. Углеводороды могут загореться и даже взорваться. Пожары и взрывы могут создавать свои собственные токсичные опасности в зависимости от химических веществ, которые изначально присутствовали. Пожары в местах хранения пестицидов представляют собой особо опасную ситуацию, поскольку пестициды могут превращаться в еще более высокотоксичные продукты сгорания (такие как параоксоны в случае фосфорорганических соединений), а при сжигании в местах пожара могут образовываться значительные количества вредных для окружающей среды диоксинов и фуранов. наличие соединений хлора.
Однако токсичность является главной проблемой для большинства людей в связи с опасными отходами. Химические вещества могут быть токсичными для человека, а также могут наносить ущерб окружающей среде из-за токсичности для видов животных и растений. Те, которые не разлагаются в окружающей среде (характеристика, называемая биоперсистенция) или которые накапливаются в окружающей среде (характеристика, называемая биоаккумулирующий) вызывают особую тревогу.
Резко изменились количество и опасный характер широко используемых токсичных веществ. В последнем поколении исследования и разработки в области органической химии и химического машиностроения привели к широкому коммерческому использованию тысяч новых соединений, включая стойкие соединения, такие как полихлорированные бифенилы (ПХД), более сильнодействующие пестициды, ускорители и пластификаторы с необычными и малоизученными эффектами. . Производство химикатов резко возросло. В 1941 г. производство всех синтетических органических соединений только в Соединенных Штатах, например, составляло менее одного миллиарда килограммов. Сегодня это намного больше, чем 80 миллиардов килограммов. Многие соединения, широко используемые сегодня, прошли мало испытаний и недостаточно изучены.
Токсичные химические вещества также гораздо более навязчивы в повседневной жизни, чем в прошлом. Многие химические заводы или свалки, которые когда-то были изолированы или находились на окраине города, стали частью городских районов в результате роста пригородов. Сообщества теперь находятся ближе к проблеме, чем в прошлом. Некоторые сообщества строятся прямо над старыми свалками. Хотя инциденты, связанные с опасными веществами, принимают различные формы и могут быть очень индивидуальными, подавляющее большинство, по-видимому, связано с относительно узким кругом опасных веществ, в том числе: растворители, краски и покрытия, растворы металлов, полихлорированные бифенилы (ПХБ), пестициды и кислоты. и щелочи. В исследованиях, проведенных в Соединенных Штатах, десятью наиболее распространенными опасными веществами, обнаруженными в местах захоронения, требующих вмешательства правительства, были свинец, мышьяк, ртуть, винилхлорид, бензол, кадмий, ПХД, хлороформ, бенз(а)пирен и трихлорэтилен. Однако хром, тетрахлорэтилен, толуол и ди-2-этилгексилфталат также занимают видное место среди тех веществ, миграция которых может быть доказана или для которых существует возможность воздействия на человека. Происхождение этих химических отходов сильно различается и зависит от местной ситуации, но, как правило, в поток отходов вносят растворы для гальванического покрытия, выброшенные химические вещества, побочные продукты производства и отработанные растворители.
Загрязнение подземных вод
На рис. 1 представлено поперечное сечение гипотетического места захоронения опасных отходов, чтобы проиллюстрировать проблемы, с которыми можно столкнуться. (На практике такую площадку ни в коем случае нельзя размещать рядом с водоемом или над слоем гравия.) В хорошо спроектированных сооружениях для захоронения опасных отходов (контейнерных) имеется эффективно непроницаемое уплотнение для предотвращения миграции опасных химических веществ из участка и в подстилающую почву. На таком объекте также есть оборудование для обработки тех химических веществ, которые могут быть нейтрализованы или преобразованы, и для уменьшения объема отходов, попадающих на объект; те химические вещества, которые не могут быть обработаны таким образом, содержатся в непроницаемых контейнерах. (Однако проницаемость является относительной, как описано ниже.)
Рис. 1. Поперечное сечение гипотетического полигона опасных отходов
Химические вещества могут протекать, если контейнер поврежден, выщелачиваться при попадании воды или разливаться во время обработки или после того, как место было нарушено. Как только они проникают в футеровку объекта, или если футеровка сломана, или если футеровки нет, они попадают в землю и мигрируют вниз под действием силы тяжести. Эта миграция происходит гораздо быстрее через пористую почву и медленнее через глину и коренные породы. Даже под землей вода течет вниз по склону и идет по пути наименьшего сопротивления, поэтому уровень грунтовых вод немного упадет в направлении течения, и поток будет намного быстрее через песок или гравий. Если под землей есть грунтовые воды, химические вещества в конечном итоге достигнут его. Более легкие химические вещества имеют тенденцию плавать в грунтовых водах и образовывать верхний слой. Более тяжелые химические вещества и водорастворимые соединения имеют тенденцию растворяться или переноситься грунтовыми водами, когда они медленно текут под землей через пористую породу или гравий. Район заражения, называемый шлейф, могут быть нанесены на карту путем бурения испытательных скважин или буровых скважин. Плюм медленно расширяется и движется в направлении движения грунтовых вод.
Загрязнение поверхностных вод может происходить стоком с участка, если загрязнен верхний слой почвы, или грунтовыми водами. Когда подземные воды впадают в местный водоем, такой как река или озеро, загрязняющие вещества переносятся в этот водоем. Некоторые химические вещества имеют тенденцию осаждаться в донных отложениях, а другие уносятся течением.
Загрязнение подземных вод может занять столетия, чтобы очиститься само по себе. Если неглубокие колодцы используются местными жителями в качестве источника воды, существует вероятность воздействия при проглатывании и контакте с кожей.
Проблемы здоровья человека
Люди вступают в контакт с токсическими веществами разными путями. Воздействие токсического вещества может произойти в нескольких точках цикла использования вещества. Люди работают на заводе, где вещества образуются как отходы промышленного процесса, и не переодеваются и не моются перед приходом домой. Они могут проживать рядом с местами захоронения опасных отходов, которые являются незаконными или плохо спроектированными или плохо управляемыми, с возможностью воздействия в результате несчастных случаев или небрежного обращения, или отсутствия локализации вещества, или отсутствия ограждения, чтобы не допустить детей к месту. Воздействие может происходить в домашних условиях в результате использования потребительских товаров с неправильной маркировкой, плохо хранящихся и не предназначенных для детей.
Три пути воздействия, безусловно, являются наиболее важными при рассмотрении последствий токсичности опасных отходов: вдыхание, проглатывание и всасывание через кожу. После впитывания и в зависимости от пути воздействия токсичные химические вещества могут поразить людей разными способами. Очевидно, что список возможных токсических эффектов, связанных с опасными отходами, очень длинный. Однако общественное беспокойство и научные исследования, как правило, концентрируются на риске рака и репродуктивных эффектах. В целом это отражает профиль химической опасности на этих объектах.
Было проведено много исследований жителей, которые живут вокруг или рядом с такими местами. За некоторыми исключениями, эти исследования показали очень мало поддающихся проверке клинически значимых проблем со здоровьем. Исключением, как правило, были ситуации, когда загрязнение было исключительно сильным, и имелся четкий путь воздействия на жителей, непосредственно прилегающих к участку, или тех, кто пьет колодезную воду, черпая воду из загрязненных участком грунтовых вод. Есть несколько вероятных причин этого удивительного отсутствия документально подтвержденных последствий для здоровья. Во-первых, в отличие от загрязнения воздуха и загрязнения поверхностных вод, химические вещества, содержащиеся в загрязнении земли, не всегда легкодоступны для людей. Люди могут жить в районах, сильно загрязненных химическими веществами, но если они не вступят в контакт с химическими веществами одним из упомянутых выше путей воздействия, токсичности не будет. Другая причина может заключаться в том, что хронические последствия воздействия этих токсичных химических веществ развиваются в течение длительного времени и очень трудно поддаются изучению. Еще одна причина может заключаться в том, что эти химические вещества менее эффективны в отношении хронических последствий для здоровья человека, чем это обычно предполагается.
Несмотря на последствия для здоровья человека, ущерб от загрязнения земель для экосистем может быть очень большим. Виды растений и животных, почвенные бактерии (вносящие вклад в продуктивность сельского хозяйства) и другие компоненты экосистемы могут быть необратимо повреждены в результате степени загрязнения, не связанной с каким-либо видимым воздействием на здоровье человека.
Контроль проблемы
Из-за распределения населения, ограничений на землепользование, транспортных расходов и беспокойства общества по поводу воздействия на окружающую среду существует сильное давление, чтобы найти решение проблемы экономичного удаления опасных отходов. Это привело к повышенному интересу к таким методам, как сокращение количества источников, переработка, химическая нейтрализация и безопасное удаление опасных отходов (изоляция). Первые два уменьшают количество производимых отходов. Химическая нейтрализация снижает токсичность отходов и может превратить их в твердые вещества, с которыми легче обращаться. Когда это возможно, предпочтительно, чтобы это делалось на месте образования отходов, чтобы уменьшить количество отходов, которые необходимо перемещать. Для остаточных отходов необходимы хорошо спроектированные объекты захоронения опасных отходов с использованием наилучших доступных технологий химической переработки и локализации.
Создание безопасных площадок для хранения опасных отходов относительно дорого. Участок необходимо выбирать тщательно, чтобы не допустить быстрого загрязнения поверхностных вод и основных водоносных горизонтов (подземных вод). Площадка должна быть спроектирована и построена с непроницаемыми барьерами для предотвращения загрязнения почвы и грунтовых вод. Эти барьеры обычно представляют собой тяжелые пластиковые вкладыши и слои утрамбованной глины, заполняющие зоны ожидания. На самом деле, барьер действует, чтобы задержать прорыв и замедлить проникновение, которое в конечном итоге происходит, до приемлемой скорости, которая не приведет к накоплению или значительному загрязнению грунтовых вод. Проницаемость свойство материала, описываемое в терминах сопротивления материала жидкости или газу, проникающим в него при заданных условиях давления и температуры. Даже наименее проницаемая преграда, такая как пластиковые вкладыши или уплотненная глина, в конечном счете позволит пройти некоторым жидким химическим веществам через преграду, хотя на это могут уйти годы и даже столетия, и как только происходит прорыв, поток становится непрерывным, хотя это может происходить при очень низкая ставка. Это означает, что подземные воды непосредственно под местом захоронения опасных отходов всегда подвергаются риску загрязнения, даже если он очень мал. Если подземные воды загрязнены, их очень трудно, а часто и невозможно обеззаразить.
Многие места захоронения опасных отходов регулярно контролируются с помощью систем сбора и тестирования близлежащих колодцев, чтобы убедиться, что загрязнение не распространяется. Более продвинутые строятся с предприятиями по переработке и переработке на месте или поблизости, чтобы еще больше сократить количество отходов, попадающих на место захоронения.
Площадки для хранения опасных отходов не являются идеальным решением проблемы загрязнения земель. Они требуют дорогостоящих знаний для проектирования, дороги в строительстве и могут потребовать мониторинга, что создает постоянные затраты. Они не гарантируют, что загрязнение подземных вод не произойдет в будущем, хотя эффективно минимизируют это. Основным недостатком является то, что кто-то неизбежно должен жить рядом с одним из них. Сообщества, в которых расположены или предполагается разместить места хранения опасных отходов, обычно решительно выступают против них и затрудняют получение разрешения правительствами. Это называется синдромом «не на моем заднем дворе» (NIMBY) и является обычной реакцией на размещение объектов, которые считаются нежелательными. В случае с опасными отходами синдром NIMBY имеет тенденцию быть особенно сильным.
К сожалению, без полигонов опасных отходов общество может полностью потерять контроль над ситуацией. Когда нет места для опасных отходов или когда его использование слишком дорого, опасные отходы часто утилизируются незаконно. Такая практика включает выливание жидких отходов на землю в отдаленных районах, сброс отходов в канализацию, впадающую в местные водные пути, и отправку отходов в юрисдикции, в которых действуют более мягкие законы, регулирующие обращение с опасными отходами. Это может создать еще более опасную ситуацию, чем плохо управляемая свалка.
Существует несколько технологий, которые можно использовать для утилизации оставшихся отходов. Высокотемпературное сжигание является одним из самых чистых и эффективных способов утилизации опасных отходов, но стоимость этих установок очень высока. Одним из наиболее многообещающих подходов является сжигание жидких токсичных отходов в печах для обжига цемента, которые работают при необходимых высоких температурах и используются как в развивающихся, так и в развитых странах. Закачка в глубокие колодцы, ниже уровня грунтовых вод, является одним из вариантов для химических веществ, которые нельзя утилизировать каким-либо другим способом. Тем не менее, миграция грунтовых вод может быть сложной, и иногда необычные ситуации с давлением под землей или утечки в колодце в любом случае приводят к загрязнению грунтовых вод. Дегалогенирование — это химическая технология, при которой атомы хлора и брома удаляются из галогенированных углеводородов, таких как ПХД, чтобы их можно было легко утилизировать путем сжигания.
Основной нерешенной проблемой обращения с твердыми бытовыми отходами является загрязнение опасными отходами, выбрасываемыми случайно или намеренно. Это можно свести к минимуму, перенаправив утилизацию в отдельный поток отходов. Большинство систем твердых бытовых отходов отводят химические и другие опасные отходы таким образом, чтобы они не загрязняли поток твердых отходов. В идеале отдельный поток отходов должен быть направлен в безопасное место для удаления опасных отходов.
Существует острая необходимость в объектах для сбора и надлежащей утилизации небольших количеств опасных отходов с минимальными затратами. Люди, которые обнаруживают, что у них есть бутылка или банка с растворителями, пестицидами или каким-то неизвестным порошком или жидкостью, обычно не могут позволить себе высокую стоимость надлежащей утилизации и не понимают риска. Необходима какая-то система сбора таких опасных отходов от потребителей до того, как они будут вылиты на землю, смыты в унитаз или сожжены и выпущены в воздух. Ряд муниципалитетов спонсирует дни «токсичных облав», когда жители приносят небольшое количество токсичных материалов в центральное место для безопасной утилизации. В некоторых городских районах были введены децентрализованные системы, предполагающие сбор на дому или на месте небольших количеств токсичных веществ, подлежащих утилизации. В Соединенных Штатах опыт показал, что люди готовы проехать до пяти миль, чтобы безопасно избавиться от бытовых токсичных отходов. Крайне необходимо просвещение потребителей для повышения осведомленности о потенциальной токсичности обычных продуктов. Пестициды в аэрозольных баллончиках, отбеливатели, бытовые чистящие средства и чистящие жидкости потенциально опасны, особенно для детей.
Заброшенные свалки опасных отходов
Заброшенные или небезопасные места хранения опасных отходов являются распространенной проблемой во всем мире. Места захоронения опасных отходов, требующие очистки, являются большим обязательством перед обществом. Возможности стран и местных юрисдикций по очистке крупных объектов опасных отходов сильно различаются. В идеале за его очистку должен платить владелец сайта или человек, создавший сайт. На практике такие сайты часто переходили из рук в руки, а прошлые владельцы часто прекращали свою деятельность, у нынешних владельцев может не быть финансовых ресурсов для очистки, а работа по очистке, как правило, откладывается на очень длительный период из-за дорогостоящих технических исследования, за которыми следуют судебные баталии. Небольшие и менее богатые страны имеют мало рычагов воздействия на ведение переговоров об очистке с нынешними владельцами сайта или ответственными сторонами и не имеют значительных ресурсов для очистки сайта.
Традиционные подходы к очистке мест опасных отходов очень медленные и дорогие. Это требует узкоспециализированных знаний, которых часто не хватает. Площадка с опасными отходами сначала оценивается, чтобы определить, насколько серьезным является загрязнение земли и загрязнены ли грунтовые воды. Определяется вероятность контакта жителей с опасными веществами и в ряде случаев рассчитывается оценка риска для здоровья, который это представляет. Должны быть приняты решения о приемлемых уровнях очистки, степени, до которой в конечном итоге должно быть уменьшено воздействие для защиты здоровья человека и окружающей среды. Большинство правительств принимают решения об уровнях очистки, применяя различные применимые законы по охране окружающей среды, стандарты загрязнения воздуха, стандарты питьевой воды и основываясь на оценке рисков для здоровья, связанных с конкретным местом. Таким образом, уровни очистки устанавливаются таким образом, чтобы отражать заботы как о здоровье, так и об окружающей среде. Необходимо принять решение о том, как следует восстановить участок или как лучше всего добиться такого снижения воздействия. Восстановление — это техническая проблема достижения этих уровней очистки инженерными и другими методами. Некоторые из используемых методов включают сжигание, отверждение, химическую обработку, испарение, многократную промывку почвы, биоразложение, локализацию, удаление почвы за пределы участка и откачку грунтовых вод. Эти инженерные варианты слишком сложны и специфичны для конкретных обстоятельств, чтобы описывать их подробно. Решения должны соответствовать конкретной ситуации и средствам, доступным для достижения контроля. В некоторых случаях исправление невозможно. Затем необходимо принять решение о том, какое землепользование будет разрешено на участке.