Химия и экология

и подвергать дальнейшей обработке.

РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

В 1896 г. Антуан Беккерель обнаружил, что фотопластинка, лежащая рядом

с кусочком соединения урана, оказалась засвеченной. Так была открыта

радиоактивность. Со временем заметили, что люди, экспериментировавшие с

радиоактивными элементами, рано умирают от рака, лейкемии и других

болезней. Радиация разрушает живые клетки, вызывает необратимые изменения в

организмах, порождая мутации— генетические уродства.

Тем не менее сегодня невозможно представить какую-либо отрасль

человеческой деятельности без применения радиоактивных материалов. В

промышленности — атомная энергетика, в медицине — лечение и

диагностирование, в геологии и биологии — радиоуглеродный анализ. Возникает

проблема ликвидации радиоактивных отходов.

Некоторые же предприятия не заботятся даже об элементарной изоляции

смертоносных отходов. Например, слаборадиоактивные отходы перерабатывающего

завода в Селлафилде (Великобритания) сливаются через трубу прямо в

Ирландское море, которое за короткий срок поставило печальный рекорд по

степени радиоактивного загрязнения среди водных бассейнов мира. Высокий

процент больных раком среди жителей побережья, по мнению специалистов,

обусловлен плутонием, который осаждается в окрестностях на поверхность

земли. Власти Ирландии требуют закрытия завода, но он дает астрономические

доходы.

ПРИРОДНЫЙ И ТЕХНОГЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН

На территории Свердловской области радиационный фон обусловлен

геологическими особенностями региона и определяется содержанием

естественных радионуклидов (238U, 232Th и 40К) в почвах и горных породах.

На территории области сосредоточено более 1000 локальных скоплений

урановой, ториевой и уран-ториевой минерализации, 350 водоисточников с

повышенной концентрацией естественных радионуклидов.

Большая часть территории области расположена в пределах радоноопасных

зон, мощность экспозиционной дозы (МЭД) составляет 6—12 мкР/ч. Для

Мурзинско-Камышевской зоны при среднем фоне 12 мкР/ч в пределах Адуевского

гранитного массива МЭД достигает значений 18— 20 мкР/ч. Мощность

экспозиционной дозы гамма-излучения составляет: в Екатеринбурге — 8—20

мкР/ч, Нижнем Тагиле — 6—9 мкР/ч, Каменск-Уральском — 6—20 мкР/ ч,

Первоуральске — 5—7мкР/ч, Ревде — 3—5 мкР/ч.

Спецификой формирования доз облучения населения Свердловской области

от естественных источников радиации является высокий вклад 232Rn (торона).

Средняя годовая эффективная доза облучения от торона (1 мЭв) более чем на

порядок превышает среднемировую (0,07 мЭв/год).

Определенную потенциальную радиоэкологическую опасность представляют

многочисленные техногенные образования урановой и ториевой природы

Свердловской области. Попадая в технологические циклы, они десятилетиями

концентрировались. Их переработка может привести к росту дозовых нагрузок

населения и выпуску продукции с повышенным содержанием радионуклидов.

Кроме того, существенным источником формирования дозы облучения

населения являются медицинские рентгеновские диагностические процедуры и

дозовые нагрузки производственного персонала.

В целом доза облучения населения Свердловской области от природного и

техногенного радиационного фона составляет 70% суммарной дозы от всех

источников ионизирующего облучения (8500 чел.-Зв — коллективная доза, 1,8

мЗв — средняя годовая эффективная доза на одного жителя).

РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. Помимо естественной геологической среды,

радиоэкологическую обстановку на территории Свердловской области формируют

также последствия аварий 1957 г. на производственном объединении «Маяк» и

1967 г., когда произошел ветровой перенос радионуклидов с обнажившихся

вследствие засухи берегов оз. Карачай в Челябинской области. Сброс

радиоактивных веществ в р. Теча предприятиями поселков Озерный, Костоусово

и Двуреченска (переработка минерального сырья с высоким содежанием ЕРН),

Красноуфимского филиала комбината «Победа», Белояр-ской АЭС, предприятий г.

Лесного и Новоуральска продолжался с 1949—1964 гг. Имели также место

аэрозольные выбросы Белоярской АЭС и техногенное загрязнение продуктами

переработки отходов ядерной индустрии. Кроме того, в области более 1500

объектов используют источники ионизирующего излучения в своей технологии,

включая медицинскую. Немаловажный фактор и глобальные атмосферные

выпадения, имевшие место на всей территории России.

Радиационная обстановка на территории Восточно-Уральского

радиоактивного следа определяется остаточным радиоактивным загрязнением по.

90Sr. Плотность загрязнения по 90Sr в 1995 г. составляла 0,2—1,6 Ки/км2.

Пятна с аномально высокими плотностями загрязнения обнаружены севернее оз.

Тыгиш (5,1—5,2 Ки/км2) и на территории г. Каменск-Уральский (6,9 Ки/км ).

Мощность экспозиционной дозы на территории Каменского и Богдановического

районов составляет 7,5—8,5 мкР/ч. Среднегодовая бета-активность атмосферных

выпадений составила 1,1 Бк/м2сут, то есть на уровне средней по региону, а

максимальное значение 11,2 Бк/м2сут отмечено в г. Тавде. Средняя за год

плотность выпадений по 137Cs —1,5 Бк/м2мес, по 90Sr —1,1 Бк/м2мес.

Дополнительная индивидуальная годовая эффективная доза облучения жителей на

территории Восточно-Уральского радиоактивного следа за счет остаточного

радиоактивного загрязнения местности и повышенного содержания 90Sr в

продуктах питания не превышала 0,1 мЗв, однако это в 2 раза выше, чем в

среднем для области.

Район Белоярской атомной станции (БАЭС) не имеет существенных отличий

в радиоактивном загрязнении от Уральского региона. Доля радиационного

воздействия БАЭС на все население Свердловской области не превышает 0,03%

(3,3 чел.-Зв против 12120 чел.-Зв). Аналогичная ситуация в гг.

Новоуральске и Лесном.

Таким образом, основной вклад в дозовую нагрузку населения области вносят:

. естественные радионуклиды в почвах, стройматериалах, радон в воздухе

жилых помещений, в воде — около 70% суммарной дозы (8500 чел.-Зв —

коллективная доза);

. облучение от медицинских и рентгеновских процедур — около 30% (3200

чел-Зв).

. С учетом всех дозообразующих факторов коллективная доза облучения

населения области в 1995 г. составила 12120 чел.-Зв, что может в

прогнозе жизни двух поколений дать 140 дополнительных смертей от

онкологических заболеваний и 56 случаев генетических эффектов. Средняя

годовая эффективная доза облучения на одного жителя области составляет

2,8—3,2 мЗв.

. Усредненные данные не гарантируют радиационного благополучия отдельных

территорий. Кроме того, имеются и факторы потенциальной опасности

радиационного загрязнения, выражающиеся в высокой концентрации

предприятий ядерного топливного цикла, наличии промышленных

энергетических и исследовательских реакторов, их эксплуатации, имевших

место аварийных и чрезвычайных ситуаций, проведении ядерных взрывов в

военных и хозяйственных целях. В связи с этим в области наблюдается:

. накопление радиоактивных отходов (РАО), делящихся материалов (ДМ) и

связанная с ними возможность крупномасштабного загрязнения окружающей

природной среды;

. временное хранение и захоронение РАО;

. потенциальная опасность ядерного топливного цикла (БАЭС и СФНИКИЭТ (г.

Заречный), Уральский электрохимический комбинат (г. Новоуральск),

комбинат «Электрохимприбор» (Лесной), ряд предприятий Челябинской

области);

. перевозка по территории области радиоактивных веществ (РВ), РАО и

отработанного ядерного топлива (ОЯТ);

. потенциальная опасность демонтажа ядерных боеголовок;

. загрязнение поверхностных и подземных вод и почв;

. радиоактивное загрязнение территорий крупных городов области.

РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. После нескольких лет работы реактора

значительная часть 235U распадается на другие радиоактивные элементы, и

топливо нуждается в замене. В момент удаления из реактора топливо в высшей

степени радиоактивно. При хранении под водой в течение некоторого времени

многие радиоактивные элементы с коротким периодом жизни превращаются в

стабильные, и твэлы (тепловыделяющие элементы) становятся значительно менее

радиоактивными. Процесс выдержки отработанных твэлов для снижения их

радиоактивности называется охлаждением. После охлаждения отработанное

топливо (твэлы) химически перерабатывается для разделения оставшегося 235U,

накопленного 239Pu и радиоактивных отходов. Отходы представляют собой

высоко радиоактивную жидкость, которая хранится в стальных резервуарах с

двойными стенками из нержавеющей стали.

Резервуары окружают метровым слоем бетона. Безопасное хранение этих

отходов должно быть обеспечено в течение многих тысяч лет. Как считают

специалисты, минимум 20 лет отходы необходимо охлаждать. За это время

большая часть радиоактивных элементов подвергнется распаду.

Радиоактивные отходы низкого уровня. Это — использованные защитная

одежда, обувь, упаковки от более радиоактивных веществ и т.д.

Как правило, они хоронятся в хранилищах для радиоактивных отходов.

Рабочим, когда они имеют дело с радиоактивными отходами низкого уровня,

необходимо пользоваться защитными комбинезонами, резиновыми перчатками и —

здравым смыслом.

Отходы среднего уровня. Они в 1000 раз более радиоактивны, чем отходы

низкого уровня. Поступают большей частью от ядерных реакторов и

представляют собой металлические емкости, которые содержали ядерное

топливо, части металлических конструкций, используемых в реакторах. В

настоящее время отходы среднего уровня образуются во многих регионах

страны, и там же производится их захоронение. Целесообразно было бы

построить для этих отходов хранилища, где они будут захоронены навсегда.

Эти хранилища скорее всего будут под землей, возможно, под морским дном.

Отходы перед захоронением будут запечатаны в металлические контейнеры.

Отходы высокого уровня. Это очень концентрированные отходы,

поступающие от переработки топливных стержней ядерных реакторов. При

радиоактивном распаде они выделяют тепло и должны хранится в условиях,

обеспечивающих постоянный отвод тепла, по крайней мере 50 лет. После этого,

по мнению специалистов, их необходимо будет превратить в стеклянные блоки,

запечатать в металлические контейнеры и захоронить, вероятно, в подземных

пустотах. По сравнению с историей человечества, они будут радиоактивными

всегда. Производя отходы высокого уровня, мы в качестве побочного продукта

создаем еще большое количество отходов среднего уровня.

Сейчас рассматриваются разные способы избавления от отходов:

. превращение жидкостей в инертные твердые вещества (керамику) для

захоронения в глубоких геологических горизонтах;

. хранение слабо- и среднеактивных отходов в старых рудниках, соляных

копях;

. высокоактивные отходы должны содержаться в твердом виде — в

остеклованных блоках или в небольших количествах в бетонных и битумных

блоках.

Какие горные породы лучше всего подходят для захоронения ядерных

отходов? Ядерные отходы должны быть ограждены от просачивания в окружающую

среду. Они должны хранится безопасно на протяжении тысячелетий. Для этого

должны быть спроектированы и построены контейнеры, устойчивые к

просачиванию отходов.

Что может быть причиной нарушения их герметичности? Главная проблема —

вода, которая может быть причиной коррозии почти всех металлов. Некоторые

горные породы довольно легко пропускают воду. В этом случае металл начинает

корродировать, контейнеры теряют герметичность и пропускают радиоактивные

вещества. Если вода поднимается на поверхность, опасность увеличивается.

Движение воды через горные породы зависит от двух факторов: пористости

породы и гидравлического градиента.

Пористость — это мера расстояния между микроскопическими зернами, из

которых состоит порода. Породы с большими расстояниями между зернами

(высокая пористость) склонны довольно легко пропускать воду. Также легко

пропускают водные потоки и породы с множеством трещин и сдвигов.

Гидравлический градиент — это разность по высоте между местом

поступления воды и местом, куда она поступает. Вода всегда течет вниз по

склонам, и чем круче склон, тем быстрее она течет. Хранилище отходов должно

быть размещено так, что, если произойдет разгерметизация, вода могла бы

унести отходы в нижние слои горных пород дальше от поверхности.

ХРАНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ (РАО) В ОБЛАСТИ.

Региональный пункт захоронения (ЦПЗРО) спецкомбината «РАДОН» в 1995 г.

имел регулярное федеральное финансирование и работал без особых осложнений.

Производилось захоронение твердых РАО на 80% из Свердловской области (до

6000 Ки). Суммарная активность захороненных РАО — 139000 Ки. Радиационная

обстановка вокруг ЦПЗРО контролировалась службой пункта и ОблЦСЭН Гамма-

каротаж 16 контрольных скважин, активность проб стоков после стирки

спецодежды, проб снега и растительности не превышал фоновых значений. Гамма-

фон по периметру «грязной» зоны находился в пределах 8—13 мкР/час.

Радиационная обстановка в районе ЦПЗРО, который входит в 100-километровую

зону БАЭС, находится на уровне всей зоны.

Пункт захоронения РАО Ключевского завода ферросплавов (п. Двуреченск)

проводит захоронение отходов в виде торий- и ураносодержащих шлаков в 3 км

от поселка. В 1995 г. завершена засыпка первой траншеи с РАО. Влияние на

окружающую среду заметно только за счет внешнего гамма-излучения на

расстоянии до 60 м от периметра. Вокруг пункта захоронения оформлена

санитарно-защитная зона. Суммарная активность захороненных РАО — 1,1 Ки,

гамма-фон — 13 мкР/ч.

Склады монацитового концентрата в Красноуфимском районе (бывший филиал

комбината «Победа») содержат на хранении более 80 тыс. т. монацитового

песка со средним содержанием ThO2 порядка 5%. Влияние объекта на окружающую

среду идет за счет внешнего гамма-излучения. На расстоянии 250-300 м от

заграждения гамма-излучение снижается до фоновых значений. Склады

монацитового песка в случае чрезвычайных ситуаций и стихийных бедствий

потенциально опасны.

Хранилища твердых и жидких отходов на Белоярской АЭС работают в

нормальном режиме, но с учетом возможного снятия с эксплуатации 1 и 2

блоков АЭС, необходимо их расширение или строительство нового хранилища.

Особую тревогу для окружающей среды и населения вызывают бассейны

выдержки отработанных твэлов, требующие капитальных затрат на поддержание

их эксплуатационных характеристик.

ГАЗОВЫЕ ВЫБРОСЫ

Парниковый эффект, озоновые дыры, кислые дожди, пораженные леса, смог

— все это понятия, которые однозначно характеризуют нарушение среды

обитания. Эти отклонения основаны на сложных биохимических, физических и

физико-химических процессах, вызванных многочисленными антропогенными

источниками выбросов.

Несмотря на значительные усилия и частичный успех, разработка решений

по первичной охране окружающей среды, то есть концепции экологически чистых

технологических процессов не могут быть решены в необходимой степени за

короткое время. Вторичные природоохранные мероприятия, а именно очистка

отходящих газов и воздуха в целях снижения твердых, парообразных и

газообразных вредных компонентов, по-прежнему не утратили своего значения.

Однако следует отметить, что эффективность их по разным причинам не очень

высока. За период с 1989 по 1994 г в Свердловской области масса выбросов

загрязняющих веществ как суммарная, так и по основным загрязняющим

веществам имеет тенденцию к снижению. Валовой выброс загрязняющих веществ

за 5 лет снизился более, чем на 40%. Это ли не прекрасно! Причем пылевые

выбросы в атмосферу сократились практически на 55%, а газообразные на 39%.

Однако все это сокращение связано, в основном, с падением производства.

[pic]

Воздухоохранные мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ (1995

г.)

В 1994 году на предприятиях области улавливалось 10,1 млн. т загрязняющих

веществ, из них утилизировано 4,88 млн. т. Степень улавливания загрязняющих

веществ по области в целом составила 86,56%. Самая низкая степень

улавливания на предприятиях топливной отрасли — 6,21%.

Мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу области

были выполнены на 83 предприятиях. Выбросы за 1995 год снижены на 21 тыс.

т. Какие же мероприятия были проведены?

В основном это:

. повышение эффективности существующих установок газоочистки (УГО)

предприятий Верхнего Тагила, Серова, Качканара — 2253 т;

. наладка и ремонт УГО в Артемовске, Сухом Логе, НТМК — 1773,1 т;

. монтаж новых УГО в Серове, Каменск-Уральском, Сухом Логу,

Первоуральске, Асбесте — 899,6;

. реконструкция УГО в Ревде, Полевском, Каменск-Уральском,

Екатеринбурге, Нижнем Тагиле — 350,1 т;

. перевод систем отопления с мазута на газ в Реже, Серове,

Красноуральске — 1103,4 т)

. изменение технологии в Красноуральске, Полевском, Екатеринбурге —

13674,7 т;

. закрытие источника загрязнений в Асбесте, Каменск-Уральском — 529,4 т.

Очистка отходящих газов и воздуха. Для очистки газов применяют:

электрическую очистку, механические пылеулавливатели, процессы абсорбции и

хемосорбции, сжигание, адсобцию и катализ.

Электрическая очистка газа основана на принципе поляризации твердых

частиц, содержащихся в газе или воздухе. Под действием электричества

создается электромагнитное поле. Частицы поляризуются, притягиваются к

одному из электродов и скапливаются на его поверхности. Периодически

образовывающийся налет удаляется. Применяется на предприятиях цветной и

черной металлургии, химической и целлюлозно-бумажной промышленности,

промышленности строительных материалов, стекольных заводов в топливно-

энергетическом хозяйстве: для очистки обжиговых и отходящих газов из печей,

конвертеров домен любых видов, сушилок, электролитных и стеклоплавильных

ванн, любых газов термических процессов, отходящего воздуха или газов от

источников пыли на цементных заводах.

Механические пылеуловители включают в себя: центробежные сепараторы

(циклоны, мультициклоны), тканевые фильтры, грануляторные фильтры (фильтр с

завихряющими, насыпными слоями).

Циклоны, мультициклоны применяются для очистки полезных и отходящих газов

от пыли в сталелитейной, металлургической и химической промышленности,

таких как дымовые газы, агломерационные газы, печные газы и т.д.

[pic]

Очистка газа при выплавке алюминия.

Тканевые фильтры: очистка от пыли отходящих газов и воздуха помещений

на литейных металлургических заводах, электростанциях и мусоросжигательных

установках.

Грануляторные фильтры: очистка от пыли отходящего воздуха из

клинкерных охладителей на цементных заводах, отходящих газов из вращающихся

и шахтных печей, предприятий по добыче и переработке нерудных полезных

ископаемых и почв, а также дымовых газов, отходящих газов агломерационных

фабрик.

Абсорбция и хемосорбция. Процессы абсорбции и хемосорбции применяются

в скрубберах, распылительных абсорберах, реакторах с циркулирующим кипящим

слоем. При этом используются методы мокрой очистки путем промывки,

абсорбции и реакция для удаления агрессивных газов с жидкостями, прежде

всего в химической промышленности, на металлургических заводах,

электростанциях и мусоросжигательных заводах. Полусухие методы, основанные

на реакции агрессивных газов (S02, НС1, HF) с суспензиями, с образованием

твердых продуктов реакции, используются на электростанциях и

мусоросжигательных заводах (распылительные абсорберы). Сухие методы, в

качестве циркуляционных процессов в реакторе с циркулирующим кипящим слоем

с порошковым абсорбентом, для удаления агрессивных газов из отходящих газов

алюминиевой, химической промышленности, промышленности строительных

материалов, электростанций и мусоросжигательных заводов. Удаление из газов

ртути и других вредных компонентов с помощью специально пропитанного

активированного угля.

Очистка отходящих газов путем сжигания применяется для отходящих

нефтехимических предприятий, сжигания газов, содержащих хлорпроизводные

углеводороды с регенерацией, совместного сжигания отходящих газов и жидких

остатков.

Очистка газов путем адсорбции и катализа для удаления растворителей,

органических и неорганических сернистых соединений, а также других газо-

или парообразных агрессивных веществ из отходящего воздуха и газов путем

адсорбции на активированном угле. Удаление H2S и S02 из отходящих газов

путем катализа на алюминиевоокисных катализаторах (А120з) для получения

товарной серы. Каталитическое восстановление оксидов азота в дымовых газах

с целью снижения содержания NO2. Каталитическое окисление диоксинов и

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7