Характеристика опасности твердых промышленных отходов

Оглавление

Перечень сокращений

Введение

Основная часть

1.Характеристика твердых промышленных отходов основных производств

1.1 Характеристика твердых промышленных отходов основных производств

1.1.1Классификация и виды твердых промышленных отходов

1.1.2ТПО металлоперерабатывающих производств

1.1.3ТПО металлургических производств и их переработка

1.1.4ТПО стекольных и керамических производств и их переработка

1.1.5ТПО при производстве полимерных материалов синтетической химии

1.2 Определение класса опасности отходов

1.2.1Расчетный метод определения класса опасности

1.2.2Экспериментальный метод определения класса опасности

1.3 Утилизация промышленных отходов

1.3.1Захоронение

1.3.2Термическая переработка

1.3.3Механическая переработка

1.3.4 Биологическая переработка

2. Определение класса опасности отходов различных производств

2.1 Определение класса опасности отходов расчетным методом

2.1.1Расчет класса опасности составленный на отход- гальванические шламы

2.1.2Расчет класса опасности составленный на отход оксидов, гидроксидов, солей

2.1.3Расчет класса опасности составленный на отход шлама нефти и нефтепродуктов

2.1.4Расчет класса опасности составленный на отход шлама от мойки автотранспорта

2.2Определение класса опасности методом биотестирования

2.2.1 Определение токсичности вод, водных вытяжек из отходов по смертности дафний

2.2.2Определение токсичности вод, водных вытяжек из отходов по изменению численности клеток водорослей

Заключение

Список используемых источников

Приложение

промышленный отходы переработка утилизация

Перечень сокращений

ПДКп (мг/кг)- предельно допустимая концентрация вещества в почве

ОДК- ориентировочно допустимая концентрация

ПДКв (мг/л)- Предельно допустимая концентрация вещества в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

ОДУ- ориентировочно допустимый уровень

ОБУВ- ориентировочный безопасный уровень воздействия

ПДКр.х.(мг/л)- предельно допустимая концентрация вещества в воде водных объектов рыбохозяйственного назначения

ПДКс.с. (мг/м3)- предельно допустимая концентрация вещества среднесуточная в атмосферном воздухе населенных мест

ПДКм.р. (мг/м3)- предельно допустимая концентрация вещества максимально разовая в воздухе населенных мест

ПДКр.з. (мг/м3)- предельно-допустимая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны

МДС-максимально допустимое содержание

МДУ - максимально допустимый уровень

S (мг/л)- растворимость компонента отхода вещества в воде при 20оС

Снас (мг/м3)- насыщающая концентрация вещества в воздухе при 20оС и нормальном давлении

Kow - коэффициент распределения в системе октанол/вода при 20оС

LD50 (мг/кг)- средняя смертельная доза компонента в миллиграммах действующего вещества на 1 кг живого веса, вызывающая гибель 50% подопытных животных при однократном пероральном введении в унифицированных условиях

LDкожн50 (мг/кг)- средняя смертельная доза компонента в миллиграммах действующего вещества на 1 кг живого веса, вызывающая гибель 50% подопытных животных при однократном нанесении на кожу в унифицированных условиях

LC50 (мг/м3)- средняя смертельная концентрация вещества, вызывающая гибель 50% подопытных животных при ингаляционном поступлении в унифицированных условиях

БД - биологическая диссимиляция

Введение

промышленный отход переработка опасность

ХХ век принес человечеству немало благ, связанных с бурным развитием научно-технического прогресса, и в то же время поставил жизнь на Земле на грань экологической катастрофы. Рост населения приводит к увеличению образования бытовых отходов, интенсификация добычи ископаемых и связанные с этим увеличение примышленных отходов, загрязняющих Землю, приводит к коренным изменениям в природе, и отражаются на самом существовании человека.

В последнее время острейшей проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое развитие, является продолжающиеся загрязнения природной среды твердыми, жидкими и газообразными отходами производства и потребления, вызывающими деградацию окружающей среды

Существует классификация отходов по их химической природе, техническим признакам образования, возможности дальнейшей переработки и использования и в нашей стране отходы характеризуются по пяти классам опасности, от чего зависят затраты на их переработку и захоронение. Класс опасности устанавливается с целью определения безопасных способов и условий размещения, перемещения, обезвреживания отходов.

При современном уровне науки и техники невозможно исключить образование не утилизируемых, не подлежащих сжиганию, не поддающихся нейтрализации токсичных отходов. В этом случае целесообразно захоронение такого рода отходов в специально создаваемых для этих целей хранилищах, для их использования в будущем.

Ежегодно на территории России образуется около 7 млрд. тонн всех видов отходов, из которых в той или иной мере используются лишь 2 млрд. тонн. На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд. тонн отходов, причем токсичных из них более 1,4 млрд. тонн.

Сравнение данных классов опасности отходов установленных расчетным методом и определенных экспериментальным путем методом биотестирования. Наука и техника начала третьего тысячелетия развивается в темпах геометрической прогрессии, не является исключением и промышленность как одна из самых масштабных сфер деятельности человека.

Промышленность России, так или иначе, развивается все более стабильно и целенаправленно. В связи с не безупречностью технологических процессов на данном этапе неизбежно негативное воздействие промышленности на окружающую среду, промышленных отходов как компонента данного воздействия. Ежегодно во всем мире и в нашей стране миллиарды тонн твердых отходов поступает в биосферу, нанося тем самым непоправимый урон как живой, так и неживой природе.[1]

1.Характеристика твердых промышленных отходов основных производств

1.1 Характеристика твердых промышленных отходов основных производств

1.1.1Классификация и виды твердых промышленных отходов

Промышленные отходы являются неоднородными, сложными поликомпонентными смесями веществ, обладающими различными физико-химическими свойствами, представляют токсическую, химическую, биологическую, коррозионную, огне- и взрывоопасность. Существует классификация отходов по их химической природе, технологическим признакам образования, возможности дальнейшей переработке и использования.[2] В нашей стране вредные вещества характеризуется по четырем классам опасности, от чего зависят затраты на переработку и захоронение: [3]

1. Чрезвычайно опасные. Вещества, содержащие ртуть и ее соединения, в том числе сулему, хромовокислый и цианистый калий, бенз-а-пирен и др. Это особотоксичные сильнодействующие ядовитые соединения.

2. Высоко-опасные. Вещества, содержащие хлористую медь, содержащие сульфат меди, щавелевокислую медь, соединения свинца.

3. Умеренно-опасные. Вещества, содержащие оксиды свинца, хлорид никеля, четыреххлористый углерод.

4. Малоопасные. Вещества, содержащие сульфат магния, фосфаты, соединения цинка, отходы обогащения полезных ископаемых.

Принадлежность к группам определяется по классификатору промышленных отходов, расчетным путем, если известны гигиенические параметры вещества и экспериментальным путем.[4] Отходы всех классов опасности делятся на твердые, пастообразные, жидкие, пылевидные или газообразные:

- твердые отходы: пришедшая в негодность тара из металлов, дерева, картона, пластмасс, обтирочные материалы, отработанные фильтроматериалы, обрезки полимерных труб, кабельной продукции.

- пастообразные: шламы, смолы, осадки с фильтров и отстойников от очистки емкостей теплообменников.

- жидкие: сточные воды, содержащие органические и неорганические вещества, не подлежащие приему на биоочистку ввиду высокой токсичности.

- пылевидные(газообразные): сдувки от дыхательных трубок емкостного оборудования, выбросы из участков обезжиривания, окраски продукции.

По химической устойчивости отходы различаются: взрывоопасные, самовозгорающиеся, разлагающиеся с выделением ядовитых газов, устойчивые. [2] Все промышленные отходы делят на утилизируемые и не утилизируемые. Утилизируемые промышленные отходы не подлежат уничтожению или захоронению, а должны быть использованы в народном хозяйстве как топливо, стройматериалы, удобрения, исходное сырье для повторной переработки или регенерации отходов с целью получения вторичного сырья. Захоронение не утилизируемых отходов определяется их потенциальной опасностью для здоровья населения. В настоящее время не утилизируемые промышленные отходы в стране делятся на пять классов опасности с учетом их токсичности, влияния на окружающую среду и технологии обезвреживания промышленных отходов на полигонах.[3]

К I классу относятся особо токсичные сильнодействующие ядовитые соединения. Их прием и захоронение производят в металлических контейнерах.

К II классу относятся жидкие отходы с минеральными загрязнениями (кислоты, щелочи, соли, гидроокиси тяжелых металлов). Нейтрализуются в котлованах за счет взаимного смешения и добавления реагентов.

К III классу относятся условно-твердые отходы, в том числе пастообразные, которые смешиваются с опилками. Сгущенные таким образом отходы помещают в котлован и изолируют сверху слоем грунта.

К IV классу относятся жидкие отходы, содержащие органические загрязнения с ХПК около 25000 мг/л. Эти отходы частично испаряются в процессе сжигания органических загрязнений.

К V классу относятся не утилизируемые нефте-маслоотходы, которые содержат до 80% воды и до 10% грунта и механических включений. Обезвреживаются эти отходы сжиганием.

Твердые промышленные отходы следует подразделить на следующие основные группы:

- отходы металлоперерабатывающих производственных подразделений;

- отходы металлургических производственных подразделений;

- отходы стекольных и керамических производств;

- отходы при производстве полимерных материалов синтетической химии (в том числе отходов резины резинотехнических изделий);

- отходы из природных полимерных материалов (отходы древесины, картона, целлюлозно-бумажные отходы, отходы фиброина, кератина, казеина, коллагена);

- отходы отопительных систем;

- волокнистые отходы;

- радиоактивные отходы.

1.1.2 ТПО металлоперерабатывающих производств

Металлоперерабатывающие производственные подразделения имеют даже при неполной загрузке большое количество металлической стружки и пыли. Металлическая стружка и металлическая пыль образуется при механической обработке, заготовке, при заточке, шлифовке изделий.

Зачастую на одном и том же оборудовании, на одном и том же станке могут образовываться отходы разных металлов, так как обрабатываются заготовки из разных металлов. Для отделения отходов разных металлов можно использовать магнитные свойства отходов железа. Притягиваясь к магниту стальные опилки отделяются от других металлических отходов и собираются отдельно в соответствующей таре. Далее они направляются на переработку.[5]

В частности из однотипной стружки можно способом горячей штамповки при t=+1000-1200°С получать монолитную деталь не требующую дальнейшей обработки. Преимущество горячей штамповки: работа при более низких температурах (огромная экономия энергетики), отсутствие потерь, 100% использование ТПО. ТПО из нержавеющей стали собираются в отдельную тару и ни в коем случае их нельзя смешивать с другими металлическими отходами. После сбора такие ТПО направляются на переработку.[6]

Во ВНИИ твердых сплавов разработан способ утилизации металлической стружки, который заключается в том, что стружка не перерабатывается в порошковую сталь. Это исключает дорогостоящий процесс литья, который для своего проведения требует значительного количества энергетики. Этот способ может быть использован на любом металлоперерабатывающем производстве. Согласно этого способа, металлическая стружка, отмытая от масел в бензине или керосине, загружается в шаровую или в вибромельницу в среду этанола и размалывается до заданной степени помола. Полученный таким способом порошок замешивается в смесителе на растворе синтетического каучука в бензине и прессуется на 500-тоном прессе. Полученный таким образом полуфабрикат, обладающий значительной пористостью (около 30%), далее спекается в защитной атмосфере или в вакууме. С целью получения заданной формы заготовку подвергают горячей ковке или прокатке. Таким способом получают порошковую сталь с мелкими зернами.[5]

В 80-х годах разработаны технологические приемы переработки ТПО сверхтвердых сталей, которые основаны на вакуумной и электрошлаковой переплавке в специальном пульсирующем магнитном поле.[6] Проведенные в то время специальные исследования показали, что электрошлаковый переплав ТПО сверхтвердых сталей в пульсирующем магнитном поле - эффективный способ восстановления изношенного инструмента для горячей штамповки.

Брак, литники, металлическая стружка после механической обработки являются хорошим материалом для приготовления шихты. В то же время применение для плавки одних отходов не рекомендуется, так как при этом может повыситься газонасыщенность металла и увеличится содержание окислов. При этом количественное содержание отходов, вводимых в плавку не должно превышать 35-40% от общей массы шихты. Если требуется проведение нескольких литейных сплавов, то нужно строго следить, чтобы не производилось смешивание ТПО металла различного состава. Поэтому возврат (ТПО металла) следует хранить строго по сплавам, ни в коем случае не допуская даже ошибочного разового смешения, в четко замаркированной таре и в разных местах для разного сплава так, чтобы случайное смешение свести к минимуму.

Для литейного производства характерно одновременное движение большого количества металла, песка и вспомогательных материалов. Важным этапом литейного производства является регенерация отработанных формовочных смесей.[7] Эта регенерация включает следующие стадии технологического процесса:

- Дробление кусковой использованной формовочной массы.

- Очистка от металлических включений.

- Просев с одновременным продуванием воздухом и отсосом пыли.

- Оттирка зерен песка от связующего.

- Повторное обеспыливание.

Дробление формовочной смеси производится в два этапа:

- Предварительное дробление на валковых дробилках.

- Окончательное дробление на роторных дробилках.

Очистка раздробленной формовочной массы от металла производится с помощью магнитных сепараторов. Наиболее удобным способом конструктивного исполнения такого сепаратора является установка электромагнитной очистки формовочных. Ее конструктивное исполнение позволяет полностью извлекать металлические частицы из отработанной и хорошо раздробленной формовочной смеси.

При дроблении, магнитной сепарации и обеспыливании разрушаются частично глинистые корки и пленки связующих с поверхностью частиц песка. Для окончательной очистки песка производится его пневморегенерация (т.е. регенерация струей воздуха). Весьма часто для очистки песка используется способ «кипящего» слоя. Для этого в движущийся слой песка вводят вращающиеся лопатки. При этом скорость воздуха рассчитывается так, чтобы частицы песка не уносились с воздухом, а находились в потоке во взвешенном состоянии, т.е. как бы кипели. Скорость движения песка регулируется так, чтобы период нахождения частицы песка был вполне достаточным для ее полной очистки.

Сложнее переводится регенерация жидкостекольных самоотверждающихся смесей. Для восстановления таких смесей применяется способ химического восстановления свойств песка, который основывается на селективном растворении в кипящем растворе щелочи.[7] Концентрация щелочи 1-15%; время обработки = 1 час, температура +100°С; степень извлечения жидкого стекла не менее 70%. Эффективность процесса регенерации на основе селективного растворения позволяет его использовать не только с обычными материалами типа кварцит, но и с дефицитными продуктами, такими как например электрокорундом. Способ селективного растворения обеспечивает высокое качество регенерации. Содержание примесей в регенерированном продукте составляет: SiO2-0,6%; FeO3-0,12%; Na2O-0,04%. [6]

Переработка ТПО основных материалов литейного производства не решает всех проблем и в частности использования вспомогательных материалов. К таким материалам следует отнести золу и шлак, которые образуются при сжигании. Шлаки в зависимости от места добычи содержат различные ценные компоненты. Сварочные шлаки из нагревательных печей богаты железом. Поэтому, такие шлаки добавляются в шихту в доменных печах для частичной замены руды с целью ее экономии. Шлаки, содержащие фосфор, могут использоваться в качестве минеральных удобрений.

Однако здесь следует обратить пристальное внимание на то, чтобы в таких продуктах не содержались канцерогенные вещества. Бездумно использовать практически любой продукт, содержащий ценный компонент ни в коем случае нельзя. Особенно это касается сырьевых материалов, где могут участвовать галогены хлор, бром. Опыт подсказывает, что в некоторых случаях шлаки с успехом могут применяться в медицинской практике. Доменные шлаки с учетом вышесказанной оговорки содержат ряд химических соединений серы, кальция, магния, железа. Растворяясь в воде и используя такую воду после проведения тщательного анализа, можно излечивать ряд болезней: невралгические заболевания, различные формы костно-суставных заболеваний. Но разумеемся перед применением для лечения такую воду следует проанализировать на содержание канцерогенов в том числе и на супертоксиканты.[8] Без проведения таких анализов использовать шлаки для приготовления минерализованной лечебной воды нельзя. Кроме данного применения шлаки используются в качестве наполнителя в строительной индустрии для формования из цементной смеси шлакоблоков.

ТПО цветных металлов и полиметаллов

Под понятием полиметалла понимается масса ТПО металла, которые состоят из нескольких сортов различных металлов, нанесенных электрохимическим путем. Часто основой изделия является железо или медь, а в качестве покрытия используются цветные и редкие или даже драгоценные металлы: золото, платина, серебро. Это относится в первую очередь ТПО от радиоэлектронных изделий, некоторых типов контрольно-измерительных приборов, некоторых электротехнических агрегатов.[9]

Собранные в зависимости от вида ТПО таких изделий подвергаются переработке в гальваническом производстве, где производится снятие металлических покрытий послойно электрохимическим способом. Например, олово и его сплавы снимаются в растворе, содержащем 50-100 г/л NaOH при температуре +60-70°С. Серебренное покрытие удаляется смесью концентрированных азотной и серной кислот. Способы переработки солей серебра основаны на получении хлористого серебра AgCl, который при его образовании всегда выпадает в осадок. Металлическое серебро снятое с тонких поверхностей полиметаллов растворяются в азотной кислоте в виде азотнокислого серебра - AgNO3 и также осаждается далее из раствора подачей соляной кислоты и образованием осадка хлористого серебра AgCl. Далее после ряда препараций (промывка водой, подкисление соляной кислотой HCl) осадок кипятят с цинком. После окончания реакции восстановления серебра, его отделяют от цинка и после ряда химических стадий очистки получается чистый готовый продукт.

Снятие золота с поверхности полиметалла производится также определенным химико-технологическим приемом с применением азотной кислоты. Работы выполняются при эффективной работающей тяге с вытяжкой воздуха для того, чтобы свести к минимуму выброс оксидов азота, которые должны улавливаться сорбентом (активированным углем или другим поглотителем).

Другой способ снятия золота заключается в обработке полиметаллических поверхностей раствором щелочи. Для этого поверхность полиметалла несколько раз обливается горячим раствором щелочи. Диффузия раствора щелочи нарушает адгезию (прилипание) с другим основным металлом и золотое покрытие снимается в воде губкой или щеткой. Если материал основной металлической поверхности медь, то вышеописанная обработка оказывается неэффективной. Изделие из полиметалла, где основная поверхность медь с целью отделения золота от меди направляется на соответствующее медеплавильное производство, где металлы разделяются обычным способом.

Следует отметить, что коэффициент использования металла в бывшем Советском Союзе по данным 1990г., составила всего 0,7, то есть 70%. Таким образом ~30% металла шло по данным 1990г. в так называемые отходы.[10] Сейчас, очевидно, этот коэффициент только снизился для всех видов металла. Это конечно не допустимо. Использование вторичного сырья на сегодня приобретает еще большую значимость, так как крайне дорогими оказываются цены на энергетику. Использование ТПО черных и цветных металлов вместо руды дает значительную экономию энергетики в процентах:

алюминия - 95%

меди - 83%

свинца - 64%

цинка - 60%

стали - 74.%

Очень много металла (особенно стали, отходы аккумуляторных батарей в виде сернокислого свинца) идет на создание стихийных несанкционированных свалок ТП.

1.1.3 ТПО металлургических производств и их переработка

ТПО металлургических производств можно несколько условно подразделить на 2 группы:

- ТПО в черной металлургии.

- ТПО в цветной металлургии.

Отходы в черной металлургии образуются уже на стадии добычи руды. При этом следует отметить, что ~ 70% вскрытых пород и отходов обогащения можно использовать для производства строительных материалов. Агломерационные производства также дают большой процент отходов. Так очистка агломерационных газов от пыли, которая содержит железосодержащий компонент осуществляется сухим или мокрым способом. Очистка газа с использованием электрофильтров и способ сухой транспортировки сорбируемой пыли позволяет устранить почти полностью сброс сточных вод.[11]

Важным шагом использования шламов, содержащих железо и улавливания всеми способами пыли является присадка этих шламов к агломерационной шихте. Кроме того, необходимо, чтобы все шлаки и пыль, улавливаемые всевозможными способами полностью утилизировались по прямому назначению. Из мировой практики известно, что в ряде стран Европы пыль из рукавных фильтров ферросплавленных печей используется для выплавки углеродистого ферромарганца.[3]

В черной металлургии применяется большое количество огнеупорных материалов, которые сравнительно быстро изнашиваются. Поэтому для того, чтобы использовать их повторно, предложена технология применения этих изношенных состарившихся огнеупорных материалов в производстве огнеупорного бетона в строительной отрасли производства.

Для этого огнеупорные состарившиеся материалы дробятся, а затем смешиваются с высокими марками цемента и замешивается обычный цементный раствор в 2-х лопастном смесителе Вернера - Пфлейдерера. Раздробленные огнеупорные материалы служат наполнителем в таком строительном растворе. Из полученного раствора формуется огнеупорный бетон или отдельные огнеупорные изделия.

В металлургическом производстве 80% от общего количества ТПО составляют шлаки. Шлаки определяют практически сущность организации безотходного металлургического производств. Доменный шлак широко применяется для массового производства широкого ассортимента строительных деталей (блоков, плит и т.п.). Главными товарными изделиями для реализации из ТПО металлургии являются следующие (в процентах):

- Различные виды гранулированного шлака - 54;

- Щебень - 35;

- Шлаковая пемза - 3,6;

- Обратный продукт для металлургии - 4.

В значительной степени используются и перерабатываются доменные шлаки. Все нормальные серьезные металлургические производства имеют участки по переработке доменных шлаков. Особенно важным товарным продуктом, получаемым на основе доменных шлаков, есть гранулированный шлак. У нас в 90-х годах около 30% цемента производилось на основе шлаков.[] При условии введения в шихту до 30% шлака энергетические затраты на производство особых видов шлакоцемента снижается на 20%.

Широко применяется шлак для получения такого продукта, как шлаковая пемза. Шлаковая пемза используется как пенистый наполнитель ряда конструкционных бетонов. При этом старение таких бетонов в отличие от наполнителей на основе синтетических полимерных материалов не сопровождается выделением каких-либо продуктов синтетической химии.

Тяжелые фракции шлаковой пемзы применяются для получения минеральной ваты. Шлаковый щебень, получаемый медленным охлаждением шлака, способствует образованию кристаллической структуры. Щебень получается из жидких шлаков, из остывших шлаков и из отвалов. Широкое применение шлакового щебня позволяет избежать строительства новых карьеров. В металлургических производствах работают установки по производству минеральной ваты из огненно-жидких шлаков. Использование жидких шлаков позволяет не только экономить сырье, но и снизить энергетические затраты.

Трудоемкость производства минеральной ваты на основе жидких доменных шлаков ниже, чем изделий из щебня. За последние десятки лет возросла переработка шлаков сталеплавильного производства. Конвертерные шлаки, содержащие 40-50% CaO; 25% Fe2O3; 8% MnO2; ~ 8% Fe используются для выплавки чугуна в аглошихте. Это восстанавливает имеющееся в шлаках содержание марганца, а дополнительное металлическое железо позволяет уменьшить потребность во флюсе.

В 90-е годы возросла переработка ферросплавных шлаков. Они перерабатываются на оборотный продукт для металлургии, для производства щебня, гранулированного шлака для стройиндустрии. При переработке шлаков из них извлекаются металлические включения различными способами в том числе магнитными сепараторами.[9]

Ферросплавные шлаки, содержащие значительный процент ценнейших элементов и большой процент железа целесообразно использовать в самой металлургии. Использование при выплавке чугуна, содержащего существенный процент углерода, шлаков ферросицилия, смеси силикатов - 40-60%; корольков - 30-45%; и карбида кремния от 3 до 16% позволяет существенно увеличить производительность доменной печи и снизить расход кокса, при одновременном уменьшении расхода кварцита. Шлаки от производства марганцовых сплавов применяются при их производстве и при плавке чугуна. Это позволяет значительно экономить марганец в металлургическом производстве.

Примером безотходного производства в черной металлургии является бездоменный способ получения железа на Оскольском электрометаллургическом комбинате на основе высокосортных железных руд КМА.[9] Применение бездоменной (бескоксовой) технологии получения стали обеспечивало в течение ряда лет отечественные предприятия высококачественной металлургической продукцией. Одновременно такая технология является более прогрессивной так как наносит меньше вреда окружающей природной среде.

При производстве цветных металлов также имеются ТПО. Так, например, обогащение руд цветных металлов расширяет применение предварительной концентрации в тяжелых средах, и различных видов сепарации. Процесс обогащения в тяжелых средах позволяет комплексно использовать сравнительно бедную руду на обогатительных фабриках, которые перерабатывают никелевые, свинцово-цинковые руды и руды других металлов. Легкая фракция, получаемая при этом, используется в качестве закладочного материала на рудниках и в строительной индустрии. В Европейских странах используются отходы, образующиеся при добыче и обогащении медной руды, для закладки выработанного пространства и опять таки в производстве строительных материалов, в дорожном строительстве.

При условии переработки бедных низкокачественных руд широкое распространение получают гидрометаллургические процессы, которые используют сорбционные, экстракционные и автоклавные аппараты. Для переработки ранее выбрасываемых трудноперерабатываемых пирротиновых концентратов, которые являются сырьем для получения никеля, меди, серы, драгоценных металлов существует безотходная окислительная технология, проводимая в аппарате-автоклаве и представляющая из себя экстракцию всех основных вышеназванных компонентов. Эта технология используется на Норильском горно-обогатительном комбинате. Из отходов заточки твердосплавного инструмента, шлаков при производстве алюминиевых сплавов также извлекаются ценные компоненты. Нефелиновые шламы при производстве цемента также используются и позволяют повысить производительность цементных печей на 30% при снижении расхода топлива. Почти все ТПО цветной металлургии можно использовать для производства строительных материалов. К сожалению, пока еще не все ТПО цветной металлургии используются в строительной индустрии.

В ряде стран восточной Европы внедрена практически безотходная технология переработки бокситов, утилизируется так называемый красный шлам, уменьшены потери при производстве щелочных металлов.[2] По специально разработанному технологическому процессу получают глинозем, оксиды железа, продукты для цементной промышленности. На Челябинском электролитном заводе действует гидрометаллический способ переработки цинкового сырья по практически безотходной технологии. На этом предприятии высоки показатели извлечения металлов, серы. .[2]

Известно, что затраты на минеральное сырье в цветной металлургии составляют более 70% всех затрат на производство продукции. Сложный состав сырья, перерабатываемого на производствах цветной металлургии и низкое содержание полезных компонентов, создают условия для образования самых больших в добывающей отрасли отходов от добычи руды до переработки.

Однако, несмотря на ряд положительных фактов в наше трудное переходное время много действующих предприятий работает по старой традиционной технологии переработки сырья, предусматривающей полезное использование только сравнительно незначительной части сырья. Сейчас это особенно усилилось, так как, во-первых, сократились или полностью приостановлены все исследовательские работы по комплексному использованию сырьевых ресурсов и переработке всех отходов. Во-вторых, значительно снижены требования природоохранных организаций к выполнению ряда работ по разработке безотходных технологий. В-третьих, для полной реализации результатов исследовательских работ из большинства предприятий металлургического производства нет материальных средств, как и во всех других отраслях народного хозяйства.[13]

1.1.4 ТПО стекольных и керамических производств и их переработка

Исходя из технологии получения стекла и стеклоизделий, главными компонентами стекла являются диоксид кремния SiO2, содержание которого в стекле составляет от 40 до 80% (по массе), в кварцевых стеклах от 96 до 100% и ряд других неорганических оксидов.[2]

ТПО стекольных производств включают разнообразные виды твердых отходов. Это отходы, образующиеся при производстве стекла и стеклоизделий, и ТПО от готовой продукции. Итак, твердые промышленные отходы, образующиеся в процессе производства стекла и стеклоизделий включают следующие основные виды:

- Смесь солей Ca и Mg.

- Брак производства, стеклобой.

- Осадок из отстойников, шлам, соли Na, Ca, Si.

- Древесные опилки, срезки и т.п. в качестве побочных сопутствующих вспомогательных отходов.

Кроме того в производстве кварцевого стекла образуются рад ТПО в виде соединений SiCl4, GeCl4, POCl3.

Рассмотрим первый вид ТПО. Смесь солей Ca и Mg, главным компонентом из которой является сульфат кальция, фторид кальция, оксид кальция и магния. Больше всего в этой смеси содержится сульфата кальция - CaSO4. Сульфат кальция в виде кристаллогидрата есть гипс - CaSO4·2H2O. Гипс - это вяжущий строительный материал.

В процессе многих производств образуются оксиды MgO и CaO, которые в качестве утилизации добавляют в почву. Для большинства почв они полезны, т.к. снижают кислотность почв, введением их в почвенный слой достигается известкование почвы и в конечном итоге это способствует формированию комковатости почвенного слоя. Но поскольку сульфат кальция CaSO4 содержится в смеси в больших количествах, то общий эффект воздействия смеси на почву может оказаться отрицательным из-за наличия сульфат-иона.[14]

ТПО второго вида, а именно брак и стеклобой следует использовать на переплавку. Обычно стеклобой идет на переплавку в количестве от 40 до 100% от первичного сырья. Возможно применение стеклобоя в качестве наполнителя в дорожном строительстве. Для этого он предварительно тщательно дробиться, а уже потом идет на приготовление массы для дорожного покрытия. Стеклобой может использоваться также для получения строительной керамики, панелей и т.п. Практическую возможность использования измельченных отходов стекловолокна показал Полоцкий завод стекловолокна, который начал производство кирпича для строительных целей с добавкой таких отходов. Здесь в основную массу для приготовления кирпича вводятся отходы стеклянного волокна. Получаемые кирпичи имеют более высокие физико-механические показатели.[15]

Третий вид сырья, осадок из отстойников, соли Na, Ca, Si. По-видимому, для переработки этого осадка нужно перевести водо-растворимые соли Na в раствор, а затем использовать этот раствор в зависимости от его химической природы. Соли кальция и кремния использовать по назначению также в зависимости от их химической природы. .[15]

В производстве кварцевого стекла образуются также ТПО особого вида, а именно GeCl4, SiCl4 и POCl3.[] Из трех соединений особое внимание заслуживает четыреххлористый германий GeCl4, так как германий принадлежит к рассеянным элементам. Кроме того нельзя забывать, что германий широко используемый полупроводник. Для разделения смеси GeCl4; SiCl4; POCl3 данные компоненты следует подвергнуть разгонке при обычных условиях. [3]

Второй способ получения германия заключается в следующем. Для получения чистого GeCl4 применяют либо ректификацию в кварцевых колоннах с насадкой, либо экстракцию примесей из GeCl4 концентрированной соляной кислотой HCl, либо последовательно ту и другую операцию.

Для получения германия, как дорогого товарного продукта высокой степени чистоты его подвергают зонной плавке. Этот способ очистки связан с необходимостью получения германия особой чистоты для полупроводниковой техники. Способ основан на различной растворимости примесей в твердой и жидкой фазах - в твердой фазе она значительно меньше. [15]

Производство керамических изделий исходя из специфики производства имеет также ряд ТПО, которые после дробления и исходя из конкретных условий нужно использовать в качестве наполнителя. Так для приготовления дорожного покрытия после смешения со связующим в 2-х лопастном смесителе такую массу, содержащую дробленый керамический материал можно использовать по прямому назначению. ТПО, представляющие собой куски и брак из обожженной глины - хороший наполнитель для приготовления строительных блоков с использованием также различных типов связующих веществ.[15]

1.1.5 ТПО при производстве полимерных материалов синтетической химии

Здесь следует подчеркнуть, что вторичной переработке могут быть подвергнуты только ТПО из термопластичных синтетических материалов, т.е. материалов, которые под воздействием температуры приобретают свойство пластичности и могут формоваться в различные изделия..

Способность многих термопластичных материалов в виде ТПО многократно перерабатываться без значительного ухудшения их основных свойств является важным преимуществом этих материалов. По мере возрастания стоимости сырья, связанного с истощением природных ресурсов и в первую очередь запасов нефти проблема использования ТПО пластических масс приобретает наибольшую актуальность.

ТПО из полимерных материалов также как и другие виды ТПО должны собираться в закрытую тару так, чтобы туда не могли попасть металлические отходы, масляные тряпки, грязь, пыль и т.п. Особенно опасны металлические включения, т.к. они моментально выводят из строя все перерабатывающие агрегаты: смесители, экструдеры, литьевые машины. Поэтому для переработки ТПО из пластмасс перед дробилками ТПО должны устанавливаться магнитные ловушки, чтобы удалять металлические включения (из черных металлов) из отходов до их переработки.

При переработке ТПО из пластмасс подвергаются воздействию высоких температур, сдвиговым напряжениям и окислительным процессам. При высоких температурах переработки ТПО термопластов под воздействием термомеханических напряжений в какой-то мере все же подвергаются деструкции. При этом при воздействии механических полей и температуры начинают разрушаться длинные цепи полимера и молекулярная масса такого материала стремится к нижнему пределу. Решающее влияние на структуру полимера оказывают термические и термоокислительные процессы. При этом процесс автоокисления встречается наиболее часто. Он характерен в том числе и для переработки искусственных материалов, получаемых химическим путем из клетчатки и в частности для сложных эфиров целлюлозы (ацетатов целлюлозы).

Для правильного выбора процесса переработки ТПО из термопластов должны приниматься во внимание данные о реологии материала, ориентировочный физико-химический состав термопласта в том числе наличие стабилизаторов молекулярной массы и цветостабилизаторов, данные о термостабильности, сыпучести, насыпной плотности, влажности и т.д. При подготовке ТПО из пластмасс к переработке для каждого определенного типа термопласта и с учетом всех его свойств необходимо вводить определенное количество стабилизаторов (стабилизаторов цвета и стабилизаторов молекулярной массы). Рассмотрим влияние многократной переработки на технологические свойства ряда термопластов, поскольку ТПО термопластов и есть объект для многократной переработки. Для высокомолекулярного полиэтилена преобладает деструкция. Для полипропилена характерна зависимость деструкции от температуры переработки. Свойства полистирола и его сополимеров также значительно зависят от деструктивных процессов. ТПО из термопласта на основе полиметилметаакрилата (ПММА) при термомеханической переработке деструктируются по характеру близкому к автокаталитическому процессу. Примерно также себя ведут при переработке ТПО из ацетатов целлюлозы. Полиамиды при многократной переработке также деструктируются. Для поликарбоната снижение вязкости расплава при переработке ТПО также является существенным. При переработке ТПО из поливинилхлорида снижение молекулярной массы происходит незначительно. Поэтому этот полимер заслуживает особого внимания для повторной и для многократной переработки его в виде ТПО, но с соблюдением особых мер предосторожности.

Каждый тип отходов термопластов перерабатывается при строго определенных параметрах исходя из его химической и физической природы и свойств. Все оборудование для переработки подбирается конкретно исходя из объемов переработки ТПО и вида таких отходов.[16]

1.2 Определение класса опасности отходов

Федеральный классификационный каталог отходов[4] ( далее ФККО) - перечень образующихся в Российской Федерации отходов, систематизированных по совокупности приоритетных признаков: происхождению, агрегатному и физическому состоянию, опасным свойствам, степени вредного воздействия на окружающую природную среду. Тринадцатизначный код определяет вид отхода, характеризующий его классификационные признаки.

Федеральный классификационный каталог отходов состоит из 9 блоков, в каждый из которых внесены отходы, образующиеся от разных производств. Виды отходов, для которых в Федеральный классификационный каталог отходов установлен класс опасности, в его определении расчетным или экспериментальным путем не нуждаются.

Основным документом, определяющим отнесение вредных веществ к классу опасности, является Приказ Министерства природных ресурсов РФ от 15 июня 2001 г №511 «Об утверждении критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды».[17] Данный документ применяются к тем видам отходов, для которых в ФККО класс опасности для окружающей среды не установлен.

Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды (далее - Критерии) предназначены для индивидуальных предпринимателей и юридических лиц, в процессе деятельности которых образуются опасные отходы для окружающей природной среды, и которые обязаны подтвердить отнесение данных отходов к конкретному классу опасности для окружающей природной среды.

Класс опасности отходов устанавливается по степени возможного вредного воздействия на окружающую среду (далее - ОС) при непосредственном или опосредованном воздействии опасного отхода на нее в соответствии с Критериями[17], приведенными в таблице 1.1

Таблица- 1.1 Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности

Отнесение отходов к классу опасности для ОС может осуществляться расчетным или экспериментальным методами.

1.2.1 Расчетный метод определения класса опасности отходов

Отнесение отходов к классу опасности для ОС расчетным методом осуществляется на основании показателя (К), характеризующего степень опасности отхода при его воздействии на ОС, рассчитанного по сумме показателей опасности веществ, составляющих отход (далее компоненты отхода), для ОС (Кi).

Перечень компонентов отхода и их количественное содержание устанавливаются по составу исходного сырья и технологическим процессам его переработки или по результатам количественного химического анализа.

В основу расчета класса опасности отхода положена математико-статистическая модель, основанная на использовании систематизированного набора первичных показателей опасности компонентов отхода. На основе этой модели определено, что для полного описания любого компонента отхода необходимо и достаточно 12 показателей.

Показатель степени опасности компонента отхода (Кi) рассчитывается как соотношение концентраций компонентов отхода (Сi) с коэффициентом его степени опасности для ОС (Wi); коэффициентом степени опасности компонента отхода для ОС является условный показатель, численно равный количеству компонента отхода, ниже значения которого он не оказывает негативных воздействий на ОС. Размерность коэффициента степени опасности для ОС условно принимается как мг/кг.

Для определения коэффициента степени опасности компонента отхода для ОС по каждому компоненту отхода устанавливаются степень их опасности для ОС для различных природных сред. Значения первичных показателей опасности отдельных компонентов отхода выбираются по справочным данным из научно-технической официально изданной литературы. Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом по показателю степени опасности отхода для ОС осуществляется в соответствии с таблицей 1.2.

Таблица -1.2 Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом

1.2.2 Экспериментальный метод определения класса опасности отходов

Биотестирование позволяет оценить биологическую полноценность исследуемой воды, её пригодность для жизни гидробионтов, обеспечивающих процессы самоочищения в водоеме и биологическое окисление при очистке сточных вод.[18]

Результаты биотестирования на токсичность оперативно сигнализируют об опасном воздействии химического загрязнения на жизнедеятельность водных организмов, причем не по отдельным компонентам, а по их смесям, часто неизвестной природы и не выявляемых другими методами анализа токсических веществ. Таким образом, они дают нам возможность получения наиболее полной информации при минимальных затратах на выполнение контрольных операций, поскольку определение полного перечня присутствующих веществ в сточных и большинстве природных вод современными аналитическими методами чрезвычайно дорогостоящая процедура.

Токсические эффекты, регистрируемые методами биотестирования, включают комплексный, синергетический, антагонистический и дополнительные воздействия всех химических, физиологических и биологических компонентов, присутствующих в исследуемой воде, неблагоприятно влияющие на физиологические, биохимические и генетические функции тест-организмов.

В результате процедуры лабораторного биотестирования при использовании классических методов устанавливается острая или хроническая токсичность исследуемой воды в экспериментах различной продолжительности.

Острая токсичность выражена в том случае, если интенсивность воздействующего агента велика настолько, что компенсаторная и адаптационная реакции организма не успевают проявляться и он гибнет.

Хроническая токсичность определяется при интенсивном, но более длительном воздействии токсикантов; при этом происходит нарушение равновесия между распадом и синтезом веществ в организме гидробионтов, разрушение генома и прекращение воспроизводства. Результаты хронической токсичности отвечают на вопрос: обеспечит ли сохранность вида изменившаяся под влиянием исследуемых сточных вод плодовитость гидробионтов.

На основании данных проведенных экспериментов устанавливается остро летальная концентрация вещества (или кратность разбавления исследуемой воды), при которой гибель организмов не превышает таковую в контроле. [19]

Термин «безвредное разбавление» отнюдь не означает, что сточную воду с установленной токсичностью следует разбавлять перед сбросом в водоем. Достижение ПДК веществ в производственных, городских и каких-либо других сточных водах путем разбавления их чистыми, нормативно чистыми и другими водами категорически запрещается, поскольку такой прием ликвидации токсичности сточных вод экономически не оправдан и просто не может быть обеспечен водными ресурсами. Безвозвратное разбавление, как показатель токсичности, принят для количественной оценки степени вредности исследуемых вод, поскольку отвечает на вопрос о том, во сколько раз требуется разбавить исследуемую воду удовлетворительного качества (безвредной) для ликвидации в ней токсичности. С помощью этого показателя легко оценить, какая вода предоставляет большую биологическую опасность- требующая разбавления в 2 или 100 раз, а также определить необходимую степень доочистки или удаления токсичных загрязняющих веществ из сточных вод с целью сохранения опасности для принимающего их водоема.

Таким образом, при использовании разных методов биотестирования для оценки токсичности вод, в которых приняты различные тест-реакции, эффекты токсичности и способы оценки результатов (дафний, бактерий, инфузорий) показатель безвредного разбавления чрезвычайно важен, так как позволяет легко сопоставить полученные результаты.[19]

В эксперименте может быть зарегистрирована стимуляция - положительная тест-реакция тест-объектов на воздействие токсикантов. Поэтому , чтобы дать правильную оценку полученным результатам, следует тщательно анализировать химический состав сточных вод.

Биотестирование позволяет:

1) Констатировать факт наличия токсичности воды (т.е. опасность её для жизни водоема);

2) Оценить, до какой степени необходимо снизить содержание загрязняющих веществ, чтобы полностью предотвратить или уменьшить пагубные последствия загрязнения;

3) Оказать помощь в открытии многих веществ в сточных водах, состав которых известен ещё не полностью;

4) Обнаружить возможный источник определенного вещества в сточных водах, подаваемых на очистные сооружения с различных предприятий.

Перечисленные возможности биотестирования позволяют определить следующие области его применения:

- токсикологическая оценка качества природных вод;

- мониторинг питьевой воды, водоемов, почв и донных осадков на содержание токсических веществ;

- плановый контроль выпусков сточных вод, а также оценка их влияния на качество воды в контрольных створах;

- корректировка расчетов ПДС загрязняющих веществ с учетом выявленной токсичности сточных вод, сбрасываемых в водоем;

- оперативный контроль сточный вод, поступающих на биологическую очистку с целью обеспечения нормального функционирования активного ила и своевременного выполнения профилактических мероприятий при аварийных сбросах сточных вод промышленный предприятий;

- контроль сточных вод в точках поступления их в канализацию от предприятий;

- сравнительная оценка токсичности отдельных ингредиентов, входящих в состав сточных вод, с целью выявления максимально опасных токсикантов;

- проведение экологической экспертизы новых технологий и материалов, проектов очистных сооружений, реконструкций и технического перевооружения промышленных предприятий;

- экспресс-контроль за промышленными отходами предрпиятий;

- контроль за использованием токсичных материалов и лекарственных веществ.

Экспериментальный метод отнесения отходов к классу опасности для ОС осуществляется в специализированных аккредитованных для этих целей лабораториях.

Экспериментальный метод используется в следующих случаях:

- для подтверждения отнесения отходов к 5-му классу опасности, установленного расчетным методом;

- при отнесении к классу опасности отходов, у которых невозможно определить их качественный и количественный состав;

- при уточнении по желанию и за счет заинтересованной стороны класса опасности отходов.

Экспериментальный метод основан на биотестировании водной вытяжки отходов.

В случае присутствия в составе отхода органических или биогенных веществ, проводится тест на устойчивость к биодеградации для решения вопроса о возможности отнесения отхода к классу меньшей опасности. Устойчивостью отхода к биодеградации является способность отхода или отдельных его компонентов подвергаться разложению под воздействием микроорганизмов.

При определении класса опасности отхода для ОС с помощью метода биотестирования водной вытяжки применяется не менее двух тест-объектов из разных систематических групп (дафнии и инфузории, цериодафнии и бактерии или водоросли и т.п.). За окончательный результат принимается класс опасности, выявленный на тест-объекте, проявившем более высокую чувствительность к анализируемому отходу.

Для подтверждения отнесения отходов к пятому классу опасности для ОС, установленного расчетным методом, определяется воздействие только водной вытяжки отхода без ее разведения.[19] Класс опасности устанавливается по кратности разведения водной вытяжки, при которой не выявлено воздействие на гидробионтов в соответствии со следующими диапазонами кратности разведения в соответствии с таблицей 1.3.

Таблица -1.3 Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом

Установление класса опасности отходов является обязательным и неотъемлемым пунктом для природоохранного законодательства. На основании полученных данных составляется паспорт опасного отхода, который дает представление о свойствах и токсичности отхода, а следовательно предоставляет предпосылки для определения способа его переработки и утилизации. Правильное обращение с отходами производства снижает нагрузку на окружающую среду и предотвращает негативное воздействие на природные среды и живые организмы.[19]

1.3 Утилизация промышленных отходов

Важной экологической проблемой остается проблема хранения, утилизации и переработки отходов производства и потребления. 26 октября 2000 г. было принято Постановление Правительства Российской Федерации №818, по которому Министерство природных ресурсов и его территориальные органы должны проводить работы по паспортизации опасных отходов, организовать и вести по единой для Российской Федерации системе государственный кадастр отходов.[1]

Образующиеся в процессе производства отходы в зависимости от своего состава, токсичности и агрегатного состояния должны подвергаться утилизации. [6]Основными видами утилизации являются:

1.3.1 Захоронение

Захоронение или складирование происходит в геологических формациях, являющихся природными изоляторами, поскольку при современном уровне науки и техники невозможно исключить образование неутилизируемых, не подлежащих сжиганию и неподдающихся нейтрализации токсичных отходов, и в связи с тем, что их размещение и накопление на земной поверхности представляет серьезную угрозу жизнедеятельности человека и биосфере в целом, а в будущем возможно их использование.

Твердые отходы захоранивают под землей, однако применение метода захоронения - укладывания мусора тонкими слоями на глубине 2,5-3 м с последующим покрытием его небольшим слоем почвы - ограничено вследствие недостатка свободных земель вблизи крупных городов. При соответствующем планировании и контроле метод дает хорошие результаты. Проблема просачивания токсичных веществ и скапливания легковоспламеняющихся газов в местах захоронения твердых отходов требует тщательной топографической оценки мест для захоронения и ограничивает потенциал метода. Недостаток свободных земель для захоронения в больших урбанизированных агломерациях представляет собой серьезную проблему городского планирования. В некоторых странах прибегают к подводному захоронению твердых отходов, однако растущая обеспокоенность общества экологическими последствиями этого для озер и морей делает и данное решение проблематичным.[6]

1.3.2 Термическая переработка

-Переработка в высокотемпературной шахте. Доменные печи оснащаются воздушными фурмами, подающими в печь горячий воздух на уровне жидкой металлической ванны, т. е. несколько выше обычного. Это позволяет значительно повысить температуру жидких продуктов в печи (на 200 - 300 єС). При достижении определенного температурного запаса можно загружать в печь жирные и бурые угли, пластмассовые и хлорвиниловые отходы, отходы нефтепродуктов, автомобильные покрышки, лакокрасочные изделия и т. п.[20]

- Переработка на основе сжигания в барботируемом расплаве шлака. Суть технологического процесса заключается в высокотемпературном разложении компонентов рабочей массы в слое барботируемого шлакового расплава при температуре 1250 - 1400 єС и выдерживании их в течение 2 - 3 секунд, что обеспечивает полное разложение всех сложных органических соединений до простейших компонентов. Экологическая эффективность подтверждена крупномасштабными испытаниями на полупромышленной барботажной печи при переработке обычного бытового мусора от жилых домов на заводах. Получаемый шлак, используется для изготовления строительных изделий (минеральная вата, декоративная керамическая плитка, фундаментные блоки и др.), а также для строительства дорог.[20]

-Высокотемпературная переработка отходов в электротермическом реакторе. Высокотемпературная переработка твердых отходов - это единственная гарантия уничтожения опаснейших биологических, биохимических, химических продуктов и супертоксикантов - диоксинов и диоксиноподобных веществ. Во Владимире и Владимирской области ведутся работы по переработке твердых промышленных и бытовых отходов (ТП и БО), в том числе отходов лечебных учреждений, с помощью электротермического способа с получением синтез-газа для его последующего использования в качестве дешевого топлива с высокой теплотворной способностью. Сущность технологии заключается в электротермическом нагреве массы реактора до температуры от З00 до 2000 єС, с подачей в зону реактора твердых отходов и воды.[20]

- Пиролиз. Окислительный пиролиз - процесс термического разложения промышленных отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топлива. Данный метод применим для обезвреживания многих отходов, в том числе «неудобных» для сжигания или газификации: вязких, пастообразных отходов, влажных осадков, пластмасс, шламов с большим содержанием золы, загрязненную мазутом, маслами и другими соединениями землю, сильно пылящих отходов. Кроме этого, окислительному пиролизу могут подвергаться отходы, содержащие металлы и их соли, которые плавятся и возгарают при нормальных температурах сжигания, отработанные шины, кабели в измельченном состоянии, автомобильный скрап и др. [20].

Сухой пиролиз. Этот метод термической обработки отходов обеспечивает их высокоэффективное обезвреживание и использование в качестве топлива и химического сырья, что способствует созданию малоотходных и безотходных технологий и рациональному использованию природных ресурсов. Сухой пиролиз - процесс термического разложения без доступа кислорода. В результате образуется пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкий продукт и твердый углеродистый остаток.[20]

Для полного сгорания отходов при высоких температурах необходимо тщательное соблюдение требований по правильному смешиванию горючих компонентов. Кроме того, возникает проблема утилизации зольного остатка, который также является токсичным. При сжигании твердых отходов выделяется энергия, при этом объем отходов сокращается на 80 - 90%, что позволяет заменить каменный уголь и нефть.[5]

1.3.3 Механическая переработка

Физическая или механическая переработка отходов означает ряд процессов вторичной переработки, некоторые из которых уже находят применение в промышленности. Примером наиболее приемлемого вида физической переработки промышленных отходов является «склеивание». Перерабатываемые материалы измельчаются и склеиваются с помощью связующих веществ, основу которых составляют материалы, из которых изготавливается эластичный пенополиуретан. Такие материалы обладают более высокой по сравнению с исходным материалом плотностью, и широко применяются в мире, Другой способ физической переработки - термопластическая обработка, которой подвергают материалы, которые при прессовании образуют эластомерное вещество, пригодное для производства обувных подошв и брызговиков. Процесс физической переработки пригоден для сравнительно малых объемов отходов сырья. [6]

1.3.4 Биологическая переработка

Побочные продукты деревообрабатывающей и пищевой промышленности можно подвергать компостированию и использовать для снижения загрязненности почвы продуктами нефтепереработки. Метод предполагает разделение веществ на подверженные и не подверженные биологическому распаду и обработку, направленную на удаление органических отходов. В замкнутых системах с искусственной аэрацией процесс завершается в течение нескольких дней, тогда как при естественном протекании он может занять много месяцев. После дальнейшей обработки, включающей фильтрацию и измельчение, образуется великолепное удобрение, которое можно использовать в сельском хозяйстве и садоводстве, например в заказниках, общественных садах и парках.[6]

Выбор наиболее приемлемого метода утилизации промышленных отходов, который обеспечит в наибольшей степени подавление негативных свойств токсичных компонентов отхода и обеспечит не попадание этих компонентов в природные среды, является основополагающей задачей природоохранных технологий.

2. Определение класса опасности отходов различных производств

Определение класса опасности отходов различных производств является очень важной задачей при составлении паспортов отходов, создаваемых при инвентаризации отходов и очень важным показателем, позволяющим прогнозировать способы утилизации образующихся отходов, просчитать экономические затраты детоксикации, утилизации и захоронения отходов.

Для определения класса опасности отходов образующихся в процессе производства используются следующие два взаимодополняющие друг друга метода:

1. Расчетное определение класса опасности отхода. Метод основан на расчете показателя (Кi), характеризующего степень опасности отхода при его воздействии на окружающую среду (далее ОС).[17]

2. Экспериментальное определение класса опасности отхода. Метод основан на определении токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности дафний и изменению численности клеток водорослей. [22-23]

Для исследования нами были взяты четыре вида отходов производства, класс опасности которых в Федеральном классификационном каталоге отходов не установлен:

1. Гальванические шламы (шламы зачистки гальванических ванн);

2. Отход оксидов, гидроксидов, солей (промывные воды гальванического производства);

3. Отход содержащий нефть и нефтепродукты;

4. Отход шлам от мойки автотранспорта.

2.1 Определение класса опасности отходов расчетным методом

Отнесение отходов к классу опасности для ОС расчетным методом осуществляется на основании показателя (К), характеризующего степень опасности отхода при его воздействии на ОС, рассчитанного по сумме показателей опасности веществ, составляющих отход (далее компоненты отхода), для ОС (Кi) по методике [17].

Перечень компонентов отхода и их количественное содержание устанавливаются по составу исходного сырья и технологическим процессам его переработки или по результатам количественного химического анализа.

Показатель степени опасности компонента отхода (Кi) рассчитывается как соотношение концентраций компонентов отхода (Сi) с коэффициентом его степени опасности для ОС (Wi); коэффициентом степени опасности компонента отхода для ОС является условный показатель, численно равный количеству компонента отхода, ниже значения которого он не оказывает негативных воздействий на ОС. Размерность коэффициента степени опасности для ОС условно принимается как мг/кг.

Для определения коэффициента степени опасности компонента отхода для ОС по каждому компоненту отхода устанавливаются степень его опасности для различных природных сред в соответствии с таблицей 2.1 Перечень сокращений приведен в приложении А

Таблица-2.1 Показатели опасности компонента отхода

Каждому уровню опасности компонента отхода соответствует определенный балл. В перечень показателей, используемых для расчета Wi, включается показатель информационного обеспечения для учета недостатка информации по первичным показателям степени опасности компонентов отхода для ОС.

Показатель информационного обеспечения рассчитывается путем деления числа установленных показателей (n) на 12 (N- количество наиболее значимых первичных показателей опасности компонентов отхода для ОС).

Баллы присваиваются следующим диапазонам изменения показателя информационного обеспечения:

Таблица.

По установленным степеням опасности компонентов отхода для ОС в различных природных средах рассчитывается относительный параметр опасности компонента отхода для ОС (Xi) делением суммы баллов по всем параметрам на число этих параметров.

Коэффициент Wi рассчитывается по одной из следующих формул:

1?Zi<2

2? Zi<4 (1)

4? Zi?5

(1)

Коэффициенты W для отдельных компонентов опасных отходов представлены в приложении Б.

Показатели степени опасности отдельных компонентов отхода рассчитывают по формуле:

,(3)

где Сi - концентрация i-го компонента в отходе (мг/кг);

Wi - коэффициент степени опасности i-го компонента отхода (мг/кг).

Показатели степени опасности отхода определяют как сумму показателей степени опасности отдельных компонентов отхода:

, (4)

где К - показатель степени опасности отхода;

К1,К2,Кn - показатели степени опасности отдельных компонентов отхода

Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом по показателю степени опасности отхода для ОС осуществляется в соответствии с таблицей 2.2.

Таблица 2.2- Показатели степени опасности отхода для ОС.

2.1.1 Расчет класса опасности составленный на отход- гальванические шламы (шламы зачистки гальванических ванн)

Отход образуется при фильтровании растворов и электролитов гальванических ванн никелирования, меднения, хромирования с целью отделения осадочного шлама в корпусе.

Для расчета класса опасности отхода принят следующий усредненный состав:

Ионы никеля - 1209,9 мг/кг;

Ионы меди - 1020,23 мг/кг;

Ионы хрома - 512,9 мг/кг;

Ионы железа - 900,8 мг/кг;

Ионы цинка - 87,9 мг/кг;

Сульфаты (по серной кислоте) - 4800,0 мг/кг;

Хлориды (по соляной кислоте) - 3500,0 мг/кг;

Фосфаты (по тринатрийфосфату) - 2600,0 мг/кг.

Расчет проведен в соответствии с «Критериями отнесения опасный отходов к классу опасности для окружающей природной среды».[17]

Компонент 1-железо. Первичные показатели опасности компонента отхода:

1. ПДКв (ОДУ, ОБУВ), мг/л: 0.11-1. (3 балла)

2. Класс опасности в воде хозяйственно-питьевого использования: 3 (3 балла)

3. ПДКр.х. (ОБУВ), мг/л: 0.011-0.1 (3 балла)

4. Класс опасности в воде рыбохозяйственного использования: 4 (4 балла)

5. ПДКс.с. (ПДКм.р., ОБУВ), мг/м3 : 0.01-0.1' (2 балла)

6. Класс опасности в атмосферном воздухе: 3 (3 балла)

7. ПДКпп (МДУ, МДС), мг/кг: >10 (4 балла)

8. Lg (S[мг/л]/ПДКв в мг/л): <1 (4 балла)

9. LD5O,мг/кг: 15-150 (2 балла)

10. Персистемность (трансформация в окружающей природной среде): Образование продуктов, токсичность которых близка к токсичности исходного вещества 3 (3 балла)

11. Биоаккумуляция (поведение в пищевой цепочке): Нет накопления 4 (4 балла)

12. Показатель информационного обеспечения: 4 балла

Сумма баллов составляет 39

Расчет коэффициента степени опасности для окружающей природной среды (Wi).

Xi = 39/12 = 3,25

Zi=4*Xi/3-l/3=4,0

Lg(Wi) = 2 + 4/(6-Zi) = 4,0

Wi = 10000,0

Ki=900,8/10000=0,09

Компонент 2- серная кислота. Первичные показатели опасности компонента отхода:

1. ПДКп (ОДК), мг/кг,: >100 (4 балла)

2. ПДКв (ОДУ, ОБУВ), мг/л: >1 (4 балла)

3. Класс опасности в воде хозяйственно-питьевого использования: 4 (4 балла)

4. ПДКр.х. (ОБУВ), мг/л: >0.1 (4 балла)

5. Класс опасности в воде рыбохозяйственного использования: 4 (4 балла)

6. ПДКс.с. (ПДКм.р., ОБУВ), мг/м3: 0.01-0.1 (2 балла)

7. Класс опасности в атмосферном воздухе: 2 (2 балла)

8. Lg (S[мг/л]/ПДКв в мг/л): >5 (1 балл)

9. LD50, мг/кг: 15-150 (2 балла)

10. LС50, мг/м3: <500 (1 балл)

11. Персистемность (трансформация в окружающей природной среде): Образование менее токсичных продуктов (4 балла)

12. Биоаккумуляция (поведение в пищевой цепочке): Нет накопления (4 балла)

13. Показатель информацмонного обеспечения: 4 балла

Сумма баллов составляет 40

Расчет коэффициента степени опасности для окружающей природной среды (Wi):

Xi = 40/13 = 3,07

Zi=4*Xi/3-l/3=3,769

Lg(Wi) = Zi = 3,769

Wi = 5878,01

Ki=4800/5878,01=0,817

Компонент 3- соляная кислота. Первичные показатели опасности компонента отхода:

1. Класс опасности в почве: Не установлен (4 балла)

2. ПДКв (ОДУ, ОБУВ),мг/л: >1 (4 балла)

3. Класс опасности в воде хозяйственно-питьевого использования: 4 (4 балла)

4. ПДКр.х. (ОБУВ),мг/л: >0.1 (4 балла)

5. Класс опасности в воде рыбохозяйственного использования: 4 (4 балла)

6. ПДКс.с. (ПДКм.р., ОБУВ),мг/м3: 0.01-0.1 (2 балла)

7. Класс опасности в атмосферном воздухе: 2 (2 балла)

8. LD50 ,мг/кг: 15-150 (2 балла)

9. LС50, мг/м3: 500-5000 (2 балла)

10. Персистемность (трансформация в окружающей природной среде): Образование продуктов с более выраженным влиянием других критериев опасности (2 балла)

11. Биоаккумуляция (поведение в пищевой цепочке): Накопление в одном из звеньев (3 балла)

12. Показатель информацмонного обеспечения: 4 балла

Сумма балов составляет 36

Расчет коэффициента степени опасности для окружающей природной среды (Wi).

Xi = 36/12 = 3

Zi=4*Xi/3-l/3=3,778

Lg{Wi) = Zi = 3,778

Wi = 5994,8

Ki=3500/5994,8=0,584

Компонент 4- тринатрийфосфат. Первичные показатели опасности компонента отхода:

1. Класс опасности в почве:. Не установлен (4 балла)

2. ПДКв (ОДУ, ОБУВ) [мг/л]: 0.01-0.1 (2 балла)

3. Класс опасности в воде хозяйственно-питьевого использования: 3 (3 балла)

4. ПДКр.х. (ОБУВ) [мг/л]: 0.011-0.1 (3 балла)

5. Класс опасности в воде рыбохозяйственного использования: 4 (4 балла)

6. ПДКс.с. (ПДКм.р., ОБУВ) [мг/м3]: 0.01-0.1 (2 балла)

7. Lg (S,мг/л/ПДКв, мг/л)3: 5-2 (2 балла).

8. LD50,мг/кг: 151-5000 (3 балла)

9. Показатель информацмонного обеспечения: 2 балла

Сумма балов составляет 25

Расчет коэффициента степени опасности для окружающей природной среды (Wi):

Xi = 25/9 = 2,7

Zi=4*Xi/3-l/3=3,37

Lg(Wi) = Zi = 3,37

Wi = 2346,2

Ki=2600/2346,229=1,108

Компонент 5,6,7,8- медь, никель, хром, цинк.

Величина коэффициентов степени опасности для окружающей природной среды (Wi) для указанных компонентов принята на основании Приложения 1 Методики [] и равны соответственно:

по меди - 358,9; по никелю - 128,8; по хрому- 100,04 по цинку - 463,4

Основные данные для расчета показателя степени опасности отхода гальванического шлама приведены в таблице 2.3

Таблица-2.3 Обоснование расчета показателя степени опасности отхода гальванического шлама.

Таким образом степень опасности отхода гальванического шлама для окружающей природной среды (К) равная сумме показателей степеней опасности компонентов отхода равна 17,542, а это значение лежит в интервале 10 <K ? 102, что по данным материала методики соответствует 4 классу опасности.

2.1.2 Расчет класса опасности составленный на отход оксидов, гидроксидов, солей (промывные воды гальванического производства)

Отход образуется в гальваническом отделении в процессе проведения промывки поверхности металла после подготовительных и основных операций нанесения гальванических покрытий на стальные изделия.

Для расчета класса опасности отхода принят следующий усредненный состав:

Ионы никеля -630 мг/кг;

Ионы меди -150 мг/кг;

Ионы хрома -760 мг/кг;

Ионы железа -290 мг/кг;

Ионы цинка -260 мг/кг;

Вода -97791 мг/кг.

Расчет проведен в соответствии с «Критериями отнесения опасный отходов к классу опасности для окружающей природной среды».[17]

Расчет показателей степени опасности для компонентов отхода- железа, меди, никеля, хрома, цинка проводили аналогично расчету для этих компонентов отхода- гальванический шлам и результаты представлены в таблице 2.4

Таблица -2.4 Обоснование расчета показателя степени опасности отхода оксидов, гидроксидов, солей.

Таким образом степень опасности отхода оксидов, гидроксидов, солей для окружающей природной среды (К) равная сумме показателей степеней опасности компонентов отхода и равна 13,59, а это значение лежит в интервале 10 <K ? 102, что по данным материала методики соответствует 4 классу опасности.

2.1.3 Расчет класса опасности составленный на отход шлама нефти и нефтепродуктов (шлам моечных машин)

Отход образуется при отстое и грубой фильтрации моечных (обезжиривающих) растворов. В том числе отход образуется на установке комплексной очистки сточных вод и регенерации рабочих растворов при грубой фильтрации на металлических встроенных и сетчатых фильтрах.

Для расчета класса опасности отхода принят следующий усредненный состав:

ПАВ (биологически мягкие) 5000 мг/кг;

Масла нефтяные 5000 мг/кг;

Щелочные реагенты (гидроксид натрия) 1200 мг/кг;

Взвешенные вещества 70000 мг/кг;

Вода 30000 мг/кг.

В случае данного отхода расчет проводится по максимальному содержанию нефтепродуктов, ПАВ, щелочных агентов по гидроксиду натрия, так как значение щелочности среды растворов не превышает значения рН 10, дополнительная экотоксичность в расчете на щелочность не проводится (учитывается по содержанию гидроксида)

Расчет проведен в соответствии с «Критериями отнесения опасный отходов к классу опасности для окружающей природной среды». [17]

Компонент 1- алкилсульфаты (мягкие ПАВ). Первичные показатели опасности компонентов отхода:

1. Класс опасности в почве: Не установлен (4 балла)

2. ПДКв (ОДУ,ОБУВ), мг/л: 0,5 (3 балла)

3. Класс опасности в воде хозяйстенно-питьевого использования: 4 (4 балла)

4. ПДКр.х. (ОБУВ), мг/л: 0,5 (4 балла)

5. Класс опасности в воде рыбохозяйственного использования: 4 (4 балла)

6. ПДКсс (ПДКМР, ОБУВ), мг/м3: 0,4 (2 балла)

7. Класс опасности в атмосферном воздухе: 4 (4 балла)

8. Lg (S, мг/л/ПДКв, мг/л): >5 (1 балла)

9. LD50, мг/кг: 3800-4800 (3 балла)

10. Персистентность (трансформация в окружающей природной среде): Образование менее токсичных продуктов (4 балла)

11. Биоаккумуляция (поведение в пищевой цепочке): Нет накопления (4 балла)

12. Показатель опасности по информационному фактору: 11-12 (4 балла)

Сумма баллов составляет 41

Расчет коэффициента степени опасности для окружающей природной среды (Wi).

Xi = 41/12 = 3,4

Zi=4*Xi/3-l/3= 4,223

Lg(Wi) =2 + 4/(6-Zi) = 4,255

Wi = 17988,7

Ki=50000/17988,7=2,78

Компонент 2- масла нефтяные. Первичные показатели опасности компонентов отхода:

1. ПДКв (ОДУ,ОБУВ), мг/л: 0,1 (2 балла)

2. Класс опасности в воде хозяйстенно-питьевого использования: 3 (3 балла)

3. ПДКр.х. (ОБУВ), мг/л: 0,05 (2 балла)

4. Класс опасности в воде рыбохозяйственного использования: 3 (3 балла)

5. ПДКсс (ПДКМР, ОБУВ), мг/м3: 0,05 (2 балла)

6. Lg (S, мг/л/ПДКв, мг/л): 1,52 (3 балла)

7. Lg (С,мг/м3/ПДКр.з.): 0,19 (4 балла)

8. Lg (С,мг/м3/ПДКс.с. или ПДКм.р.): 2,19 (3 балла)

9. Lg Kow (октанол/вода): 3,12-3,86 (2 балла)

10. Показатель опасности по информационному фактору: 10/12 (3 балла)

Сумма баллов составляет 31

Расчет коэффициента степени опасности для окружающей природной среды (Wi).

Xi = 31/10 = 2,82

Zi=4*Xi/3-l/3= 3,42

Lg(Wi) =Zi = 3,42

Wi = 2630,3

Ki=50000/2630,3=19,01

Компонент 3- натрия гидроокись. Первичные показатели опасности компонентов отхода:

1. ПДКв (ОДУ, ОБУВ),мг/л: сброс запрещен ( балл)

2. ПДКр.х. (ОБУВ),мг/л: сброс запрещен (4 балла)

3. ПДКс.с. (ПДКм.р., ОБУВ),мг/м3: 0.01 (2 балла)

4. ПДКпп (МДУ, МДС), мг/кг: 0,1 (2 балла)

5. Lg (S, мг/л/ПДКв, мг/л): >5 (1 балл)

6. Lg Kow (октанол/вода): <0 (4 балла)

7. LD50 ,мг/кг: 10 (1 балл)

8. Персистемность (трансформация в окружающей природной среде): Образование менее токсичных продуктов (4 балла)

9. Биоаккумуляция (поведение в пищевой цепочке): Нет накопления (4 балла)

10. Показатель информацмонного обеспечения: 4 балла

Сумма балов составляет 23

Расчет коэффициента степени опасности для окружающей природной среды (Wi).

Xi =23/10 = 2,3

Zi=4*Xi/3-l/3=2,734

Lg(Wi) = Zi = 2,734

Wi = 542,0

Ki=12000/542=22,14

Данные расчетов показателя степени опасности отхода шлама нефти и нефтепродуктов представлены в таблице 2.5

Таблица-2.5 Обоснование расчета показателя степени опасности отхода шлама нефти и нефтепродуктов

Таким образом степень опасности отхода шлама нефти и нефтепродуктов для окружающей природной среды (К) равная сумме показателей степеней опасности компонентов отхода и равна 13,59, а это значение лежит в интервале 10 <K ? 102, что по данным материала методики соответствует 4 классу опасности.

2.1.4 Расчет класса опасности составленный на отход шлам от мойки автотранспорта

Отход образуется в процессе очистки вод мойки автомобилей, деталей, узлов и агрегатов. Для расчета класса опасности отхода принят следующий усредненный состав:

Механические примеси 13722 мг/кг;

Нефтепродукты 1277 мг/кг;

Свинец 10 мг/кг;

Вода 82000 мг/кг.

Расчет проведен в соответствии с «Критериями отнесения опасный отходов к классу опасности для окружающей природной среды». [17]

Компонент 1- механические примеси. Первичные показатели опасности компонентов отхода:

1. ПДКв (ОДУ,ОБУВ), мг/л: 0,25 (3 балла)

2. ПДКрх (ОБУВ), мг/л: 0,75 (4 балла)

3. ПДКсс (ПДКМР, ОБУВ), мг/м3: 0,15 (3 балла)

4. Lg (S, мг/л/ПДК мг.л): 0 (4 балла)

5. Персистентность (трансформация в окружающей природной среде): Менее токсичен (4 балла)

6. Биоаккумуляция (поведение в пищевой цепочке): Нет накоплений (4 балла)

7. Показатель опасности по информационному фактору: 0,5 (2 балла)

Сумма балов составляет 24

Расчет коэффициента степени опасности для окружающей природной среды (Wi).

Xi = 24/7 = 3,4

Zi=4*Xi/3-l/3= 4,2

Lg(Wi) = 2 + 4/(6-Zi) = 4,2

Wi = 1595,5

Ki=13722/1595,5=8,6

Компонент 2- нефтепродукты. Первичные показатели опасности компонентов отхода:

1. ПДКв (ОДУ,ОБУВ), мг/л: 0,3 (3 балла)

2. Класс опасности в воде хозяйстенно-питьевого использования: 4 (4 балла)

3. Класс опасности в воде рыбохозяйственного использования: 0,05 (3 балла)

4. ПДКсс (ПДКМР, ОБУВ), мг/м3: 3 (3 балла)

5. LD50, мг/кг: 0,05 (2 балла)

6. Персистентность (трансформация в окружающей природной среде): 28350 (4 балла)

7. Биоаккумуляция (поведение в пищевой цепочке): С более выраженным влиянием

8. Показатель опасности по информационному фактору: 0,5 (2 балла)

Сумма баллов составляет 24

Расчет коэффициента степени опасности для окружающей природной среды (Wi).

Xi = 24/8 = 3

Zi=4*Xi/3-l/3= 3,6

Lg(Wi) =Zi = 4,6

Wi = 4256,6

Ki=1277/4256,6=0,3

Компонент 3- свинец. Первичные показатели опасности компонентов отхода:

1. ПДКв (ОДК), мг/кг: 32 (3 балла)

2. ПДКв (ОДУ,ОБУВ), мг/л: 0,03 (2 балла)

3. Класс опасности в воде хозяйстенно-питьевого использования: 2 (2 балла)

4. ПДКрх (ОБУВ), мг/л: 0,1 (3 балла)

5. Класс опасности в воде рыбохозяйственного использования: 0,05 (3 балла)

6. ПДКсс (ПДКМР, ОБУВ), мг/м3: 0,0003 (1 балл)

7. Класс опасности в атмосферном воздухе: 1 (1 балл)

8. Lg (S, мг/л/ПДК мг.л): 0 (4 балла)

9. LC50, мг/м3: 271 (1 балл)

10. Персистентность (трансформация в окружающей природной среде):Более токсичен (1 балл)

11. Биоаккумуляция (поведение в пищевой цепочке): Накапливается во всех звеньях 0,92 (1 балл)

12. Показатель опасности по информационному фактору: (4 балла)

Сумма баллов составляет 25

Расчет коэффициента степени опасности для окружающей природной среды (Wi):

Xi = 25/12 = 2,08

Zi=4*Xi/3-l/3= 4,4

Lg(Wi) =2 + 4/(6-Zi) = 4,5

Wi = 33,1

Ki=10/33,1=0,3

Данные расчетов показателя степени опасности отхода шлама от автомойки представлены в таблице 2.6

Таблица-2.6 Обоснование расчета показателя степени опасности отхода шлама от автомойки

Таким образом степень опасности отхода шлама от автомойки для окружающей природной среды (К) равная сумме показателей степеней опасности компонентов отхода и равна 9, а это значение лежит в интервале K ? 10, что по данным материала методики соответствует 5 классу опасности.

2.2 Определение класса опасности отходов методом биотестирования

Среди животных на клеточном уровне организации наиболее важное индикаторное значение имеют дафнии. Преимущество перед другими группами простейших (саркодовые и жгутиконосцы) они имеют потому, что видовой состав и численность их наиболее четко соответствуют каждому уровню сапрофобности среды, они отличаются высокой чувствительностью к изменениям внешней среды и отчетливо выраженной реакцией на эти изменения, имеют относительно крупные размеры и быстро размножаются. Используя эти особенности дафний, можно с известной степенью точности установить уровень сапробности водной среды, не привлекая для этой цели другие индикаторные организмы [19].

2.2.1 Определение токсичности воды и водных вытяжек из отходов по смертности дафний

Методическое руководство включает методики биотестирования с использованием в качестве тест-объектов ракообразных, водорослей.

Методика основана на определении изменений выживаемости и плодовитости дафний при воздействии токсических веществ, содержащихся в тестируемой воде по сравнению с контролем.

Кратковременное биотестирование -- до 96 ч -- позволяет определить острое токсическое действие воды на дафний по их выживаемости. Показателем выживаемости служит среднее количество тест-объектов, выживших в тестируемой воде или в контроле за определенное время. Критерием острой токсичности является гибель 50 и более процентов дафний за период времени до 96 часов в исследуемой воде при условии, что в контрольном эксперименте гибель не превышает 10%.

В экспериментах по определению острого токсического действия устанавливают среднюю летальную концентрацию отдельных веществ, вызывающую гибель 50% и более тест-организмов (ЛКР) и безвредную концентрацию, вызывающую гибель не более 10% тест-организмов (БКР).

Длительное биотестирование--20 и более суток -- позволяет определить хроническое токсическое действие воды на дафний по снижению их выживаемости и плодовитости. Показателем выживаемости служит среднее количество исходных самок дафний, выживших в течение биотестирования. Критерием токсичности является достоверное отличие от контроля показателя выживаемости или плодовитости дафний.

Исходный материал для культивирования (дафнии) получают в лабораториях, занимающихся биотестированием, имеющих культуру требуемой видовой принадлежности (Daphnia magna Straus).

Биотестирование воды и водных вытяжек проводится только на синхронизированной культуре дафний. Синхронизованной является одновозрастная культура, полученная от одной самки путем ациклического партеногенеза в третьем поколении. Такая культура генетически однородна. Рачки, ее составляющие, обладают близкими уровнями устойчивости к токсическим веществам, одновременно созревают и в одно время дают генетически однородное потомство. Получают синхронизированную культуру путем отбора одной самки средних размеров с выводковой камерой, заполненной эмбрионами, и помещают в химический стакан объемом 250 мл, заполненного культивационной водой на 200 мл. Появившаяся молодь переносится в кристаллизатор (25 особей на 1 дм воды) и культивируется. Полученная третья генерация является синхронизированной культурой и может быть использована для биотестирования.

Дафниям необходимо обеспечить комбинированное дрожже-водорослевое питание. В качестве корма используются зеленые водоросли родов Chlorella, Scenedesmus, Selenastrum.

Культивируют водоросли в стеклянных кюветах, батарейных стаканах или плоскодонных колбах при круглосуточном освещении лампами дневного света 3000 лк и постоянном продувании культуры воздухом с помощью микрокомпрессоров. Через 7--10 суток, когда окраска культуры водорослей становится интенсивно зеленой, их отделяют от питательной среды путем центрифугирования или отстаивания в холодильнике в течение 2--3 сут. Осадок разбавляют в два раза дистиллированной водой. Суспензию хранят в холодильнике не более 14 сут.

Для приготовления дрожжевого корма 1 г свежих или 0,3 г воздушно-сухих дрожжей заливают 100 мл дистиллированной воды. После набухания дрожжи тщательно перемешивают. Образовавшуюся суспензию отстаивают в течение 30 мин. Недостающую жидкость добавляют в сосуды с дафниями в количестве 3 мл на 1 л воды. Раствор дрожжей хранится в холодильнике до двух суток.

Дафний в остром опыте кормят ежедневно, один раз в сутки, добавляя 1,0 см концентрированной или разбавленной в два раза дистиллированной водой водорослевой суспензии на 100 см культивационной воды.

В хроническом опыте дополнительно добавляют 1-2 раза в неделю 0,1-0,2 см дрожжевой суспензии на 100 см воды.

Пробы сточной воды для биотестирования отбирают, руководствуясь инструкцией по отбору проб для анализа сточных вод НВН 33-5.3.01-85; отраслевыми стандартами или другими нормативными документами. Пробы природной воды отбирают, руководствуясь ГОСТ 17.1.5.05-85. Отбор проб грунта, транспортировка и хранение осуществляется в соответствии с ГОСТ 12071-84.

Биотестирование проб воды проводят не позднее 6 ч после их отбора. Если указанный срок не может быть соблюден, пробы хранят до двух недель с открытой крышкой внизу холодильника (при +4°С). Не допускается консервирование проб с помощью химических консервантов. Перед биотестированием пробы фильтруют через фильтровальную бумагу с размером пор 3,5--10 мкм.

Для проведения биотестирования из отобранных проб осадков сточных вод и отходов готовят водную вытяжку, для этого в сосуд для выщелачивания, где находится взвешенная воздушно-сухая масса отхода или осадка сточных вод с абсолютно-сухой массой 100±1 г, добавляется вода, используемая для культивирования. Вода добавляется в соотношении 1000 см воды на 100 г абсолютно-сухой массы.

Смесь должна перемешиваться слабо на мешалке в течение 7-8 часов таким образом, чтобы твердое вещество находилось во взвешенном состоянии. Недопустимо измельчение частиц отходов или осадков при перемешивании. Используется магнитная мешалка, а скорость перемешивания должна быть наименьшей, при котором материал поддерживается во взвешенном состоянии.

После окончания перемешивания раствор с осадком оставляют на 10-12 часов для отстаивания. Затем жидкость над осадком сифонируется.

Фильтрация осуществляется через фильтр «белая лента» на воронке Бюхнера с применением слабого вакуума.

Процедура биотестирования проводится не раньше чем через 6 ч после приготовления вытяжки из осадка, отхода. Если это невозможно, то допускается хранение экстракта в холодильнике не более 48 ч.

Водная вытяжка должна иметь рН=7,0-8,2. При необходимости пробы нейтрализуют. После нейтрализации пробы аэрируют 10-20 мин. Перед биотестированием температуру пробы доводят до 20 ± 2С.

Для определения острого токсического действия проводят биотесирование исходной исследуемой воды или водной вытяжки из почвы, осадков сточных вод, отходов и нескольких их разбавлений.

Определение токсичности каждой пробы без разбавления и каждого разбавления проводится в трех параллельных сериях. В качестве контроля используется три параллельные серии с культивационной водой.

Биотестирование проводится в химических стаканах объемом 150-200 см, которые заполняются 100 см исследуемой воды, в них помещают по десять дафний в возрасте 6-24 ч. Чувствительность дафний к токсикантам зависит от возраста рачков. Возраст определяется по размеру рачков и обеспечивается фильтрацией рачков через набор сит. Дафний отлавливают из культиваторов, в которых выращивается синхронизированная культура. В отдельный стакан отсаживают одновозрастных рачков после их фильтрации через набор сит, а затем отлавливают по одному пипеткой (с опиленным и опаленным концом) объемом 2 см с резиновой грушей и сажают в стакан с исследуемой водой.

Посадку дафний начинают с контрольной серии. В исследуемые растворы дафний помещают, начиная с больших разбавлений (меньших концентраций загрязняющих веществ) к меньшим разбавлениям. Для работы с серией контроля должен быть отдельный сачок.

Для каждой серии исследуемой воды используется 3 химических стакана.

Учет смертности дафний в опыте и контроле проводят через каждый час до конца первого дня опыта, а затем 2 раза в сутки ежедневно до истечения 96 часов.

Неподвижные особи считаются погибшими, если не начинают двигаться в течение 15 секунд после легкого покачивания стакана.

Если гибель дафний в контроле превышает 10%, результаты опыта не учитывают, и он должен быть повторен.

Для определения острой токсичности исследуемых вод, водной вытяжки рассчитывается процент погибших в тестируемой воде дафний по сравнению с контролем:

,

где Х- количество выживших дафний в контроле; Х- количество выживших дафний в тестируемой воде; А- процент погибших дафний в тестируемой воде.

При А?10% тестируемая вода или водная вытяжка не оказывает острого токсического действия (БКР). При А?50% тестируемая вода, водная вытяжка оказывает острое токсическое действие (ЛКР).

Если экспериментально не удается установить точного значения кратности разбавления, вызывающей 50% гибель дафний за 96 часов экспозиции, то для получения точного значения ЛКР без выполнения дополнительных экспериментов, используется графический или неграфический метод определения.

При графическом методе определения ЛКР, чтобы получить на графике линейную зависимость, используется пробит анализ. Результаты экспериментов по установлению острого токсического действия из рабочего журнала заносят в таблицу 1. Значения пробитов устанавливают по таблице 2. В таблицу 3 вносятся значения пробитов для экспериментально установленного процента гибели дафний и значения десятичных логарифмов для исследованных концентраций сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов.

По значениям пробитов (таблица 2.8) и десятичных логарифмов от экспериментально полученных данных (таблица 2.7) строится график, по оси абсцисс откладываются значения логарифмов процентных концентраций исследуемых вод, по оси ординат - пробиты от значений процента гибели дафний. Экспериментальные данные вносятся в систему координат, и через точки проводится прямая.

На графике параллельно оси логарифмов концентраций (lgС) проводится прямая из точки, соответствующей пробитному значению 5, что соответствует 50% гибели дафний (из таблицы 2). Из точки пересечения прямых с графиком зависимости пробитного значения ингибирования тест-параметра от логарифма концентраций и получают значение логарифма концентраций исследуемых вод, водных вытяжек, соответствующих ЛКР.

Полученные данные биотестирования вносятся в таблицу, форма записи которой представлена в таблице 2.7

Таблица- 2.7 Форма записи результатов определения острой токсичности сточной воды

Значения пробитов для экспериментального устанавливаемой гибели дафний от 0 до 99 % представлены в таблице 2.8

Таблица -2.8 Значение пробитов

При неграфическом методе определения ЛКР десятичный логарифм концентрации исследуемых сточных вод обозначается за х, а численные значения пробитов гибели дафний - у. В результате получаем линейную зависимость:

y=kx+b

Численные значения коэффициентов k и b вычисляются по формулам:

Полученный логарифм процентной концентрации исследуемой воды (lgC) переводится в процентную концентрацию. Безвредная кратность разбавления (БКР10-96) рассчитывается путем деления 100% на полученную процентную концентрацию.

Класс опасности устанавливается по кратности разведения водной вытяжки, при которой не выявлено воздействие на гидробионтов в соответствии со следующими диапазонами кратности разведения в соответствие с таблицей 2.8[23]

Таблица- 2.8 Показатели кратности разведения водной вытяжки

Результаты определения класса опасности.

После проведения ряда экспериментов получены следующие данные по установлению класса опасности для предприятий города Саратова и Энгельса.

Опыт, поставленный на тест-объектах дафнии с целью установления изменения их плодовитости для предприятия ОАО СЭМЗ «Электродеталь», дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.9. Исходя из полученных данных рассчитаны ИКР50-96 равная 219,3, что соответствует острой токсичности отхода и БКР10-96 равная 1466,2 значение которой лежит в интервале от 10000 до 1001, что соответствует 2 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Опыт, поставленный на тест-объектах дафнии для предприятия ОАО Завод «Газпроммаш», дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.10. Исходя из полученных данных рассчитаны ИКР50-96 равная 312,6, что соответствует острой токсичности отхода и БКР10-96 равная 910,7 значение которой лежит в интервале от 1000 до 101, что соответствует 3 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Опыт, поставленный на тест-объектах дафнии для предприятия ОАО «Саратовский НПЗ», дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.11. Исходя из полученных данных рассчитаны ИКР50-96 равная 3,8, следовательно не оказывает острого токсического действия и БКР10-96 равная 13,7 значение которой лежит в интервале от 1 до 100, что соответствует 4 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Опыт, поставленный на тест-объектах дафнии для предприятия ЗАО «Факс-Авто», дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.12. Исходя из полученных данных рассчитаны ИКР50-96 равная 0,95, следовательно не оказывает острого токсического действия и БКР10-96 равная 1,61 значение которой лежит в интервале от 1 до 100, что соответствует 4 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Опыт, поставленный на тест-объектах дафнии для предприятия ОАО АТП-2, дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.13. Исходя из полученных данных рассчитаны ИКР50-96 равная 0,49, следовательно не оказывает острого токсического действия и БКР10-96 равная 1,001 значение которой лежит в интервале ?1, что соответствует 5 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Опыт, поставленный на тест-объектах дафнии для предприятия ОАО СГАТП-6, дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.14. Исходя из полученных данных рассчитаны ИКР50-96 равная 0,199, следовательно не оказывает острого токсического действия и БКР10-96 равная 0,409 значение которой лежит в интервале ?1, что соответствует 5 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

2.2.2 Определение токсичности вод, водных вытяжек из отходов по изменению численности клеток водорослей

Метод основан на регистрации снижения темпа роста (снижение численности) клеток водорослей под воздействием токсических веществ, присутствующих в тестируемой воде, водной вытяжке из почв, осадков сточных вод, отходов по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ (контроль).

Критерием острой токсичности является снижение численности клеток водорослей на 50% и более по сравнению с контролем в течение 96-часовой экспозиции.

В экспериментах по определению острого токсичного действия устанавливают:

1) ингибирующую концентрацию отдельных веществ (ИКР50-96) или ингибирующую кратность разбавления (ИКР50-96) вод и водных вытяжек, содержащих смеси веществ, вызывающую снижение уровня флуоресценции хлорофилла или снижение численности клеток водорослей на 50% и более по сравнению с контролем за 96 часов экспозиции;

2) безвредную кратность разбавления (БКР20-96) вод и водных вытяжек, содержащих смеси веществ, вызывающих снижение уровня флуоресценции хлорофилла или численности клеток водорослей не более чем на 20% по сравнению с контролем за 96 часов экспозиции.

Температура окружающего воздуха в лаборатории от +18 до +25 оС, в люминостате для биотестирования от +22 до +25 оС.

Общие процедуры отбора проб определены в ГОСТ Р 51592-2000 [24]. Биотестирование проб воды проводят не позднее 6 часов после их отбора. При невозможности проведения анализа в указанный срок пробы воды охлаждают (+2 - +4 оС). Хранить пробы следует не более 24 часов после отбора.

Проба воды, подлежащая биотестированию, должна иметь рН 7,0 - 8,5.

Для приготовления разбавлений берут определенные, отмеренные мерной посудой, объемы исследуемой и разбавляющей (дистиллированной) воды. В качестве мерной посуды для объемов меньше 10 см3 используются мерные пипетки. Для объемов более 10 см3 - мерные цилиндры. Поверхностные, пресные, грунтовые и сточные воды с неизвестной степенью токсичности анализируются в 100, 30, 9, 3 и 1%-ной концентрациях. Сточные и очищенные сточные воды (отобранные для системы хлорирования), если не известны их токсические свойства, тестируются в первичном испытании в большем наборе разведений 100, 50, 25, 12,5, 6,25, 3,12, 1,5, 0,78%-ной концентрации. Если предварительно известно, что сточные воды обладают гипертоксичностью, а также если это можно предположить по данным гидрохимического исследования, исследуемые концентрации уменьшаются и составляют 10,3, 0,3, 0,1%. Возможен, произвольный выбор разведений. Чем выше предполагаемая токсичность, тем большей должна быть кратность разбавленной исходной пробы.

Выполнение процедуры подготовления экстракта выщелачивания. В сосуд для выщелачивания, где находится взвешенная воздушно-сухая масса отхода или осадка сточных вод с абсолютно-сухой массой 100 ± 1 г, добавляется дистиллированная вода. Вода добавляется в сосуд для выщелачивания в соотношении сухая масса:жидкость - 1:10. Обычно это 1000 см3 воды на 100 г абсолютно-сухой массы. Если используется меньшее количество пробы, уменьшается количество дистиллированной воды. Нельзя использовать для выщелачивания менее чем 20 г твердого вещества и 200 см3 воды.

Смесь должна перемешиваться слабо на мешалке в течение 7-8 часов таким образом, чтобы твердое вещество находилось во взвешенном состоянии. Недопустимо измельчение частиц отходов или осадков при перемешивании. Используется большая лопасть механической мешалки или магнитная мешалка, а скорость перемешивания должна быть наименьшей, при которой материал поддерживается во взвешенном состоянии (не более 70 об/мин).

После окончания перемешивания раствор с осадком оставляют на ночь (12-18 ч) для отстаивания. Затем жидкость над осадком сифонируется.

Если после отстаивания жидкость становится прозрачной, фильтрование не требуется, если же имеется какой-либо видимый взвешенный материал, то жидкость должна быть профильтрована. Фильтрация осуществляется через фильтр «белая лента» на воронке Бюхнера. Для фильтрации применяется слабый вакуум (не более 20 мм рт.ст.) с помощью водяного или электрического насоса такой же мощности. Вакуум должен быть выключен немедленно после прохождения всей жидкости через фильтр, во избежание дегазации фильтрата. В исключительных случаях, при повышенной мутности водной вытяжки из отхода после фильтрации допускается её отстаивание в холодильнике до 5 суток. Затем жидкость над осадком сифонируется.

Полученный экстракт выщелачивания исследуют на токсичность. Процедуру биотестирования необходимо начать не позднее, чем через 6 ч после приготовления вытяжки из осадка, отхода. Если это невозможно допускается хранение экстракта в холодильнике не более 48 ч при температуре 4 оС.

Водная вытяжка из осадков сточных вод или отходов должна иметь рН=7,0 - 8,5. При необходимости пробы нейтрализуют. После нейтрализации пробы аэрируют 10-20 минут для стабилизации рН. Перед биотестированием температуру пробы доводят до 20 ± 2 оС. Если в вытяжке из осадка, отхода содержится углекислый газ, вытяжку кипятят 30 мин для его удаления, затем охлаждают и используют для разведения и биотестирования.

Для биотестирвания используют альгологичсески чистую культуру водорослей Scenedesmus quadricouda, находящуюся в экспоненциальной стадии роста (через 5 - 7 суток после пересева). Для поддержания экспоненциальной стадии роста водорослей пересев осуществляется регулярно 1 раз в 7 суток.

После пересева и тщательного перемешивания водоросли подсчитываются в камере Горяева независимо от того, какой метод измерения (прямой счет или флюоресценции) будет в дальнейшем использоваться.

При определении острой токсичности проб сточных и очищенных сточных, поверхностных пресных, грунтовых, питьевых вод, а также водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов в стеклянные плоскодонные колбы емкостью 250 см3 наливают по 100 см3 контрольной (дистиллированной) и тестируемой воды. Повторность трехкратная. Затем в каждую колбу пипеткой стерильно над пламенем горелки добавляют по 0,1 см3 каждого концентрированного раствора реактивов. Содержимое колб перемешивают. После чего во все колбы добавляют равные объемы суспензии водорослей, с учетом того, чтобы численность клеток в них составила 25-35 тыс. кл/см3 во все колбы следует добавить по 1 см3 водорослевой суспензии. Допускается использование колб емкостью 100 см3, при этом объем контрольной и тестируемой пробы составит 50 см3, а объем каждого концентрированного раствора реактивов - по 0,05 см3, объем водорослевой суспензии 0,5 см3, численность клеток в каждой колбе остается 25-35 тыс. клеток в см3. Содержимое колб вновь перемешивают. Сразу после перемешивания производиться подсчет клеток водорослей в камере Горяева во всех контрольных и испытуемых пробах. В каждой колбе дважды подсчитывают численность клеток. Содержимое колб вновь перемешивают, закрывают стерильными ватно-марлевыми пробками или стерильными колпачками из алюминиевой фольги и устанавливают в люминостат. Температура в люминостате должна поддерживаться от +22 до +25 оС, освещенность 3000-4000 лк. Клетки водорослей следует поддерживать во взвешенном состоянии в колбах путем встряхивания 1-2 раза в сутки или перемешивания на мешалке, чтобы улучшить газообмен и сократить колебания водородного показателя за счет выделяющегося углекислого газа водорослями в исследуемых растворах.

Далее подсчитывается численность клеток в камере Горяева в контрольно-опытных колбах проводят через 96 часов от начала биотестирования. При необходимости подсчет численности клеток можно проводить через 24, 48,72, 96 часов. После 96-часовой экспозиции биотестирование заканчивают.

Результаты эксперимента признаются в том случае, если численность водорослей в контроле увеличилась в 10 и более раз за 96 часов экспозиции. Это увеличение соответствует скорости роста 0,7 сут-1. В нормальных экспериментальных условиях могут быть достигнуты скорости роста от 1,5 до 1,9 сут-1. Увеличение рН в конце эксперимента не должно составлять более 1,5.

При определении острой токсичности питьевых, сточных, поверхностных, грунтовых вод, а также водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов и их разбавлении устанавливают:

Ингибирующую концентрацию отдельных веществ (ИК50) или ингибирующую кратность разбавления (ИКР50-96) вод, водных вытяжек, вызывающую 50%-ное подавление флюоресценции хлорофилла и 50%-ное сижение численности клеток водорослей за 96-часовую экспозицию.

Безвредную кратность разбавления вод, водных вытяжек, вызывающую не более чем 20%-ное подавление флуоресценции хлорофилла и не более чем 20%-ное снижение численности клеток водорослей за 96-часовую экспозицию - БКР20-96.

Об угнетении водорослей в опыте по сравнению с контролем судят по снижению уровня флуоресценции водорослей или снижению численности клеток водорослей через 96 часов от начала биотестирования.

Рассчитывают относительное (в %) изменение уровня флуоресценции или численности клеток водорослей для каждого разведения по сравнению с контролем (I):

I= (5)

где - среднее значение тест-параметра в контроле, -среднее значение тест-параметра в опыте.

Характеристики степени токсичности испытуемой пробы приведены в таблице 2.15.

Таблица -2.15 Оценка токсичности испытуемой пробы

Стимуляция до уровня 30% по сравнению с контролем считать как нетоксчное действие испытуемой воды на тест-объект. При стимуляции более 30% вода, водная вытяжка из почв, отходов признается токсичной, если в хроническом опыте на дафниях выявляется увеличение плодовитости рачков более, чем на 30% в тестируемой воде по сравнению с контролем.

Неграфический метод определения ИКР50-96. Десятичный логарифм концентрации исследуемых сточных вод (lgC) обозначается через х, а численные значения пробитов угнетения темпа роста водорослей - у. Учитываются только те значения lgC, при которых наблюдается подавление темпа роста водорослей. В результате испытаний получено n пар чисел:

(6)

по которым определяется линейная зависимость:

(7)

Численные значения коэффициентов k и b вычисляются по формулам:

Для вычисления k и b используется расчетная таблица 2.7 и 2.8 В первом столбце таблицы помещаются отобранные значения xi (десятичный логарифм концентрации lgC), в третьем - соответствующие им значения пробитов yi четвертый и пятый столбцы рассчитываются.[22]

Результаты определения класса опасности

После проведения ряда экспериментов получены следующие данные по установлению класса опасности для предприятий города Саратова и Энгельса.

Опыт, поставленный на тест-объектах водоросли с целью установления изменения их численности для предприятия ОАО СЭМЗ «Электродеталь», дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.16. Исходя из полученных данных, рассчитаны ИКР50-96 равная 176, что в соответствии с характеристиками степени токсичности испытуемой водной вытяжки признается токсичной и БКР10-96, равная 1090,5 значение которой лежит в интервале от 10000 до 1001, что соответствует 2 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Опыт, поставленный на тест-объектах водоросли для предприятия ОАО Завод «Газпроммаш», дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.17. Исходя из полученных данных, рассчитаны ИКР50-96, равная 203, что в соответствии с характеристиками степени токсичности испытуемой водной вытяжки признается токсичной и БКР10-96, равная 751 значение которой лежит в интервале от 1000 до 101, что соответствует 3 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Опыт, поставленный на тест-объектах водоросли для предприятия ОАО «Саратовский НПЗ», дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.18. Исходя из полученных данных рассчитаны ИКР50-96, равная 2,4, что в соответствии с характеристиками степени токсичности испытуемой водной вытяжки признается нетоксичной и БКР10-96, равная 30 значение которой лежит в интервале от 1 до 100, что соответствует 4 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Опыт, поставленный на тест-объектах водоросли для предприятия ЗАО «Факс-Авто», дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.19. Исходя из полученных данных рассчитаны ИКР50-96, равная 0,17, что в соответствии с характеристиками степени токсичности испытуемой водной вытяжки признается нетоксичной и БКР10-96, равная 0,32 значение которой лежит в интервале ?1, что соответствует 5 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Опыт, поставленный на тест-объектах водоросли для предприятия ОАО АТП-2, дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.20. Исходя из полученных данных рассчитаны ИКР50-96 равная 0,15, что в соответствии с характеристиками степени токсичности испытуемой водной вытяжки признается нетоксичной, и БКР10-96 равная 2,3 значение которой лежит в интервале от 1 до 100, что соответствует 4 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Опыт, поставленный на тест-объектах дафнии для предприятия ОАО СГАТП-6, дал следующие результаты, предоставленные в таблице 2.21. Исходя из полученных данных рассчитаны ИКР50-96 равная 0,9, что в соответствии с характеристиками степени токсичности испытуемой водной вытяжки признается нетоксичной и БКР10-96 равная 1,5 значение которой лежит в интервале от 1 до 100, что соответствует 4 классу опасности в соответствии с таблицей 2.8 методики.

Заключение

В соответствии с задачами исследования по определению класса опасности отходов производства методом биотестирования нами получен ряд результатов по установлению класса опасности для 4 видов отходов от различных производств.

Не все отходы, образующиеся на предприятиях различных отраслей производства занесенные в Федеральный классификационный каталог отходов, имеют установленный класс опасности отхода. Класс опасности отзода устанавливается на основании Приказа Министерства природных ресурсов РФ «Об утверждении критериев отнесения отходов к классу опасности [17 ]. Этот документ применяют к тем видам отходов, для которых класс опасности не установлен.

На первом этапе исследования нами выбраны предприятия на которых образуются отхода, класс опасности которых в Федеральном классификационном каталоге не установлен, поэтому нами была проделана работа по определению класса опасности отходов расчетным и экспериментальным методами. Полученные данные приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1- Данные установления класса опасности исследуемых отходов

Из приведенных данных видно, что класс опасности, определенный экспериментальным путем не соответствует расчетному методу определения. Таким образом можно сделать вывод, что на степень токсичности влияют факторы, которые не учитываются при расчетном методе определения класса опасности отхода. Одним из таких факторов является компонентный состав отхода. Данные по составу рассмотренных нами отходов представлены на рисунках 1, 2, 3, 4.

Рис.

Из данных диаграммы видно, что отход- гальванический шлам и отход оксидов, гидроксидов, солей обладают сходным компонентным составом.

Для катионов металлов разработана градация токсичности [19]: Hg2+>Cd2+>Zn2+>Cu2+>Pb2+>Ni2+>Co2+>Sn2+>Ba2+>Fe2+>Mn2+>Sr2+>Mg2+>Ca2+.

В соответствии с этим рядом можно сделать вывод, что наибольшим действием на гидробионтов оказывают такие металлы как цинк, медь, никель. Даже крайне малые их количества оказывают сильное токсическое действие на гидробионтов, что и обусловило такое расхождение в определении класса опасности расчетным и экспериментальным методами для этих отходов. Еще это может говорить о том, что входящие в отход компоненты могут взаимно влиять друг на друга вызывая эффект суммации. Что касается отхода содержащего нефть и нефтепродукты, то установленные классы опасности отхода совпадают. Установление класса опасности отхода шлама от автомойки методом биотестирования, проводилось для трех предприятий с целью подтверждения 5 класса опасности, но в результате проведенных экспериментов было установлено, что данный отход относится к четвертому классу опасности.

Методики биотестирования выбраны таким образом, чтобы использовать гидробионтов не только из разных трофических уровней, важных для водных экосистем, но и обладающих различной чувствительностью к разнообразным загрязнителям. Поэтому при использовании нескольких биотестов за окончательных результат степени токсичности исследуемой воды принимается тот, который получен при использовании тест-организмов, проявивших наибольшую чувствительность, в соответствии с принципом учета чувствительности наиболее слабого звена экологической системы. Данные чувствительности тест-организмов для отходов гальванического шлама, отход оксидов, гидроксидов, солей и отхода нефти и нефтепродуктов представлены на диаграмме 3.2

Диаграмма 3.2- Показатели чувствительности тест-организмов на водные вытяжки из отходов

Рис.

Из данных диаграммы видно, что наибольшей чувствительностью к отходу- гальванический шлам и отходу оксидов, гидроксидов, солей обладают дафнии, следовательно класс опасности для этих отходов определен по методике смертности и изменению плодовитости дафний.[23] Наибольшей чувствительностью к отходу нефти и нефтепродуктов обладают водоросли, поэтому класс опасности для этого отхода определен по методике изменения численности клеток водорослей.[22]

Класс опасности для отхода шлама от автомойки определялся для трех предприятия города Саратова и Энгельса. Данные чувствительности тест- организмов для данного вида отхода представлены на диаграмме 3.3

Диаграмма 3.3- Показатели чувствительности тест-организмов на водные вытяжки для отхода- шлам от автомойки.

Из данных диаграммы видно, что наибольшей чувствительностью к отходу шлама от автомойки для предприятий СГАТП-6 и АТП-2 обладают водоросли, поэтому класс опасности для данного отхода определен по методике изменения численности клеток водорослей.

Проанализировав полученные данные, нами были сделаны следующие выводы:

Классы опасности для каждого исследуемого отхода, полученные расчетным и экспериментальным методом не совпадают. Это говорит о том, что расчетный метод индивидуален, так как определение класса опасности происходит по отдельным составляющим его компонентам, а метод биотестирования является комплексным, так как выявляется взаимное действие составляющих отход компонентов.

Возможным мероприятием является обязательное подтверждение класса опасности, полученного расчетным путем, с помощью метода биотестирования. Необходимо накапливать базу данных по проведению биотестирования для данного отхода на нескольких тест-организмах. Если результаты биотестирования не совпадают с расчетными данными, то необходимо пересмотреть установленный ранее класс опасности и внести все изменения в Федеральный классификационный каталог отходов.

Для повышения достоверности токсикологического контроля необходимо создать такие условия, в которых предприятия сами будут вынуждены повышать точность измерений и осуществлять мероприятия по уменьшению негативного влияния данного отхода на окружающую среду.

1. Проведен подбор и анализ литературных данных по основным характеристикам и видам промышленных отходов различных производств, методам определения класса опасности и наиболее применяемым способам утилизации отходов.

2. Определен класс опасности отходов расчетным методом. Установлено, что шлам от зачистки гальванических ванн; отход оксидов, гидроксидов, солей; отход содержащий нефть и нефтепродукты относятся к 4 классу опасности, а отход шлам от автомойки относится к 5 классу опасности.

3. Изучен метод биотестирования по смертности дафний magna Straus и по снижению численности клеток зеленых протококковых водорослей Scenedesmus quadricauda.

4. Определены классы опасности отходов методом биотестирования. Установлено, что шлам от зачистки гальванических ванн относится ко 2 классу опасности; отход оксидов, гидроксидов, солей относится к 3 классу опасности, а отход содержащий нефть и нефтепродукты и отход шлам от автомойки относятся к 4 классу опасности.

5. Проведено сравнение и установлены различия в определенных ранее классах опасности для исследуемых отходов расчетным путем и методом биотестирования.

Список используемых источников

1.Природоохранные мероприятия. Информационный бюллетень №3. Н.Новгород: Поиск,2002 г.

2.Дрейер А. А., Сачков А. Н., Никольский К.С..Твердые примышленные и бытовые отходы, их свойства и переработка // «Экология городов»,1997 г.

3.Мирный А. Н. Критерии выбора технологии обезвреживания и переработки твердых промышленных отходов // Чистый город. 1998 г.№1

4.Федеральный классификационный каталог отходов,2002 г. Дополнения к Федеральному классификационному каталогу отходов, 2003 г.

5.Никулин Ф.Е. Утилизация и очистка промышленных отходов.- Л: Судостроение, 1980 г.

6.Пальгунов П. П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов.- М: Стройиздат, 1990 г.

7.Проблемы развития безотходных производств / Б. Н. Ласкорин, Б. В. Громов, А. П. Циганков.- М: Стройиздат, 1981 г.

8.Рыбальский Н. Г., Потапов И. И. Федеральная и целевая программа «Отходы» // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. 1996 г. №6.

9.Шульц Л. А. Элементы безотходной технологии в металлургии.- М: Металлургия, 1991 г.

10.Сборник удельных показателей образования отходов производства и потребления.- М: Госкомэкология,1999 г.

11.Малоотходные процессы и охрана ОС в металлургии / В. А. Кожемякин, Г.В. Зубченко- М: Металлургия 1991 г.

12.Л. Штарке. Использование промышленный и бытовых отходов пластмасс // Пер. с немец., к.х.н. В.В. Михайлова, Химия, 1987 г.

13.Шульц Л.А. Энерго-экологическая оценка металлургического производства // Изв. вузов. Черная металлургия. 1999 г. №8

14.Титов А. П. Обезвреживание промышленных отходов.- М: Стройиздат, 1980 г.

15.Комар А.Г. Об эффективности использования жидких и твердых отходов промышленности в строительстве // Строительные материалы, 1997 г.

16.Шеин В.С. Обезвреживание и утилизация выбросов и отходов при производстве полимерных материалов.- М: Химия, 1990 г.

17.Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды.- М, 2001 г. Методическое пособие по применению «Критериев отнесения опасных отходов к классам опасности для окружающей природной среды». М, 2003 г.

18.Теоретические основы биотестирования / Отв. редактор В.И. Лукьяненко. Волгоград, 1983 г.

19.Жмур Н.С. Государственный и производственный контроль токсичности вод методами биотестирования в России.- М: Международный Дом Сотрудничества, 1997 г.

20.Термические способы обработки и уничтожения отходов промышленных предприятий.- М: Стройиздат, 1990 г.

21.Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов.- М: Химия, 1990 г.

22. Жмур Н.С., Орлова Т.Л. Методика определения токсичности вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению уровня флуоресценции хлорофилла и численности клеток водорослей.-М.: АКВАРОС, 2001 г

23. Жмур Н.С.. Методика определения токсичности вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по смертности и изменению плодовитости дафний.-М.: АКВАРОС, 2001 г

24. ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб»

25. Цыганков А.П. Технический прогресс-химия-окружающая среда.-М: Химия, 1979.

26. Мухленов Н.П. Общая химическая технология.-М: Высшая школа, 1984.

27. Гринин А.С. Промышленные и бытовые отходы. Хранение,утилизация переработка. М: ФАИР-ПРЕСС, 2002.

28. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М: ФАИР-ПРЕСС, 2002.

29. Валеев Р.Ш. Утилизация шламовых отходов // Экология и промышленность России. 2010 №2

30. Прядко А.Л. Основные вопросы санитарного законодательства в области обращения с отходами // Экология производства. 2010 №4.

Приложение

Таблица.Коэффициенты W для отдельных компонентов опасных отходов