CC BY
11
УДК 504.054 DOI: 10.24412/1816-1863-2023-2-21-26
РИСКИ ДИОКСИНОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ В КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ И ПУТИ ИХ СНИЖЕНИЯ
А. А. Евсеева, канд. биол. наук, доцент кафедры биологии и экологии, ФГБОУ ВО «Калужский государственный университет им. К. Э. Циолковского», annahabarova@yandex.ru, г. Калуга, Россия,
А. А. Буравцова, студент 2 курса Института естествознания, ФГБОУ ВО «Калужский государственный университет им. К. Э. Циолковского», buravtsovaaa@studklg.ru, г. Калуга, Россия
а> о ф
О
О -i
Опасность всемирного загрязнения диоксинами является одной из главных экологических угроз, связанных с глобальным загрязнением окружающей среды. Диоксины являются хлорорганичес-кими соединениями. Данная группа веществ относится к суперэкотоксикантам, устойчивым к разложению в окружающей среде и способным длительно сохранятся в ней в неизменном виде, при этом в течение всего периода существования они сохраняют токсичные свойства. Эти вещества являются чужеродными для экосистем и наносят большой вред биоте и здоровью человека. Появляются они в результате некоторых химических реакций с хлором. Данная группа веществ попадает в окружающую среду с продуктами или отходами разнообразных технологий. Основными источниками диоксинов и их соединений в Калужской области является использование хлора и его соединений, формадегида, автотранспорт, а также целлюлозно-бумажное производство, рекомендуется уделять больше внимания обращению с отходами: своевременно удалять образующиеся стихийные свалки, которые могут быть источниками пожаров с выбросом диоксинов, следить за состоянием существующих, в том числе законсервированных полигонов во избежание возгорания мусора. Необходимо внедрять современные технологии на потенциально опасных, с точки зрения выбросов диоксинов, производств. В связи проведенным исследованием мы пришли к выводу, что самым эффективным способом борьбы с диоксинами и их воздействием на человека и окружающую среду является принятие необходимых мер, которые будут направлены на источник диоксинов — контроль за отраслями технологий, которые являются причиной образования диоксинов.
The danger of worldwide dioxin pollution is one of the main environmental threats associated with global environmental pollution. These xenobiotics are a group of chemical compounds characterized by the presence of chlorine bound to carbon atoms. Being a superecotoxicant, the molecules of these substances are present in the environment for a long time in an unchanged state, preserving toxic properties. Dioxins are substances that are superecotoxicants formed as by—products of chemical reactions involving chlorine. This group of substances enters the environment with products or waste from many technologies. The main sources of dioxins and their compounds in the Kaluga Region are the use of chlorine and its compounds, formadehyde, motor transport, as well as pulp and paper production. it is recommended to pay more attention to waste management: timely remove the resulting spontaneous landfills, which can be sources of fires with the release of dioxins, monitor the condition of existing, including preserved landfills in order to avoid garbage ignition. It is necessary to introduce modern technologies in potentially hazardous, from the point of view of dioxin emissions, industries. In connection with the conducted research, we came to the conclusion that the most effective way to combat dioxins and their impact on humans and the environment is to take the necessary measures that will be directed at the source of dioxins — control over the branches of technology that cause the formation of dioxins.
Ключевые слова: диоксины, суперэкотоксиканты, источники диоксинов, загрязнение, обращение с отходами.
Keywords: dioxins, superecotoxicants, sources of dioxins, pollution, waste management.
Введение
Опасность всемирного загрязнения диоксинами является одной из главных экологических угроз, связанных с глобальным загрязнением окружающей среды [1]. Диоксины — чужеродные для экосистем
хлорорганические вещества, являются су-перэкотоксикантами, устойчивыми к разложению в окружающей среде и способными длительно сохранятся в ней в неизменном виде, при этом в течение всего периода существования они сохраняют токсичные свойства [2].
21
О ^
т О ш
22
Данные вещества характеризуются высокой устойчивостью, как к абиотическому, так и биотическому разложению, они перемещаются по пищевым цепям и способны аккумулироваться в живых организмах [3]. Диоксины могут поступать в организм человека различными путями: воздушным, через потребление воды и продуктов питания и имеют особенность концентрироваться в жировых отложениях. Благодаря свойству биоаккумуляции опасностью является и долгосрочное попадание в небольших количествах в организм диоксинов [3].
Модели и методы
История получения знаний о диоксинах, как экологической опасности мирового масштаба, связана с бурной индустриализацией общества. Изначально с ди-оксиновым отравлением сталкивались рабочие некоторых производств, опасность которых была на тот момент неизвестна. Первые статьи, посвященные вреду диоксинов для здоровья человека, были опубликованы в середине 50-х годов, затем был продолжительный период времени отсутствия новых публикаций и привлечения к данной проблеме [4]. Обосновывается это, прежде всего, мотивами соблюдения секретности, связанными с чрезвычайной токсичностью (I класса) этих веществ. Одна из первых научных конференций, посвященных проблеме «Хлор-диоксины — их источники и судьба», проходившая в 1970-е годы [1]. В это время исследователи пришли к пониманию того, что диоксины как вещества, которые относятся к суперэкотоксикантам, представляют опасность глобального масштаба, и в скором времени аналогичные конференции были проведены и в ряде стран, привлекая все больше исследователей к проблеме диоксинов: источников их возникновения, распространения в экосистемах и эффектах, оказывающих на биоту в целом и здоровье человека в частности. В этот период стало известно, что диоксины являются всемирным ядом и размеры диоксиновой угрозы всему человечеству от данной группы веществ сравнивают с использованием оружия массового поражения [5]. Это обстоятельство и ряд других заставили ряд стран организо-
вать фундаментальные исследования на международном уровне. В СССР на тот момент не был распространен такой способ утилизации отходов, как мусоросжи-гание, возможно, поэтому проблема не привлекла внимания, как представляющая опасности для человечества.
Данные суперэкотоксиканты являются побочными результатами различных химических реакций взаимодействия с хлором. Многие технологии являются источниками диоксинов [2].
Причиной попадания диоксинов в биосферу становятся разнообразные технологии [7], в первую очередь, это переработка хлорорганических веществ и применение высокотемпературных технологий хлорирования. Особо следует отметить сжигание отходов, как бытовых, так и производства. В этой связи опасность пред ставляют горение продуктов нефтехимического синтеза, электрического оборудования и пожары в целом. Диоксины содержатся в выбросах предприятий металлургии, нефтехимических, хлорных и целлюлозно-бумажных производств [7]. Также данная группа веществ образуется при обеззараживании воды, содержащей фенолы и их предшественники — лигни-ны, гуминовые кислоты и т. д., хлором [5]. Особое внимание в связи с этим следует уделять содержащим фенольные соединения сточные воды объектов промышленности. Еще одним непредсказуемым источником диоксиновой опасности представляет собой применение химического оружия. Кроме того, диоксинами загрязнены неосвоенные территории Антарктиды и Арктики [8].
Результаты и обсуждение
Проблема присутствия диоксинов также актуальна и для Калужской области. Диоксины образуются при условии, когда органические соединения взаимодействуют с хлором при высокой температуре. Опасность представляют большинство процессов термического разложения, поскольку термические процессы разложения технических и бытовых отходов (ПВХ, ПХБ, целлюлозно-бумажные отходы, пластмассы и др.), сопровождающие -ся выделением диоксинов в количествах, опасных для экологической обстановки.
Угрозу представляют разного рода аварийные ситуации на предприятиях и других объектах хозяйства, сопровождающиеся пожарами.
Основными источниками диоксинов и их соединений в Калужской области является использование хлора и его соединений, формадегида, автотранспорт, а также целлюлозно-бумажное производство. При данном производстве хлор подвергают разложению, и он становится источником диоксинов. При производстве бумаги используют отбеливание с помощью хлората натрия, что приводит к образованию диоксинов.
Потенциальными поставщиками диоксинов в атмосферу являются бумажные фабрики, где образование диоксинов идет при осуществлении отбеливания целлюлозы. Также диоксины могут образовываться в отходах производства при обрабатывании шлама. В Калужской области располагаются объекты производства данной отрасли. В процессе производства бумаги, диоксины, главным образом, образуются на этапе отбеливания древесины, при удалении лигнина, когда его феноль-ные части хлорируются. Отбеливание целлюлозы традиционно происходило с применением хлора и различных хлорсодер-жащих веществ. Однако путь решения этой проблемы существует, поскольку российской лабораторией «Новые безопасные химические технологии» на базе предприятия «РНЦ Прикладная химия (ГИПХ)» госкорпорации «Ростех» была разработана отечественная технология производства технической перекиси водорода для медицины и целлюлозно-бумажной промышленности. Данная разработка дает возможность получать перекись водорода для технических целей, например, для выбеливания бумаги с концентрацией 70 %. Решение позволяет, как заместить иностранное сырье на отечественном рынке, так и исключить поступление диоксинов в окружающую среду на такого рода производствах [9].
В некоторых технологиях примеси диоксинов являются побочными продуктами технологического цикла, но они надежно изолированы от персонала, а отходы, их содержащие, подвергаются утилизации. Однако при возникновении аварии, предсказать которую невозможно, дан-
ные соединения могут быть выброшены в окружающую среду и могут привести к массовому поражению людей и биоты. В штатных ситуациях в технологических процессах диоксины оказывают достаточно небольшое влияние на работников предприятий, и поэтому становятся фактором воздействия на здоровье человека лишь при выходе из технологического цикла, в процессе использования или утилизации продукции [10].
На сегодняшний день основным поставщиком диоксинов в биосферу является сжигание отходов. Следует отметить, что сжигание любых ПВХ-композиций приводит к выделению большого количества диоксинов [11]. Исходя из этого, важной задачей снижения поступления диоксинов в окружающую среду следует считать внедрение технологий утилизации отходов, исключающих одновременное присутствие условий образования диоксинов: органика, хлор и высокотемпературная обработка.
В Калужской области нарастают проблемы, связанные с обращением с отходами. Эти проблемы связаны с размещением, переработкой или утилизацией отходов промышленности и бытового сектора. Наибольшую опасность представляет проблема обращения с токсичными отходами.
В Калужской области существует система обращения с отходами, только в черте городского округа Калуги ежегодно фиксируется более 170 несанкционированных свалок, не соответствующих санитарным требованиям и нарушающих экологическое состояние среды [12]. Как правило, данные свалки образуются в остаточных естественных экосистемах, таких как овраги, лесные массивы, откуда загрязнения распространяются на обширные территории с грунтовыми водами. Во время весенних палов, которые несанкционированно устраивает местное население, могут образовываться диоксины и распространяются непосредственно в окружающие экосистемы.
В Калужской области ведется работа по внедрению экологически обоснованной утилизации и переработки мусора. В Из-носковском районе располагается эко-технопарк «Калуга», имеющий площадку для размещения отходов, в настоящее время не подлежащих утилизации, а также
а>
о ^
о
О -1
23
О ^
m О ш
два комплекса по сортировке отходов, позволяющих извлечь из общей массы отходов, подходящие для последующего использования составляющие: черные и цветные металлы, электронный лом, бумагу, стекло, пластмассы и др. Кроме того, существует возможность отделять органические пищевые отходы. Зоны неутилизи-руемых остатков имеют защиту от взаимодействия с окружающей средой. Система полностью исключает попадание отходов в грунтовые воды. Таким образом, в Калужской области в настоящее время действует метод захоронения мусора под слоем земли, однако он имеет современную защиту, а перерабатываемые отходы удаляются для последующей утилизации. В дальнейшем полигон данного предприятия будет проходить рекультивацию.
В областном центре проблемами утилизации промышленных, опасных и бытовых отходов занимаются и другие предприятия, например, АО «Регион—Центр— Экология» (РЦЭ) (бытовые отходы и промышленные, в т. ч. опасные), МУП «Полигон» (бытовые и малоопасные промышленные отходы) и др.
Наиболее безопасные с точки зрения способов обращения с отходами технологии — это утилизация, снижающая меньшую долю выделяемых в атмосферу диоксинов, по сравнению с мусоросжиганием, а также дающая возможность получить дополнительную тепловую и электрическую энергию. Предприятия, занимающиеся такого рода переработкой мусора, для функционирования не нуждаются в снабжении энергией, поскольку получаемый в результате процесса сжигания газ становится реакторным топливом. Органические отходы возможно компостировать и брикетировать для получения удобрений или биотоплива [13]. Плазменная обра-
ботка является примером новой технологии по переработке отходов. Это одна из безопасных и инновационных разработок, существующих для данной проблемы на сегодня [14]. При этом также применяется принцип термической обработки отходов, но они не доводятся до разложения, происходит их превращение в газ. Эта разработка дает возможность уничтожить термическим путем все известные токсичные вещества, не требует специальной подготовки перед утилизацией, а также значительно уменьшает количество отходов. В ходе этого процесса отходы перегоняются в пар, благодаря чему образуется сразу несколько полезных компонентов, таких как энергия, экологически безопасный шлак, не сжигаемые остатки, вторично используемые в промышленности.
Заключение
Таким образом, рекомендуется уделять больше внимания обращению с отходами: своевременно удалять образующиеся стихийные свалки, которые могут быть источниками пожаров с выбросом диоксинов, следить за состоянием существующих, в том числе законсервированных полигонов, во избежание возгорания мусора. Необходимо внедрять современные технологии на потенциально опасных, с точки зрения выбросов диоксинов, производств.
После проведенного исследования мы пришли к выводу, что самым эффективным способом борьбы с диоксинами и их воздействием на человека и окружающую среду является принятие необходимых мер, которые будут направлены на источник диоксинов — контроль за отраслями технологий, которые являются причиной образования диоксинов.
Библиографический список
24
1. Шелепчиков А. А. История диоксинов. — URL: http://www.dioxin.ru/history/history.htm, (дата обращения 20.01.23)
2. Миронова Е. Е. Биологическая очистка окружающей среды от диоксинов // Вестник науки. — 2023. — № 4 (61).
3. Ибрагимова Х. Р., Турсунбаева М. А. К., Ибрагимова И. Н. Экология и здоровье человека // Вестник науки и образования. — 2021. — № 9-1 (112).
4. Нероденко А. А. Проблемы диоксинов в России / Сборник «Непрерывная система образования. Инновации и перспективы». Сборник статей международной студенческой конференции. — 2020. — С. 44—50.
5. Косырев П. Н. Перспективы участия и задачи МЧС России в деятельности Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях // Технологии гражданской безопасности. — 2021. — е № 4 (70). О
6. Андрианов А. П., Ефремов Р. В., Хургин Р. Е. Проблемы современного водоснабжения // Сис- о темные технологии. — 2022. — № 3 (44). л
7. Усачева И. А. Риски, связанные с загрязнением продуктов питания диоксинами и диоксин-по- и добными полихлорированными бифениламинами / Сборник «Пищевые инновации в биотехно- я логии». Сборник тезисов VI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Под общей редакцией А. Ю. Просекова. — 2018. — С. 278—279.
8. Герасимов В. И., Коданева С. И. Обзор научно-технологического и инновационного сотрудничества стран БРИКС: тенденции, перспективы и вызовы // Управление наукой: теория и практика. — 2023. — № 1.
9. Предприятие Ростеха разработало технологию производства технической перекиси водорода. — URL: https://rostec.ru/news/predpriyatie-rostekha-razrabotalo-tekhnologiyu-proizvodstva-tekhnicheskoy-perekisi-vodoroda/, (дата обращения 22.01.22).
10. Методические рекомендации МР 2.2.9.0056—11 «Меры профилактики на диоксиноопасных производствах» (утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 30 декабря 2011 г.). — URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/ 70017876/ (дата обращения 22.01.22).
11. Бучилин Н. В., Аксеновский А. В., Щербаков С. Ю. Расчет кинетики образования полихлорди-бензо^-диоксинов при сжигании твердых бытовых отходов содержащих поливинилхлорид // Наука и образование. — 2022. — № 3.
12. Экологические аспекты промышленных и бытовых отходов Калужской области. — URL: https:// ohrana-bgd.ru/wiki/ekologicheskie-aspekty-promyshlennyh-i-bytovyh-othodov-kaluzhskoy-oblasti/, (дата обращения 23.01.22).
13. Матвеев И. Е. Производство жидкого биотоплива как перспективный сегмент энергетического хозяйства // Энергетический вестник. — 2023. — № 28.
14. Зинченко Д. В. Утилизация твердых бытовых отходов // Наука, образование и культура. — 2022. — № 2 (62).
RISKS OF DIOXIN POLLUTION IN THE KALUGA REGION AND WAYS OF THEIR MITIGATION
A. A. Evseeva, Ph. D. (Biology), associate professor of the Department of biology and ecology, Tsiolkovsky Kaluga State University, annahabarova@yandex.ru, Kaluga, Russia, A. A. Buravtsova, 2nd year student,Institute of Natural Sciences, Tsiolkovsky Kaluga State University, buravtsovaaa@studklg.ru, Kaluga, Russia
References
1. Shelepchikov A. A. Istoriya dioksinov [History of dioxins]. URL: http://www.dioxin.ru/history/histo-ry.htm, (access data: 20.01.23) [in Russian].
2. Mironova E. E. Biologicheskaya ochistka okruzhayushej sredy ot dioksinov [Biological purification of the environment from dioxins]. Vestnik nauki 2023. No. 4 (61) [in Russian].
3. Ibragimova H. R., Tursunbaeva M. A. K., Ibragimova I. N. Ekologiya i zdorove cheloveka [Ecology and human health]. Bulletin of Science and Education. 2021. No. 1 (112) [in Russian].
4. Nerodenko A. A. Problemy dioksinov v Rossii [Problems of dioxins in Russia.]. In the collection: Continuous education system. Innovations and prospects. Collection of articles of the International Student Conference. 2020. P. 44—50 [in Russian].
5. Kosyrev P. N. Perspektivy uchastiya i zadachi MCHS Rossii v deyatel'nosti stokgol'mskoj konvencii o stojkih organicheskih zagryaznitelyah [Prospects of participation and tasks of the EMERCOM of Russia in the activities of the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants]. Technologies of civil safety. 2021. № 4 (70).
6. Andrianov A. P., Efremov R. V., Hurgin R. E. Problemy sovremennogo vodosnabzheniya [Problems of modern water supply]. System technologies. 2022. No. 3 (44) [in Russian].
7. Usacheva I. A. Riski, svyazannye s zagryazneniem produktov pitaniya dioksinami i dioksin-podobnymi po-lihlorirovannymi bifenilaminami [Risks associated with food contamination with dioxins and dioxin-like polychlorinated biphenylamines]. In the collection: Food Innovations in Biotechnology. Collection of ab-
25
IK S
O
stracts of the VI International Scientific Conference of Students, postgraduates and young scientists. 2018. P. 278-279 [in Russian].
Gerasimov V. I., Kodaneva S. I. Obzor nauchno-tekhnologicheskogo i innovacionnogo sotrudnichestva stran BRIKS: tendencii, perspektivy i vyzovy [Review of scientific, technological and innovative cooperation of
the BRICS countries: trends, prospects and challenges]. Management of science: theory and practice. 2023.
O № 1 [in Russian].
9. Predpriyatie Rostekha razrabotalo tekhnologiyu proizvodstva tekhnicheskojperekisi vodoroda [Rostec has developed a technology for the production of technical hydrogen peroxide]. URL: https://rostec.ru/news/ predpriyatie-rostekha-razrabotalo-tekhnologiyu-proizvodstva-tekhnicheskoy-perekisi-vodoroda/ (access date 22.01.23) [in Russian].
10. Metodicheskie rekomendacii MR 2.2.9.0056—11 "Mery profilaktiki na dioksinoopasnyh proizvodstvah" (utv. Federal'noj sluzhboj po nadzoru v sfere zashchity prav potrebitelej i blagopoluchiya cheloveka 30 dekabrya 2011 g.) [Methodological recommendations of MP 2.2.9.0056—11 "Preventive measures in dioxin-haz-ardous industries" (approved by the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare on December 30, 2011)]. URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/ 70017876 (access date 22.01.23) [in Russian].
11. Buchilin N. V., Aksenovskij A. V., Shcherbakov S. Yu. Raschet kinetiki obrazovaniya polihlordibenzo-n-dioksinov pri szhiganii tverdyh bytovyh othodov soderzhashchih polivinilhlorid [Calculation of the kinetics of the formation of polychlorodibenzo-n-dioxins during the combustion of solid household waste containing polyvinyl chloride]. Science and Education. — 2022. — № 3 [in Russian].
12. Ekologicheskie aspekty promyshlennyh i bytovyh othodov Kaluzhskoj oblasti [Environmental aspects of industrial and household waste of the Kaluga region]. URL: https://ohrana-bgd.ru/wiki/ekologicheskie-as-pekty-promyshlennyh-i-bytovyh-othodov-kaluzhskoy-oblasti/, (access date 23.01.23) [in Russian].
13. Matveev I. E. Proizvodstvo zhidkogo biotopliva kakperspektivnyj segment energeticheskogo hozyajstva [Production of liquid biofuels as a promising segment of the energy sector]. Energy Bulletin. 2023. No. 28 [in Russian].
14. Zinchenko D. V. Utilizaciya tverdyh bytovyh othodov [Utilization of solid household waste]. Science, education and culture. 2022. № 2 (62) [in Russian].
26
