Охрана литосферы

Литосфера является субстратом (основанием) для жизнедеятельности человека. Она может загрязняться и через атмосферу, и через гидросферу, и непосредственно за счет попадания загрязнителей или разрушительного воздействия антропогенных факторов.

Главным загрязнителем поверхностных слоев литосферы являются твердые отходы, в компактных массах получающиеся в быту и на производстве (сыпучие или монолитные массы достаточно крупных размеров). Так, в нашей стране ежегодно образуется более 12 млрд. тонн таких отходов. Наибольшее количество твердых отходов получается в энергетике (теплоэнергетика), черной и цветной металлургии, горнодобывающей, лесной, деревообрабатывающей, химической и туковой отраслях хозяйства.

Твердые отходы необходимо удалять, складировать, утилизировать. Затраты на хранение, удаление, перемещение отходов составляют 0,1 часть готовой продукции, а под отвалами, свалками и полигонами твердых отходов занят 1 млн. га земли. Отходы не только занимают полезную территорию, но и отравляют окружающую природную среду продуктами своего разложения или превращения в другие соединения, загрязняют среду за счет перемещения с потоками воздуха или воды, образуя с последней либо растворы, либо водные суспензии.

Однако отходы наносят столь существенный вред вследствие неправильного к ним отношения. Еще Д. И. Менделеев отмечал, что в производстве нет отходов, а имеется неиспользованное сырье. Следовательно, важнейшим природоохранным мероприятием (вернее, направлением деятельности) является разработка способов утилизации твердых отходов, превращение отходов в источник вторничного сырья, а также последующая их утилизация.

Примером такого подхода является использование отходов металлообработки, вышедшего из строя металлического оборудования, станков, машин и т. д. в производстве стали, при этом сталь, изготовленная из металлолома, вдвое дешевле стали из природной руды.

Широко применяется макулатура (использованная бумага) для производства картона и специальных сортов бумаги, что, во-первых, снижает уровень загрязнения среды, во-вторых, понижает себестоимость продукции и, в-третьих, позволяет сохранить лесные богатства и использовать их с большей эффективностью.

Итак, первым направлением природоохранной деятельности в области ликвидации отрицательного воздействия твердых отходов является их утилизация и использование как источника вторичного сырья.

Вторым направлениям является использование крупнотоннажных отходов для рекультивации земель. В России в результате горнодобывающих работ ежегодно образуется до 3 млрд. тонн «вскрышных» пород, т. е. твердых отходов, образованных верхними слоями литосферы (включая и почву). Эти отходы практически безвредны для среды обитания и содержат ценные вещества, необходимые для протекания естественных экологических процессов, поэтому их можно применять для рекультивации земель, планирования территорий, отсыпки дорог, дамб, засыпки оврагов и т. д. Это направление утилизации таких отходов перспективно, так как в настоящее время утилизируется только 10% получающихся отходов, а необходимость работ по восстановлению испорченных человеком ландшафтов очень велика.

Третьим направлением утилизации твердых отходов является использование их в строительстве. Строительная индустрия — одна из немногих отраслей хозяйства, способная переработать даже такие отходы, которые невозможно утилизировать в других сферах промышленной деятельности. Это связано с тем, что ряд многотоннажных отходов по составу близок к соединениям, используемым в строительстве в качестве вяжущих, или может оказывать на свойства строительных материалов положительное воздействие. Рассмотрим некоторые примеры.

Золы и шлаки ТЭС по своему составу напоминают состав цементного клинкера, что позволяет применять их как добавки к минеральным вяжущим после предварительного измельчения. Крупные куски шлаков можно использовать в качестве заполнителей.

Установлено, что крупнотоннажный отход содового производства — хлорид кальция — оказывает положительное воздействие на прочность искусственного цементного камня, поэтому его можно применять как добавку в бетон.

Сточные воды, содержащие соли хрома(VI), можно использовать как воды затворения при изготовлении бетонов, потому что эти соли замедляют коррозию арматуры в железобетоне.

Как добавку в органические вяжущие можно применять отработанный полиэтилен.

Измельченную до определенных размеров резину можно использовать как наполнитель в дорожные битумные покрытия, в строительные конструкции. Эти примеры можно продолжить, но и этих достаточно, чтобы видеть роль строительной индустрии как «утилизатора» многих отходов производства.

Четвертым направлением утилизации твердых отходов является использование их в сельском хозяйстве. Например, применение фосфогипса, получающегося при производстве фосфорной кислоты сернокислотным способом для химической мелиорации засоленных почв. Эти отходы помимо фосфора, серы и кальция содержат железо, алюминий, магний, необходимые для нормального развития растений.

При использовании пиритного огарка (отход производства серной кислоты) почва обогащается медными и железными микроудобрениями. Однако следует отметить, что применение отходов промышленности в сельском хозяйстве ограничено, так как в этих отходах могут содержаться и вредные для почв вещества (соединения фтора, мышьяка, тяжелых металлов).

Пятое направление утилизации твердых отходов — использование отходов в быту. Например, отходы лесной, деревообрабатывающей, угледобывающей промышленности и сельского хозяйства могут применяться в качестве топлива.

Важной проблемой и направлением охраны литосферы (шестое направление) является обезвреживание и переработка твердых бытовых отходов (ТБО).

Жизнедеятельность человека сопровождается образованием довольно большого количества твердых бытовых отходов. Установлено, что на душу населения приходится в среднем 200-300 кг ТБО в год. В целом по России ежегодно образуется около 50 млн. тонн таких отходов.

Из-за большого количества получающихся ТБО в разных странах, в том числе и в России, возникла целая индустрия сбора и переработки этих отходов.

Сбор и сортировка бытовых отходов представляет собой очень сложную задачу. В разных странах она решается по-разному. Так, в Германии сортировку отходов проводит само население, собирая различные отходы в разные емкости. В нашей стране предпринималась попытка сбора пищевых бытовых отходов, макулатуры, но в настоящее время этого не делается из-за сложных социально-экономических условий. Ставится задача автоматизации и механизации процесса разделения отходов в промышленных масштабах.

Твердые бытовые отходы являются источником вторичного сырья и при хорошей организации производства утилизация и переработка ТБО может принести большие выгоды народному хозяйству и дать экономию затрат энергии и первичных сырьевых ресурсов, привести к оздоровлению экологической обстановки как в отдельных регионах, так и на планете в целом.

При утилизации, переработке и ликвидации бытовых отходов используют методы — вывоз на свалки (полигоны), сжигание, пиролиз, компостирование, использование пищевых отходов в животноводстве в качестве корма, разделение отходов на фракции и применение этих фракций в качестве сырья в разных отраслях промышленности при производстве металлов, бумаги, стекла, строительных материалов и др.

Вывоз отходов на свалки и их захоронение не решает проблемы защиты природной окружающей среды, так как при этом занимаются огромные территории под свалки, среда не защищена от продуктов разложения отходов, создается питательная база для размножения микроорганизмов, в том числе и болезнетворных. Кроме того, теряется возможность утилизации ценных компонентов бытовых отходов — металлов, бумаги и др. Под влиянием осадков вещества, содержащиеся на свалках и хорошо растворимые в воде, попадают в грунтовые воды, что приводит к загрязнению гидросферы.

Для уменьшения размеров свалок и снижения вредного воздействия ТБО применяют сжигание, при котором из отходов удаляются органические компоненты. Это уменьшает массу отходов, но далеко не все отходы способны к горению. Сжигание, кроме того, опасно тем, что могут возникать такие продукты реакций, которые крайне вредны для различных организмов, в том числе и для человека (например диоксины).

Более перспективным методом переработки бытовых отходов является пиролиз — высокотемпературное воздействие без доступа воздуха. При пиролизе образуются газы, жидкости и твердые вещества. Продукты пиролиза можно использовать как топливо, получать вещества, применяемые в других отраслях промышленности.

Компостирование — процесс разложения органических твердых бытовых отходов под воздействием микроорганизмов. Полученные компосты можно использовать в качестве органических удобрений, которые не могут заменить другие органические удобрения (навоз, гуано), но тем не менее, они улучшают структуру почв и снабжают пусть и небольшим, но определенным количеством питательных элементов.

Проблема переработки и утилизации твердых бытовых отходов пока еще далека от решения. Человечеству предстоит еще много поработать над разрешением этой проблемы, что будет способствовать коренному улучшению экологической обстановки. Каждый человек может внести свою лепту в практическое разрешение этой проблемы. Собирая в определенные места бытовые отходы, не разбрасывая их по территории, сортируя их, каждый человек делает территорию своего проживания чистой, способствует оздоровлению экологической обстановки в среде своего проживания.

Важным направлением природоохранной деятельности относительно литосферы является рациональное использование удобрений и химических добавок, повышающих эффективность сельского хозяйства. Рациональное применение удобрений не только экономически выгодно, но и позволит предотвратить загрязнение природной окружающей среды.

Горнодобывающие работы оказывают негативное воздействие на среду обитания. Поэтому важна охрана литосферы и через оптимизацию в организации работы горнодобывающих предприятий, в утилизации отходов этих предприятий, в рекультивации земель и ландшафтов, разрушенных при горнодобывающих работах.

В процессе протекания производственных процессов в химической и ряде других отраслей промышленности образуются вредные токсичные отходы, которые подвергаются или уничтожению, или захоронению. Захоронение таких отходов является вынужденной мерой, так как это не снимает экологической нагрузки с литосферы, а лишь на время оттягивает вредное воздействие этих веществ на природную окружающую среду. Необходимо отыскивать способы переработки и утилизации подобных отходов. Сжигание (если оно возможно) не всегда является эффективным из-за возможной токсичности продуктов сгорания.