Автобиография          Реферат          Библиотека          Ссылки          Индивидуальное задание          Отчет о поиске
«ПРОБЛЕМА НЕПРИГОДНЫХ ПЕСТИЦИДНЫХ ПРЕПАРАТОВ»

О. Ю. Савина, руководитель – А. С. Парфенюк


         Донецкий национальный технический университет

          Научная конференция кафедры ПЭ и ООС для магистров и студентов «Рекуперация химических отходов», 25 – 26 марта 2004 год

ВВЕДЕНИЕ

         Стратегия нашего земледелия за последние 25 – 30 лет строилась главным образом на безостановочном наращивании средств химизации. Это привело к обострению медико-экологической обстановки в стране.
         Статистика показывает, что ежегодно 11,2% детей рождаются с физическими и умственными разладами, в 11 – 12 тысяч – онкологические заболевания.
         Процесс деградации – физической и умственной, вызванный влиянием забруднювачей окружающая среда, - ускоряется. В 1959 году на душу населения приходилось 5 кг химических продуктов, применяемых в сельском хозяйстве, детей с генетическими отклонениями рождалось 0,74% от общего количества. В 1983 году масса химических препаратов, которые поступают на сельхозугодия страны, выросшая до 25 кг на душу населения. Число детей, которые родились с генетическими нарушениями, возросло до 16,5%.
         Биологами давно установлено, что популяция, на 30% с генетическими нарушениями, обреченная на вырождение. Рядом с другими факторами окружающей среды средства химизации вносят определенный вклад в эти процессы.
         В 1992 – 1995 годах состоялся спад сельскохозяйственного производства. Это вызвало уменьшение отрицательного влияния сельского хозяйства на окружающую среду. Это относится в первую очередь к влиянию пестицидов. Площадь применения пестицидов сократилась с 81 млн. га в 1990 году до 33 млн. га в 1993 году, а применение сельскохозяйственной авиации для этих целей соответственно с 12 млн. га до 6 млн. га.

1. АНАЛИЗ И ВЫБОР ВОЗМОЖНЫХ СХЕМ ДЕСТРУКЦИИ И ПЕРЕРАБОТКИ НЕПРИГОДНЫХ ПЕСТИЦИДНЫХ ПРЕПАРАТОВ

         Результаты проведенного анализа физико-химических характеристик термического разложения и обеззараживания свидетельствуют, что практически все непригодные отходы ядохимикаты в условиях высоких температур (1100 – 16000С) могут поддаваться термической конверсии с выделением преимущественно сажи, галоген-, серо- и азотосодержащих производных элементных галогенов, галогенводородов, улетучивающих галоидоорганических соединений, диоксида серы, сероводорода, сераорганических  соединений, азота, аминов, циансодержащих веществ и т.п.. Такие составные элементы обеззараживания пестицидов являются токсично-, взрыва- и пожароопасными.
         В процессах термического окисления непригодных пестицидов в атмосфере могут образовываться пары воды, оксиды и диоксиды углерода, серы, азота, фураны и т.п., которые тоже являются экологически опасными для окружающей среды.
         При этом может происходить также загрязнение грунтов образованными шлаками и золой, которые могут содержать опасные для окружающей среды соединения тяжелых металлов, в частности свинца, кадмия и других.
         Образование широкого спектра токсичных и реакционно-активных соединений при обеззараживании непригодных пестицидов приведет к значительной коррозии аппаратуры, оснащения, коммуникаций и, в результате, к уменьшению срока их эксплуатации.
         Технологический анализ составных образованных продуктов термического и термоокислительного распада непригодных пестицидов показал наличие в газовой фазе ряда токсичных и вредных веществ (CCl4, HCl, Cl2 и т.п.) и свидетельствует о целесообразности и необходимости поиска эффективных и специфических путей обеззараживания.
         Существуют разные способы обеззараживания и утилизации опасных отходов, которые характеризуются не только рядом недостатков, а и наличием в продуктах переработки отходов, нежелательных для окружающей среды, и техногенных веществ, которые выбрасываются сегодня в биосферу. Поэтому традиционные способы, очевидно, нельзя  применять для обеззараживания химически-опасных отходов и непригодных пестицидов.

2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ПЕСТИЦИДОВ
         Разработка новых прогрессивных методов обеззараживания и ликвидации непригодных пестицидов и других токсичных веществ – одна из главных задач в решении сложной проблемы защиты биосферы от загрязнения.
         Главным критерием оценки эффективности работы любых схем обеззараживание и ликвидации пестицидов является содержание токсичных веществ в продуктах, которые поступают после процесса обеззараживания в биосферу. Конечное содержимое вредных примесей не должно превышать их предельно допустимых концентраций.
         Самым перспективным в этом направлении является термический метод обезвреживания пестицидов. Этот путь может оказаться наиболее перспективным и экономически выгодным, поскольку он нашел широкое использование и соответствует санитарно-гигиеническим требованиям.
         Кроме того, появляется возможность уменьшить массу отходов (до 20%), регенерировать тепловую энергию за счет сгорания органической составной отходов (10–17 Дж/г теплоты сравнительно с 28 Дж/г теплоты, которая выделяется при сжигании угля) и т.п.
         В зависимости от свойств химически-опасных отходов выбирают и применяют те или другие термические способы, однако все они должны отвечать таким основным требованиям:
         1. Перемешивание отходов пестицидов в процессе их термической обработки для улучшения диффузных процессов (кислород воздуха к массе отходов), а также необходимость полного окисления органической части твердых отходов.
         2. Обеспечение и поддержание достаточно высоких температур, которые гарантируют полное разложение и сгорание органических составных твердых отходов, регулированное поджигание и стойкость отходов.
         3. Полное обеззараживание неорганических составных отходов.
         4. Простота, надежность, универсальность, непрерывность, дешевизна, удобство обслуживания и т.п.
         Итак, особенностью обработки отходов непригодных пестицидов является необходимость поддержания высоких температур процесса сравнительно с обеззараживанием других отходов. Так, например, для обеззараживания твердых нехимических отходов могут быть использованные дымовые газы с температурой 700 – 11000С, а для твердых химических отходов, в том числе пестицидов, кроме интенсивного перемешивания, температуру процесса необходимо поддерживать от 1000 до 15000С (в среднем 1200 – 13000С).

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПЕСТИЦИДОВ
         Термический метод обеззараживания и ликвидации твердых отходов в зависимости от условий режима окислительно-восстановительных процессов, технологического оформления и состава получаемых продуктов можно поделить на такие способы:
         1. Обеззараживание отходов в камерных печах.
         2. Обеззараживание отходов в многоподовых печах.
         3. Обеззараживание отходов во вращающихся барабанных печах.
         4. Обеззараживание отходов в циклонных печах.
         5. Обеззараживание отходов в распылительных печах.
         6. Обеззараживание отходов в печах из псевдосжиженным слоем.

4. ПРОБЛЕМЫ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ПЕСТИЦИДНЫХ ПРЕПАРАТОВ
         Выполненная оценка отрицательного влияния неиспользованных и запрещенных к применению пестицидних препаратов на человека и окружающую среду при их хранении на необорудованных для этих целей составах и площадках. Анализ показал, что увеличение заболеваемости население Украины, которая характеризуется региональной дифференциацией, связано как с общим загрязнением компонентов окружающей среды, так и с пестицидной ее составной. Пестициды, будучи аналогами боевых ядовитых веществ, способны вызвать злокачественные опухоли, хромосомные нарушения, аномалии развития и др.
         При этом отрицательные последствия, связанные с широким применением ядохимикатов, обусловленные не только нарушением баланса в почвах химических веществ, которые входят в состав этих препаратов, но и недостаточным количеством. В хозяйствах Украины находится около 5000 составов и хранилищ, где размещено около 21 тыс. тонн непригодных или запрещенных к применению пестицидов и ядохимикатов.
         Анализ токсикологических и физико-химических данных показывает, что наиболее опасными екотоксикантами являются стойкие пестициды, к которым, в первую очередь, относятся хлорорганические соединения. Эти препараты, с учетом структурных особенностей, могут быть разделены на три трупы: хлорсодержащие карбоновые кислоты и их соли; производные 2,4,6-сим-триазины; производные трихлорэтана (ДДТ). По препаративной форме утилизированные пестициды представляют собой сложные в технологическом плане смеси, даже без учета обязательных продуктов деструкции на протяжении длительного времени их хранения.
         Таким образом, как на территории Украины, так и Винницкой области накоплен значительный объем непригодных и запрещенных к применению пестицидних препаратов, которые требуют срочной утилизации и обезвреживания.
         Анализ состояния проблем по переработке экологически опасных пестицидних препаратов показал, что, несмотря на многообразие обезвреживаемых отходов химического производства, которые перерабатываются, эффективные технические решения по утилизации действующих веществ хлорсодержащих пестицидов практически отсутствуют. Практическое распространение получили способы обезвреживания высокотоксичных веществ, включая и пестициды, основанные на термическом разложении, и захоронении на полигонах.

5. ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ
         Многолетнее использование пестицидов на огромных сельскохозяйственных и лесных территориях, часто с применением авиации, привело к масштабному загрязнению окружающей среды. Больше того, молекулы ядохимикатов (в особенности это относится к стойким соединениям) включаются в естественные процессы миграции и круговорота веществ и разносятся вместе с атмосферными потоками на большие расстояния.
         Например, в Антарктиде, за десятки тысяч километров от зоны применения, ледниковый панцирь аккумулировал более 2000 тонн ДДТ. Химические вещества вместе с водным стоком с полей попадают в реки и озера, накапливаются в донных отложениях, поступают в Мировой океан. Кроме того, в ряде случаев биоциды вносятся непосредственно в водную среду для уничтожения вредных насекомых, которые живут там, непромышленных видов рыб, некоторых водных растений. Даже тщательное дозирование и контроль при массовом применении пестицидов (например, при истреблении комаров) оказываются недостаточными: гибнут птицы и мелкие животные, планктон и бентос. Поэтому Мировой океан можно считать аккумулятором в особенности стойких пестицидов.
         Самое главное, что пестициды включаются в экологические пищевые цепочки: из грунта попадают в воду и растения, потом - с пищей и водой - в организмы животных и птиц, а в конечном счете – с пищей и водой – в организм человека. И на каждом этапе миграции наносят вред. Однако, так как вредные насекомые с годом приспосабливаются к ядовитым свойствам этих веществ и эффективность пестицидов падает, а их количество на единицу сельскохозяйственной продукции приходится постоянно увеличивать.
         Многим известная история ДДТ – пестицида, в свое время получившим широкое распространение. Его создатель П. Мюллер был удостоен  Нобелевской премии. Казалось, что ДДТ принес человечеству долгожданное исцеление от малярии, желтой лихорадки, эпидемий тифа. Однако более поздние исследования показали: следствия применения этого препарата губительные – более 25% общего количества использованного препарата поступило в гидросферу.
         Чем устойчивее и токсичней пестициды, тим серьёзнее и отрицательнее влияние на живую природу и человека. При этом, стойкость к факторам окружающей среды (солнечный свет, кислород, микробиологическое раздражение, способность ядохімікатів сохраняться продолжительное время) в большей мере определяет их опасность. Пестициды на основе хлорорганических, фосфорорганических и карбаматных соединений значительно отличаются по своей стойкости. ДДТ – типичное хлорорганическое соединение – способное более 50 лет циркулировать в биосфере. Больше того, продукты его разложения (например, ДДЕ) – опасные и стойкие вещества, временами они токсичные, чем исходное вещество.
         Один из механизмов отрицательных следствий - передача и концентрирование устойчивых пестицидов по трофическим цепям. Стойкие к определенным пестицидам, флора и фауна могут накапливать их без разложения. В результате концентрация токсиканта в организме может многократно превысить исходную концентрацию его в окружающей среде. Этот процесс биологического концентрирования имеет в особенности серьезное экологическое значение в пищевых цепях, связанных с водной средой. Классический пример биологического концентрирования – накопление ДДТ и препаратов ртути в организме морских птиц. Эти птицы – конечное звено трофической цепи: морская вода – планктон – рыба, которая потребляет планктон, – хищная рыба – птица, которая питается рыбой. При том концентрация токсиканта от исходного звена (морская вода) к конечному (птица) возрастает во много тысяч раз.
         Из всех химических веществ, которые поступают в организм человека с водой, пищей, воздухом наиболее опасными являются пестициды. Стойкие пестициды способные накапливаться в жировой ткани людей и животных, отрицательно влияя на нервную и сердечно-сосудистую системы.
         В особенности пестициды опасны для детей. В Украине, в районах массового применения пестицидов, общая заболеваемость детей до шести лет (болезни кожи, пищевого тракта, органов дыхания, нарушение обмена веществ, отставание в физическом развитии) в 4,6 раза выше, чем в районах с меньшей химизацией. За 25 лет в 300 раз увеличились случаи аллергических заболеваний.
         По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно пестицидами отравляются 500 тыс. человек, более 5 тыс. – со смертельным результатом.
         Исследования показали, что стойкие хлорорганические пестициды обнаруживаются почти во всех организмах, которые живут на суше и в воде. Распространение ДДТ имеет глобальный характер. Всюду ДДТ, алдрин, дилдрин, гексахлор, циклогексан и другие стойкие пестициды содержатся в тканях птиц, млекопитающих, земноводных, пресмыкающихся, рыб, моллюсков и других жителей суши, морских и пресноводных вод.
         Итак, использование стойких пестицидов должно быть ограничено или запрещено. Например, применение ДДТ уже запрещено во всем мире, в СССР – с 1970 года.

ЛИТЕРАТУРА

         1. Новиков И. В. «Экология окружающей среды и человека», НАУКА, Москва 1998 год.
         2. Ревич Б. А. «Загрязнение окружающей среды и здоровье человека», Москва – 2001 год.
         3. Торшин С. П., Забродина И. Ю., Машкова Т. Е. «Биогеохимия и агрохимия» Агрохимия, Москва – 1996. – 8-9.;

Автобиография          Реферат          Библиотека          Ссылки          Индивидуальное задание          Отчет о поиске