Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Основные принципы демеркуризации

Комплекс мероприятий по устранению ртутного загрязнения – демеркуризация - предполагает организационную составляющую, техническую и научно-исследовательскую. Как правило, для выполнения масштабных работ, таких как обезвреживание загрязненных ртутью территорий (районы расположения горно-добывающей промышленности, территории предприятий цветной металлургии и т.д.) необходимо принятие решений на федеральном уровне, иногда – межгосударственном (например, загрязнение р. Иртыш может быть устранено совместными усилиями России и Казахстана). В то же время организацию работ по сбору и обезвреживанию ртутьсодержащих изделий производственного и бытового назначения целесообразно осуществлять на региональном и городском уровне. На этом же уровне необходимо координировать и контролировать работы по очистке от ртути конкретных объектов городской среды.
Техническая сложность проблемы очистки от ртути связана как с разнообразием загрязняемых ртутью объектов (производственные, учебные, лечебно-профилактические, административные и жилые помещения, железнодорожные вагоны, самолеты, автомобили, территории и т.д.), так и спецификой работ по устранению ртутного загрязнения. Большинство рекомендаций по проведению демеркуризации, например, Указание № 4545 – 87 , как правило, содержат перечень средств по очистке объектов от ртути, и специалисты, выполняющие эти работы, должны самостоятельно выбрать препарат, наиболее эффективный для данного конкретного случая ртутного загрязнения, определить технологию его применения. Кроме того, специалисты, проводящие демеркуризацию, должны владеть знаниями техники безопасности по работе с химическими препаратами, применяемыми для очистки объектов от ртути (это, как правило, сильные окислители, в ряде случаев - газообразные вещества и т.д.). Важным моментом является также то, что проблема демеркуризации сопряжена с вопросами обезвреживания и переработки образующихся ртутьсодержащих отходов.
Нарушение вышеуказанных условий, попытки выполнять демеркурзацию без привлечения профессионалов приводят, как правило, к серьезным негативным последствиям. В ряде случаев наблюдалось усугубление проблемы загрязнения объекта ртутью (например, многократная обработка паркетного пола жилого помещения раствором перманганата калия привела к перемещению ртутного загрязнения в подпольное пространство, и как следствие – к необходимости демонтировать пол и производить обработку цементной стяжки). К серьезному отравлению неподготовленных к работе исполнителей неоднократно приводило использование при демеркуризации галогенов (в процессе реакции выделялся газообразный йод, вызывающий сильное раздражение слизистых оболочек, органов дыхания). Следствием неправильного обращения с ртутьсодержащими отходами, образующимися при демеркуризации (не имелось технической возможности их обезвредить), являлось повторное загрязнению окружающей среды.
В связи с вышеуказанным необходимо заключить, что демеркуризация должна выполняться специализированными предприятиями, располагающими необходимой производственной и научно-исследовательской базой:
- аккредитованной аналитической лабораторией экологического контроля ртутных загрязнений ( для выполнения анализов по определению содержания ртути в воздухе, в водной среде, в твердом веществе – грунте, штукатурке, бетоне и т.д.);
- квалифицированными специалистами, которые осуществляют весь комплекс необходимых мероприятий (обследование объектов, устранение ртутных загрязнений, сбор и обезвреживание образующихся в ходе работ ртутьсодержащих отходов);
- демеркуризационной службой, оснащенной транспортными средствами, приборами, оборудованием и средствами защиты, необходимыми для проведения работ;
- лицензией на право обращения с опасными отходами.

Необходимой составляющей демеркуризационных работ, залогом их успеха является научно-обоснованный целенаправленный выбор препаратов, оптимальных с точки зрения решаемых задач. В этом контексте научно-производственным предприятием «Экотром», было организовано и проведено комплексное исследование по определению эффективности используемых в настоящее время демеркуризационных препаратов и экологической корректности применяемых технологий. Одним из аспектов выполненного исследования был также вопрос о виде и свойствах конечных продуктов взаимодействия демеркуризационных препаратов с парами ртути и ртутью, адсорбированной различными поверхностями – степени их растворимости, токсичности и т.д. Работы была выполнена совместно с академическими и отраслевыми институтами: Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии, геохимии РАН, Институт минералогии Уральское отделение РАН (г. Миасс), Институт минералогии, геохимии, кристаллохимии редких элементов, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского, Институт экологии человека и окружающей среды им. А.Н.Сысина РАМН и др.
В результате исследования было установлено, что большинству применяемых в настоящее время средств химической демеркуризации свойственны существенные недостатки. Во-первых, многие из них отличаются неполным преобразованием ртути (хлорное железо, перманганат калия, тиосульфат натрия, сероводород и др.), т.е., использование реагентов не обеспечивает снижение уровня ртутной загрязненности воздуха до ПДК (ПДК = 0,0003 мг/куб.м).

Кроме этого было зафиксировано, что из-за неустойчивости образующихся соединений через некоторое время после демеркуризации (2 – 3 недели) наблюдается рост содержания паров ртути в воздухе до исходных значений. Это происходит, например, при попытках устранить ртутное загрязнение с помощью озона или перекиси водорода: в результате распада окиси одновалентной ртути, являющейся продуктом реакции, выделяется свободная ртуть.
В особую группу можно выделить препараты, которые отличаются высокой агрессивностью, т.е., оказывают негативное воздействие на различные поверхности, приборы и аппаратуру, обладают высокой токсичностью (например, производные галогенов). Эта особенность не исключает использование указанных препаратов, но ограничивает сферу их применения. Так, для демеркуризации производственных помещений, в которых в течение длительного времени осуществлялись работы с ртутью и ее соединениями, весьма результативно использование газообразного йода. Вместе с тем этот реагент не может быть применен для очистки от ртути, например, транспортных средств, демеркуризации административных помещений, детских учреждений.
На основе вышеуказанных исследований специалистами научно-производственного предприятия «Экотром» была создана серия демеркуризационных средств и разработана методология, которые позволяют устранить ртутные загрязнения различных объектов при одновременном достижении, практически, бессрочного эффекта очистки от ртути. В качестве наиболее перспективных демеркуризацонных реагентов были использованы полисульфидные препараты, персульфаты, соединения, содержащие ионы галогенов, комплексообразующие реагенты и поверхностно-активные вещества. В ряде случаев оптимальный результат достигается при комплексном использовании указанных выше препаратов. Высокой эффективностью отличается способ демеркуризации, позволяющий преобразовать ртуть в сульфид ртути – наиболее устойчивое, практически нерастворимое соединение этого элемента, отвечающее ее природной форме. Предварительное нанесение оксиэтилированного спирта (поверхностно-активного вещества), предусмотренное в указанном способе демеркуризации, обеспечивает смачивание обрабатываемой поверхности, включая микронеровности, зазоры и дефекты покрытия, т.е., создает наиболее благоприятные условия для протекания реакции преобразования ртути в сульфидную форму. Использование в рассматриваемом способе демеркуризации в качестве основного реагента полисульфида кальция (в отличие от традиционно применяемых сульфидов и полисульфидов щелочных металлов) позволяет предотвратить растворение образующегося сульфида ртути в избытке демеркуризационного препарата. Указанный способ очистки от ртути наиболее целесообразен для демеркуризации объектов с высокой степенью ртутного загрязнения - производственных зданий, научных центров, объектов теплоэнергетики и т.д.
Демеркуризационные препараты на основе персульфатов, содержащие ингибиторы коррозии и комплексообразователи, позволяют осуществлять очистку от ртути таких сложных объектов как самолеты и вертолеты. В этом случае важнейшее значение имеет отсутствие негативного влияния средств демеркуризации на долговечность, надежность и коррозионную стойкость авиационной конструкции.

Ввиду того, что спектр загрязненных ртутью объектов весьма разнообразен: заводы, научно-исследовательские институты, конструкторские бюро, лечебно-профилактические, образовательные, административные учреждения, жилые квартиры, транспортные средства (самолеты, вертолеты, ж/д вагоны, автомобили), оборудование – при проведении демеркуризации необходимо осуществлять дифференцированный подход к проблеме очистки от ртути, учитывающий степень загрязнения объекта ртутью, вид загрязненных ртутью материалов и т.д. В этой связи целесообразно выделить такие группы объектов: помещения, транспортные средства, территории.

Очистка от ртути помещений.

Комплекс работ по демеркуризации помещений включает следующие обязательные этапы:

- обследование объектов, направленное на выявление источника и степени загрязнения помещений ртутью;
- удаление фазовой ртути и подготовка поверхностей для выполнения химической обработки;
- химическую демеркуризацию, при которой производится обработка поверхностей теми или иными препаратами (при необходимости выполняется удаление покрытий пола, в случае сильного загрязнения – вырубка участков штукатурки, цементной стяжки, демонтаж пола, удаление засыпки подпольного пространства);
- обезвреживание загрязненных ртутью материалов (бетон, штукатурка, кафель и т.д.) и продуктов преобразования ртути.

Обследование загрязненного ртутью объекта является чрезвычайно важным этапом работы, так как позволяет определить общий объем демеркуризационных мероприятий, технологию и вид химических препаратов, необходимых для осуществления очистки помещения от ртути. Обследование помещения, как правило, начинают с анализа воздуха на содержание в нем паров ртути; в зонах максимального загрязнения воздуха производится отбор проб твердых материалов – покрытий пола, штукатурки и т.д. В большинстве случаев анализ полученных данных позволяет выявить очаги ртутного загрязнения и наметить методы их устранения. Вместе с тем при высоких концентрациях паров ртути в воздухе всего помещения ( порядка 0,04 – 0,08 мг/куб.м) зафиксировать участки скопления фазовой ртути не представляется возможным. В этом случае производится химическая обработка всего помещения для снижения общего фона ртутного загрязнения, что позволяет «проявить» источники скопления ртути. Так, при перепрофилировании завода, производившего люминесцентные лампы, специалисты НПП «Экотром» смогли обнаружить «депо» ртути только после нескольких химических обработок: капельная ртуть располагалась между слоями покрытий пола (вероятно, ртуть не была удалена при демеркуризациях, проводимых на заводе в период его предшествующей деятельности). Или, например, при проведении демеркуризации административного помещения коммерческого предприятия «депо» ртути было обнаружено, также после понижения общего фона ртутного загрязнения, за гипсокартонными панелями стен, для чего потребовался их демонтаж (в данном случае пролив ртути был намеренный).

Для осуществления следующего этапа демеркуризации – удаления фазовой ртути - известно немало способов: термический, сбор капель ртути с помощью приспособлений из амальгамирующихся металлов, использование ловушки, присоединенной к форвакуумному нососу, применение лейкопластыря и т.д. Каждый из указанных способов имеет как достоинства и недостатки, и применение того или иного варианта удаления фазовой ртути определяется характером и степенью ртутного загрязнения помещения. Принципиальным является следующий момент: приступать к следующему, химическому этапу демеркуризации можно лишь после того, как вся фазовая ртуть будет собрана и удалена на обезвреживание. Это обусловлено тем, что при воздействии химических реагентов, преобразующих ртуть металлическую в ее соли, и на поверхности капель ртути образуется «корка», препятствующая продолжению реакции. При механическом воздействии такая капля, покрытая слоем ртутной соли, снова становится источником паров ртути.

Главным содержанием этапа химической демеркуризации является правильный выбор препарата для выполнения работы и технологии его применения. Так, например, демеркуризация объектов, в которых длительное время производились работы со ртутью и ее соединениями, хранились ртутьсодержащие приборы (заводы, научные центры, военные объекты, объекты теплоэнергетики и др.) может быть осуществлена только с использованием высокоактивных, как правило агрессивных и токсичных препаратов – галогены и др. Эта работа выполняется с соблюдением соответствующих правил безопасности и использованием специальных средств защиты. Вместе с тем демеркуризацию объектов, загрязнение которых обусловлено разовым проливом ртути (административные помещения, учебные и др.) целесообразно выполнять с использованием более «мягких» препаратов, применение которых не вызовет нарушений интерьера.

Систематическое обследование объектов городской среды, в частности помещений различного назначения, проводимое специалистами НПП «Экотром», а также многолетний опыт демеркуризации показывают, что наряду с объектами высокой сложности ртутного загрязнения (заводы, научные центры и т.д.) весьма распространены объекты, где случились проливы небольших количеств ртути, например, при разрушении медицинских термометров (поликлиники, больницы, детские сады и др.). Если демеркуризация сильно загрязненных объектов должна выполняться профессионалами, владеющими методами работы с высокоактивными, часто газообразными препаратами, то для очистки помещений после пролива небольшого количества ртути специалистами НПП «Экотром» разработан Демеркуризационный комплект, с помощью которого работа может быть проведена самими пользователями разрушенного прибора. Основа Демеркуризационнго комплекта – запатентованный препарат «Э – 2000+», включающий серосодержаще вещество, комплексообразователь и поверхностно-активное вещество. При осуществлении демеркуризации с помощью препарата «Э-2000+» входящее в его состав поверхностно-активное вещество смачивает обрабатываемую поверхность и диспергирует ртутное загрязнение в слой композиции, где ртуть вступает в реакцию с серосодержащим соединением и комплексообразователем. В демеркуризационный комплект входят все необходимые для проведения работы материалы и приспособления: распылитель, перчатки, салфетки, моющее средство и др.). Все перечисленное выше упаковано в специальную сумку, в которую после проведения работы помещают загрязненные ртутью и солями ртути материалы; далее НПП «Экотром» обеспечивает вывоз и обезвреживание вышеуказанных ртутьсодержащих отходов.

Обезвреживание территорий

Одной из наиболее сложных проблем демеркурзации является обезвреживание загрязненных ртутью территорий. Особую значимость этим вопросам придает, во-первых, масштабность задач (загрязнены районы расположения центров горнодобывающей промышленности – Южный Урал, Восточная Сибирь, территории, прилегающие к предприятиям цветной металлургии и т.д.), во-вторых, отсутствие на сегодняшний день эффективных технологий и общепринятых подходов к осуществлению этой работы. Кроме этого, практически в любом городе имеется значительное количество непромышленных источников ртути, способной при тех или иных условиях загрязнять обширные территории. Это хорошо иллюстрируется данными, полученными для г. Санкт- Петербурга и г. Москвы. Так, в Санкт-Петербурге общие «запасы» ртути в рассеянном и сосредоточенном виде оцениваются в 53-60 т, причем порядка половины ее связано с верхним слоем городских почвогрунтов, в которых наблюдаются значительные зоны ртутного загрязнения. В большинстве районов города масштабы загрязнения почв ртутью, как по интенсивности, так и по площади, намного превышают их загрязнение другими токсичными элементами. Исследования распределения ртути в верхнем слое почв г. Москвы показали, что существенная территория города (почти 20% площади) характеризуется высокими ее концентрациями, многократно превышающими фоновые уровни (табл.1).

Таблица 1. Ртуть в верхнем слое почв в пределах Москвы

(природные уровни ртути не превышают 0,1 мг/кг)

Интервалы содержания ртути Площадь, кв.км Доля от площади города, %
мг/кг кратность ПДК
< 0,5 < 0,25 ~ 904 ~ 82,16
0,5 - 1,0 0,25 - 0,5 ~ 130 ~ 11,80
1,0 - 2,1 0,5 - 1,0 ~ 60 ~ 5,50
> 2,1 > 1 ~ 6 ~ 0,54

Как следует из таблицы, зоны с содержанием ртути в почвах выше ПДК занимают лишь 0,54% территории города, однако в абсолютном выражении это составляет целых 6 кв.км. В существенной мере установленные зоны техногенного загрязнения являются остаточными, поскольку, почва, аккумулируя загрязняющие вещества, отражает многолетний эффект воздействия различных источников загрязнения. Тем не менее она является важным элементом городской среды и во многом определяет ее качество. Почва также выступает как источник вторичного загрязнения воздуха, грунтовых и поверхностных вод.

Все это свидетельствует о высокой ртутной нагрузке на городскую среду и обусловливает необходимость выработки идеологии по реабилитации территорий, загрязненных ртутью, и выполнение соответствующих работ.

В этой связи одним из направлений работы научно-производственного предприятия «Экотром» является разработка технологий по обезвреживанию территорий, создание препаратов и оборудования для указанных целей. Также как и при очистке от ртути помещений, транспортных средств и других объектов, при демеркуризации территорий, по мнению специалистов НПП «Экотром», необходим дифференцированный подход к проблеме. Безусловно, на участках территорий, на которых произошел аварийный пролив ртути (т.е. имеется фазовая ртуть), грунт, содержащий капельную ртуть, подлежит изъятию и обезвреживанию на специальных установках. Как правило, такие зоны – очаг ртутного загрязнения – относительно невелики по площади.
В зонах с относительно небольшим ртутным загрязнением (эти зоны занимают огромные территории) возможна химическая обработка, суть которой составляет перевод ртути в наиболее устойчивое, практически нерастворимое соединение – сульфид ртути. Достоинства предлагаемого способа демеркуризации территорий заключаются в следующем:

- отсутствует необходимость в использовании сложного оборудования;
- отсутствует необходимость в перевозке загрязненного ртутью грунта (преобразование осуществляется на месте);
- сульфид ртути, образующийся в результате демеркуризации, является природной формой ртути, т.е. ртуть преобразуется в соединение, из которого она добывается; состояние грунта после демеркуризации может быть охарактеризовано следующим образом: грунт содержит вкрапления ртутной руды (сульфид ртути), не представляющей опасности.

Предложенный выше способ обезвреживания территорий не может рассматриваться как универсальный. Эту технологию не целесообразно применять для демеркуризации, например, детской площадки, загрязненной по той или иной причине ртутью: в этом случае грунт содержащий ртуть, должен быть изъят и вывезен на обезвреживание. Вместе с тем для реабилитации территорий, на которых расположены предприятия горнодобывающей промышленности, металлургические комбинаты, предприятия химической промышленности, указанный подход может оказаться единственно приемлемым решением проблемы устранения ртутного загрязнения. Весьма перспективным представляется также использование опыта реабилитации загрязненных ртутью территорий, применяемого на ртутных месторождениях Испании ( в Альмадене), в Италии (в Монте-Амиата). Было установлено, что скорость испарения ртути снижается по мере увеличения плотности растительности на территории, загрязненной ртутью. Вместе с тем следует отметить, что механизм влияния растительности на процесс демеркуризации территорий требует дальнейшего исследования.

По-видимому, решение проблемы реабилитации загрязненных ртутью территорий, может быть только комплексным, и включать детальное обследование территории с целью выделения очагов максимального загрязнения, изъятие грунта с фазовой ртутью и удаление его на обезвреживание, химическую обработку территорий с целью минерализации ртути, использование растительного покрова.

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-15; Просмотров: 227; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.164 с.) Главная | Обратная связь