Введение
Впервые широкое применение свинец получил при изготовлении водопроводных труб. Один из наиболее мягких металлов, хорошо прокатывающийся в листы, свинец уже в древности использовался для устройства водопроводных труб.
Трубы римского водопровода, выстроенного рабами, были свинцовыми. Очевидно, поэтому такой короткой и была средняя продолжительность жизни римлян. Все растворимые соединения свинца являются ядовитыми. На устойчивость свинца к воде оказывает большое влияние содержащийся в ней углекислый газ. При малых количествах он образует на поверхности свинца соединение, не растворимое в воде (углекислый свинец), и тем способствует устойчивости свинца. Если же содержание углекислого газа в воде сравнительно велико, а так именно было с водой, питавшей древний Рим, то углекислый газ, реагируя со свинцом, образует кислый углекислый свинец, который хорошо растворяется в воде. Поступая в организм в малых порциях, свинец задерживается в нем и, постепенно замещая кальций, входящий в состав костей, вызывает хроническое отравление.
В настоящее время можно перечислить очень много областей применения свинца: производство аккумуляторов, освинцовка внутренней поверхности химической аппаратуры, трубы для перекачки кислот, сточные трубы химических лабораторий, военная техника, производство электрических кабелей и т.д. - все это требует много чистого свинца. Металлический свинец также ко всему прочему - очень хорошая защита от всех видов радиоактивного излучения и рентгеновских лучей.
Максимальное содержание свинца в воздухе на промышленных предприятиях не должно превышать 0,00001 мг на литр.
Еще десять лет назад одной из наиболее важных проблем для России было снижение свинцового загрязнения окружающей среды за счет перехода на использование неэтилированного бензина.
Опыт многих стран свидетельствует, что решение этой проблемы позволяет улучшить экологическую обстановку в городах в целом, повысить эффективность работы автомобилей, но главное - сохранить здоровье будущим поколениям.
В США были проведены крупные исследования, которые доказали вред свинца и позволили установить биологическую ПДК (предельно допустимая концентрация) этого вещества, т. е. тот норматив свинца в крови детей, при котором уже возможны изменения их психоневрологического статуса.
Свинец является одним из наиболее токсичных металлов и включен в списки приоритетных загрязнителей рядом международных организаций, в том числе ВОЗ, ЮНЕП, Американским агентством по контролю за токсичными веществами и заболеваниями (CDC), и другими аналогичных государственными организациями в различных странах.
1. Источники загрязнения
1.1. Стационарные источники
Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями предприятиями металлургической промышленности определяется спецификой их производственной деятельности:
непосредственное производство свинца и его соединений;
попутное извлечение свинца из других видов сырья, содержащих свинец в виде примеси;
очистка получаемой продукции от примеси свинца и т.д.
Хотя в ряде развитых стран мира наличие в рудном сырье и скрапе свинца создает серьезные экологические проблемы в доменном, мартеновском и электроплавильном переделах, 99,86% выбрасываемого в атмосферу свинца приходится на долю 11 из 39 предприятий цветной металлургии, в том числе около 94% этого металла выбрасывают 5 предприятий: Среднеуральский медеплавильный завод (291 т/год); АО "Святогор" - Красноуральский медеплавильный комбинат (170 т/год); Кировградский медеплавильный комбинат (114 т/год); АО "Дальполиметалл" (28 т/год); завод "Электроцинк" (16 т/год).
Анализ источников выброса свинца показал:
- 57% свинца выбрасывается в атмосферу с большими объемами запыленных газов отражательной плавки медного (свинецсодержащего) сырья, которые на всех заводах, использующих эту технологию, направляют в дымовые трубы без пылеочистки;
- 37% свинца выбрасывается с конвертерными газами из-за отсутствия или недостаточности степени очистки их от богатой по содержанию свинца возгонной пыли;
- существенным фактором является недостаточная эффективность существующих на предприятиях цветной металлургии средств пылеулавливания.
Производство аккумуляторов в машиностроении использует половину потребляемого в стране свинца. По данным на 1995 год суммарные выбросы в атмосферу 7 аккумуляторных заводов России, объединенных в АО "Электрозаряд", составили ориентировочно 38,2 т в пересчете на свинец; суммарные сбросы в водные объекты (через канализацию) - 35,3 т.
С переходом на применение в производстве кабелей пластмассовых материалов для оболочек произошло снижение потребления свинца и его сплавов кабельными заводами. Особенности применяемой технологии таковы, что выбросы свинца незначительны.
В топливно-энергетическом комплексе загрязнение окружающей среды свинцом было обусловлено производством этилированных бензинов и сжиганием топлива (прежде всего угля). С 1 июля 2003 законодательством наложен запрет на производство этилированных бензинов.
Содержание свинца в этилированных бензинах колеблется от 0,15 до 0,37 г/л, в то время как неэтилированные бензины содержат свинец в концентрации до 0,01 г/л. (связано это с технологиями производства и транспортировки).
Еще в 1990 г. Всего 6 заводов производили неэтилированный бензин. Постепенно доля производства неэтилированных бензинов возрастала. В 1992г. доля производства неэтилированных бензинов составила 26,8%, в 1996 г. - 51,2% и уже в 1999 – 99%.
Расчеты, сделанные на основании официальных статистических данных о потреблении топлива субъектами Российской Федерации показывают, что при сжигании органического топлива (уголь, мазут, природный газ) в атмосферу России ежегодно поступает примерно 400 т свинца.
Выбросы и сбросы соединений свинца в химическом комплексе связаны с производством пигментов, сиккативов, специальных стекол, смазок, антидетонационных присадок к автомобильным бензинам, полимеризацией пластмасс и др.
В лакокрасочном производстве по-прежнему (в последнее время во все меньших количествах) используют свинцовые пигменты. Пигменты, содержащие свинец, входят и в состав антикоррозийных покрытий, имеющих главным образом защитное, а не декоративное значение.
В целом ежегодные выбросы в атмосферу соединений свинца предприятиями лакокрасочной промышленности составляют около 20 т. Эта цифра является оценочной, но сам порядок величины заслуживает того, чтобы провести детальную инвентаризацию использования и потерь соединений свинца в этой подотрасли.
Выбросы свинца стекольными предприятиями в целом по России оцениваются величиной порядка 100-200 т/год. Производство хрустальной посуды, оптического стекла типа "тяжелый флинт", деталей кинескопов, специальных свинцовых стекол для спайки с металлами и другими стеклами следует рассматривать как источники загрязнения окружающей среды, в первую очередь атмосферного воздуха, соединениями свинца. Потери свинца на таких предприятиях составляют 2-8% от массы вовлеченного в технологический процесс элемента. Концентрация свинца в отходящих газах при варке малосвинцового стекла составляет до 600 мг/м3.
В производство консервов (использование свинецсодержащих припоев при изготовлении жестяных банок) по приближенным оценкам на 1988 г. было вовлечено от 100 до 200 т свинца. Несмотря на сокращение производства консервированных продуктов, масса ежегодно поступающего в твердые бытовые отходы свинца в настоящее время может составлять десятки тонн. Еще большую опасность представляет возможность попадания свинца, содержащегося в припое, в продукты питания при хранении консервов.
Существенными источниками загрязнения окружающей среды свинцом и его соединениями являются предприятия оборонной промышленности. Так, монтажно-паечные работы обусловливают эмиссию свинца и его неорганических соединений в приземный слой атмосферы в целом по России в объеме 1 т/год. Лакокрасочные, пропиточные, эмалировочные работы и работы с применением компаундов[1] обусловливают эмиссию свинца и его неорганических соединений до 150 т/год без учета составов с высоким удельным содержанием свинца, но имеющих ограниченное применение. Поступление свинца в окружающую среду происходит также при производстве свинецсодержащих боеприпасов, нанесении свинцовых покрытий и других специальных работах.
Полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) представляют собой мощные площадные источники загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, в том числе свинцом.
К собственно бытовым источникам поступления свинца в ТБО следует отнести отработанные свинцовые аккумуляторные батареи, потерявшие потребительские свойства провода и кабели, лакокрасочные покрытия (особенно выпущенные в прошлые десятилетия), изделия из хрусталя, свинцовых стекол, глазированную керамику, паяные изделия, в том числе и консервные жестяные банки, некоторые резиновые изделия. В продуктах мусоропереработки содержание свинца превышает таковое в земной коре от сотен до тысяч раз.
По экспертным оценкам на свалках, транспортных площадках и других местах по всей территории России в настоящее время находится до 1 млн. т свинца в отработанных аккумуляторах. При существующем положении с их переработкой эта величина возрастает на 50-60 тыс. т ежегодно.
1.2. Нестационарные источники
Суммарное поступление свинца в атмосферу от автотранспорта на территории России в 1995 г. оценивается величиной около 4 тыс.т. Максимальная нагрузка свинца от выбросов автотранспорта приходится на Московскую и Самарскую области. За ними следуют Калужская, Нижегородская, Владимирская области и другие субъекты Федерации, расположенные в центральной части ЕТР и Северного Кавказа.
54% общей массы свинца поступает в атмосферу от грузового транспорта.