ЗМІСТ Утилізація відходів при видобутку нафти як один з аспектів збалансованого розвитку територій Матюшенко І. Ю., Пляцук Л. Д. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Проблемні питання у поводженні з відпрацьованими ртутьвмісними лампами Гущук В. І., Ковальчук І. Є. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Шляхи зменшення токсичності середовища навколо паливозаправних об’єктів Федорів Г. В., Соколов Р. М., Білик Т. І. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Потенціал водної індустрії України для рециркуляції фосфору Князькова Т. В., Яковлєва В. О. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
Екологізація виробництва як передумова формування конкурентного екологічного потенціалу регіону Обиход Г. О. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Екологічна безпека виробництва хлібних виробів Шевченко Р. І., Геллер В. З. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
Розробка біотехнологічного способу знешкодження нафтових забруднень ґрунту Іваниця В. О., Гудзенко Т. В., Волювач О. В., Бєляєва Т. О., Конуп І. П., Пузирьова І. В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Изучение особенностей миграции тяжелых металлов из породных отвалов угольных шахт Павличенко А. В., Коваленко А. А. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Українська залізниця на шляху зменшення антропогенного впливу на довкілля Павлюк А. М. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
УТИЛІЗАЦІЯ ВІДХОДІВ ПРИ ВИДОБУТКУ НАФТИ ЯК ОДИН З АСПЕКТІВ ЗБАЛАНСОВАНОГО РОЗВИТКУ ТЕРИТОРІЙ Матюшенко І. Ю., аспірант кафедри прикладної екології Пляцук Л. Д., доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри прикладної екології Сумський державний університет Сучасний етап розвитку технологій, які використовуються при експлуатації нафтових родовищ, поки що не дозволяє уникнути екологічного навантаження на навколишнє середовище. Оскільки при видобутку нафти утворюються великі обсяги відходів, переважна кількість яких накопичується в шламових амбарах. Останні заповнюються буровими і тампонажними розчинами, буровими стічними водами і шламом, пластовими водами, продуктами випробування свердловин, матеріалами для приготування та хімічної обробки бурових і тампонажних розчинів тощо. За даними ВАТ «Когалимнафтогаз», при бурінні свердловини глибиною 2600 м в амбарі міститься близько 65% води, 30% шламу (вибуреної породи), 5,5% нафти, 0,5% бентоніту і 0,5% різних присадок, що забезпечують оптимальну роботу бурової установки. Вміст нафтопродуктів у шламі коливається в межах від 2000 до 13870 мг/кг [1]. Забруднююча здатність бурових розчинів залежить від кількості і токсикологічної характеристики хімічних реагентів, що застосовуються для їх обробки. При бурінні свердловин використовуються реагенти і речовини 3, 4 класу небезпеки. Вибурена порода по своєму складу нетоксична, але, диспергуючись у середовищі бурового розчину, її частинки адсорбують на своїй поверхні токсичні речовини і можуть негативно вплинути на рослинний світ, грунтові води. Під час буріння свердловини негативний вплив на ґрунти, поверхневі і підземні води має буровий розчин, а також буровий шлам. Тому особливо гостро стоїть проблема ліквідації шламових амбарів та подальшої рекультивації земель на території бурових задля забезпечення їх збалансованого розвитку. З цією метою використовують різні технології утилізації відходів нафтовидобутку на основі існуючих методів переробки. На даний час відомі наступні способи: - термічні – спалювання у відкритих амбарах, печах різних типів, отримання бітумінозних залишків; - фізичні – захоронення в спеціальних могильниках, розділення у відцентровому полі, вакуумне фільтрування і фільтрування під тиском; - хімічні – екстрагування за допомогою розчинників, затвердіння із застосуванням неорганічних (цемент, рідке скло, глина) і органічних (епоксидні і полістирольні смоли, поліуретани та ін.) добавок; 2
- фізико-хімічні – застосування спеціально підібраних реагентів, що змінюють фізико-хімічні властивості (коагулянтів, флокулянтів), з наступною обробкою на спеціальному обладнанні; - біологічні – мікробіологічне розкладання в грунті безпосередньо в місцях зберігання, біотермічне розкладання. Варто сказати, що застосування одного індивідуального методу не забезпечить бажаного результату. Перспективною і оптимальною є комплексна переробка із отриманням вторинного продукту. При експлуатації шламового амбару його вміст під дією гравітаційних сил розділяється на три шари: нафто емульсійний шар (вміст нафтопродуктів 60–80%); шар води з незначною концентрацією нафтопродуктів (до 10–15%) і механічних домішок; нижній шар з високою концентрацією механічних домішок (до 70–75%). Доцільною є роздільна переробка кожного шару із застосуванням конкретного найбільш оптимального методу. При цьому з верхнього шару вилучають нафтопродукти, які мають властивості товарної продукції. Водонафтові емульсії розділяють відстоюванням, екстракцією. Крім того, був запропонований метод, при якому до вихідного нафтошламу додається підігріта вода. А далі розділення водо-нафтової емульсійної системи здійснюється методами сепарування, гравітаційного відстою або центрифугування. У разі стійкої водоемульсійної системи розроблений і випробуваний в промислових умовах метод деемульсації водо-органічних систем, що базується на ефекті різкої інтенсифікації процесів масообміну в умовах інверсії фаз [2]. Відокремлена нафта може використовуватися як цільовий товарний продукт. Вода, що дренується в технологічному циклі переробки нафто шламів, без будьякої додаткової обробки може бути повернута в ставки-накопичувачі нафтошламів. Дана технологія утилізації відходів буріння нафти забезпечує суттєве усунення забруднення навколишнього середовища при скороченні енергетичних витрат. Хімічні методи переробки відходів видобутку нафти забезпечують отримання з бурових шламів товарної продукції, наприклад будівельних матеріалів. З цієї точки зору одна з найбільш ефективних технологій – реагентне капсулювання. Вона полягає у фізико-механічному перетворенні відходу в нейтральний для зовнішнього середовища матеріал, кожна частка якого покрита гідрофобною оболонкою з карбонату кальцію, що утворюється при гасінні вапна в присутності води і вуглекислого газу. При цьому відбувається випаровування зайвої вологи та знешкодження відходів. Авторами Логуновою Ю. В., Гержбергом Ю. М. була запропонована дослідно-промислова установка для даної технології, що складається з механічного класифікатора шламу, реактора-змішувача СШ-2В-700, резервуарів і бункерів зберігання шламу, води і реагенту, дозаторів і пристроїв завантаження-розвантаження продуктів. Отриманий продукт використовується в якості будівельного матеріалу для відсипання доріг: ГеоГранулята згідно ТУ 5711-004-81436713-2011, рекультиванта – ГеоРекультиванта згідно 3
ТУ 2189 – 006 - 81436713 – 2011, добрива для кислих грунтів – ГеоКальцита згідно ТУ 2189 -002-81436713-2011 [3]. Даний метод має ряд переваг: дешевизна і доступність основних реагентів; простота застосування технологічного процесу використовуваного обладнання; можливість швидкого монтажу і демонтажу обладнання, що застосовується; низька енергоємність, підтверджений результатами санітарноепідеміологічних досліджень висновок про зниження класу небезпеки нафтошламу. Практичне використання відходів полягає в отриманні порошкоподібного продукту з водовідштовхувальними властивостями [4]. Можливим є використання бурових відходів в якості грунтоподібних рекультиваційних матеріалів відновлення порушеного геосередовища, що представляє собою перспективний напрямок їх комплексної переробки. Для підготовки нафтошламів пропонується геоконтейнерне зневоднення, за рахунок якого поліпшуються геомеханічні властивості відходів. При перебуванні шламу в геоконтейнері відбувається його самоущільнення. Для посилення міцності утвореного матеріалу додають тверді малотоксичні відходи: золошлаки ТЕЦ, дрібнодисперсні будівельні відходи, відходи виробництва цементу та інші [5]. Після часткового зневоднення буровий шлам змішують з біоструктуруючими, імобілізуючими і зміцнюючими добавками та формують у вигляді штабеля або пласта. При цьому, разом з поліпшенням пружнодеформаційних властивостей, знижується токсичність матеріалу. З точки зору утилізації великого значення набуває цільове використання рекультиваційних матеріалів, як: заповнювачів виїмок, вирівнювачів рельєфу, бар’єроутворювачів і замінників грунту [6]. Існує метод комплексного знешкодження та утилізації відходів буріння, при якому розкладання водо-нафтової емульсії відбувається з введенням коагулянту і окиснювача. Виділений осад змішується із сухим шламом і обпалюється з отриманням матеріалу для виготовлення будівельних виробів. Метод простий, не вимагає складного обладнання та дорогих реагентів, що спрощує його впровадження. При цьому нафтопродукти вигорають з утворенням тепла, використовуваного для обігріву, і отриманням шлаку, застосовуваного в будівництві [7]. Попередньо знешкоджений буровий шлам може використовуватися у виробництві будівельних матеріалів - цегли, керамзиту, дрібно розмірних будівельних виробів і т.п. За кордоном існує досвід отримання пористого заповнювача – керамзиту. За рахунок додавання до глини твердого нафтовмісного продукту сепарації нафтового шламу (кеку) утворений продукт має покращені властивості. Останні характеризуються високими показниками вогнетривкості, щільності, хімічної стійкості та механічної міцності муліту – мінералу, що міститься в керамзиті [8]. Після ліквідації шламового амбару приступають до рекультивації земель, на території яких він знаходився. Рекультивація – це комплекс робіт, спрямований на відновлення продуктивності, господарської цінності і поліпшення умов навколишнього середовища для сільськогосподарських, лісогосподарських, будівельних, рекреаційних, природоохоронних і санітарно4
оздоровчих цілей. Рекультивація амбарів здійснюється шляхом переробки бурових відходів у техногенний грунт, потім проводиться засипка амбару отриманим грунтом. При такому методі рекультивації повністю виключається можливість міграції забруднювачів у навколишнє середовище. Роботи по рекультивації зазвичай мають два основних етапи - технічний і біологічний. Проблема переробки відходів, які утворюються при видобутку нафти, займає на сьогодні чільне місце в рамках екологічної безпеки та збалансованого розвитку територій. На даний час не існує універсального методу та технології, які б дозволяли уникнути чи скоротити об’єми утворення відходів буріння, котрі чинять суттєве екологічне навантаження на навколишнє середовище. Тому оптимальним шляхом вирішення цього питання є їх утилізація з утворенням вторинного продукту на основі найбільш перспективних та доцільних методів переробки. Саме в такий спосіб можливе забезпечення збалансованого сталого споживання та виробництва. Література: 1. Полигон по утилизации и переработке отходов бурения и нефтедобычи: принципиальные технологические решения. – Сургут, 1996. – 346 с. 2. Пономарев В. Н. Научные основы интенсификации процессов деэмульсации нефти в динамических условиях ее обработки / В. Н. Пономарев // Тезисы докладов XII междунар. конф. «Ресурсоэнергосбережение в рыночных условиях». – К. : Нафтохим. –2005. – С. 62–63. 3. Воробьева С. Ю. Переработка нефтешламов, буровых шламов, нефтезагрязненных земель методом реагентного капсулирования / С. Ю. Воробьева, М. С. Шпинькова, И. А. Мерициди // Территория Нефтегаз. Экология. – 2011. – № 2. – С. 68–71. 4. Карпов А. В. Превентивная технология загрязнения земель, основанная на переработке нефтешламов с получением инертного грунта / А. В. Карпов, О. А. Макаров, Г. К. Лобачева, В. М. Осипов, Н. В. Колодницкая // Вестник Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та. Сер.: Стр-во и архит. – 2012. – № 28. – С. 325–331. 5. Чертес К. Л. Интенсивная биотермическая обработка шламовых отходов нефтяного комплекса / Д. Е. Быков, О. В. Тупицына, О. А. Самарина, Н. А. Уварова, Е. П. Истомина, А. М. Штеренберг // Экология и промышленность России. – 2010. – № 3. – С. 36–39. 6. Сафонова Н. А. Комплексная система обращения с буровыми шламами с использованием геоконтейнерной обработки / К. Л. Чертес, О. В. Тупицына, В. Н. Пыстин, К. Д. Калинкина, В. А. Бурлака, Д. Е. Быков // Нефтегазовое дело. – 2012. – № 4. – С. 274–284. 7. Петров В. Г. Комплексное обезвреживание и утилизация отходов бурения / В. Г. Петров, Е. А. Харалдина, М. А. Шумилова // Вестник Удмуртского ун-та. Физика. Химия. – 2011. – № 2. – С. 77–79. 8. Куликов В. А. Исследование фазового состава керамзита на основе нефтяного кека и смышляевской глины / В. А. Куликов, В. З. Абдрахимов, И. В. Ковков // Башкирский хим. журн. – 2010. – Т. 17. – № 3. – С. 81–83. 5
ПРОБЛЕМНІ ПИТАННЯ У ПОВОДЖЕННІ З ВІДПРАЦЬОВАНИМИ РТУТЬВМІСНИМИ ЛАМПАМИ Гущук В. І., Рівненський державний гуманітарний університет Ковальчук І. Є., директор ТзОВ «ЕКО-ХЕЛП» (м. Рівне) З моменту існування людської цивілізації виникла і проблема з відходами, які утворювались в процесі життєдіяльності людини. Проблема відходів, особливо виробничих відходів, постала в ХХ столітті, в період бурхливого промислового розвитку, так званої «індустріальної революції». Науковцями-гігієністами, за розробленою класифікацією, виробничі відходи поділені на 4 класи небезпеки, в залежності від токсичності сполук, які входять до їх складу. До 1-го класу небезпеки віднесені відходи, які в т.ч. містять солі важких металів: ртуть, свинець, кадмій, хром шестивалентний тощо. Однією з перших та ґрунтовних вітчизняних наукових робіт, в якій проблема забруднення довкілля ртуттю визначалась на глобальному рівні стали наукові дослідження І. М. Трахтенберга, що лягли в основу його докторської дисертації «Микромеркуриализм как гигиеническая проблема» (1964 р.). Подальші наукові розвідки академіка І. М. Трахтенберга та його наукової школи вийшли за межі класичної токсикології та промислової гігієни і дали потужний поштовх до проведення еколого-гігієнічних досліджень в області медичної екології, геогігієни, медичної ризикології. Відомо, що ртуть, як небажана домішка, у невеликих кількостях присутня в багатьох сировинних матеріалах. До підприємств, у викидах яких ртуть виявляється в досить високих концентраціях, можна віднести коксохімічні заводи, підприємства по виробництву синтетичного каучуку, хлору та каустичної соди методом електролізу. Навіть найменші кількості ртуті у вугіллі є джерелом забруднення довкілля. Наприклад, сучасна теплоелектростанція з потужністю 700 МеВ, викидає приблизно 2,5 кг ртуті щодня. Ці виробництва є одними із основних джерел антропотехногенного надходження ртуті в навколишнє середовище. Але крім промислового впливу все більшої актуальності сьогодні набуває побутовий чинник . На початку минулого століття у побуті почали використовуватися люмінесцентні лампи (ЛЛ). Особливість їх у тому, що утворювати світло без вмісту ртуті вони не можуть. Тож з одного боку, ці лампи споживають менше електроенергії, на порядок мають більший термін експлуатації, а з іншого – містять ртуть, що є особливо небезпечною речовиною. Перевага ртутьвмісних ЛЛ перед лампами розжарювання безперечна, проте їх застосування має і зворотну сторону: в усьому світі, в т.ч. і в нашій країні загострилася проблема ртутної безпеки, яка сьогодні стає однією з актуальних екологічних, медичних і соціальних проблем в контексті збалансованого розвитку територій. 6
В одній ЛЛ міститься від 5 до 120 мікрограмів ртуті. У компактній ЛЛ– до 5 мікрограмів. У випадку розбиття такої лампи, особливу небезпеку становлять пари металевої ртуті. Якщо відразу не прибрати пошкоджену ЛЛ з приміщення, – вміст парів ртуті може перевищить граничнодопустимі норми. Гранично допустима концентрації ртуті в атмосферному повітрі визначена на рівні – 0,0003 мг/м3. На початку грудня 2011 р. німецьке Федеральне відомство з охорони навколишнього середовища поширило інформацію про шкоду здоров’ю людини, що може нанести ртуть, яка міститься всередині енергозберігаючих ламп. Відомство представило дані дослідження: коли енергозберігаючу лампу з необережності розбити, концентрація ртуті в приміщенні в 20 разів перевищить допустимі норми. Залежно від кількості ртуті і тривалості її надходження в організм людини можливі гострі і хронічні отруєння, а також мікромеркуріалізм. Гострі отруєння людей парами ртуті, в своїй більшості, пов’язані з порушеннями виробничих процесів та аваріями на виробництвах. Хронічні ж отруєння відбуваються при надходженні в організм людини сполук ртуті в невеликих дозах, але протягом досить тривалого часу. Рівненщина була однією із двох областей України на територію якої у 1992 році були завезені сотні тон відходів з Німеччини 1–4 класу небезпеки, що в свою чергу лягло в основу термінового напрацювання на урядовому рівні законодавчих та нормативно-правових актів щодо поводження з небезпечними відходами в т.ч. за їх ввезенням та транзитом територією України. Пройшло 20 років і зараз ми знову зіткнулися з проблемою поводження з небезпечними відходами (1–2 класу токсичності), яка від держави потребує законодавчого удосконалення та врегулювання, але вже на побутовому рівні. В першу чергу це стосується ртутьвмісних предметів побуту: відпрацьованих ртутьвмісних ламп (ВРЛ), медичних термометрів, тощо. ТзОВ «ЕКО-ХЕЛП» з 1995 року у відповідності до отриманих ліцензій займається питанням щодо збору від господарюючих суб’єктів, різної форм власності, та вивезенням за межі області ВРЛ. Свого часу, нами вивчалась можливість збору ВРЛ від населення, але на жаль, за останні 15 років чинним законодавством дане питання не було врегульоване і дотепер залишилось законодавчо чітко не визначеним. Так, наприклад, населення (споживач послуг) викидає різні типи ВРЛ в контейнери для побутового сміття без тари в якій було продано, ( постає питання: хто буде на етапі збору-до моменту перевезення на склад чи приймальний пункт – пакувати ці ВРЛ? В яку тару? Де її дістати та ін.). У зв’язку з відсутністю інформації про те, що в ВРЛ міститься ртуть, яка віднесена до особливо небезпечних речовин, населення викидає ці лампи разом з побутовим сміттям, забруднюючи ртуттю сміттєпроводи, сходові та контейнерні майданчики, сміттєвози та шляхи їх руху, полігони твердих побутових відходів та навколишнє середовище. Тому питання збору, складування, сортування, транспортування, переробку чи утилізацію ртутьвмісних енергозберігаючих ламп є актуальним і не до кінця вирішеним. Наприклад, в кожній сімї є медичний термометр, що містить ртуть, а то й не один. В біль7
шості дорослі знають, ртуть небезпечна і при розбитті термометра якнайшвидше стараються зібрати та викинути металеві кульки за межі помешкання. Та про те, що термометр містить близько 3 г металічної ртуті, симптоми ртутного отруєння, способи проведення демеркуризації оселі знають не всі. А про те, що кількість металічної ртуті в термометрі еквівалентна кількості металічної ртуті, що міститься, приблизно (залежить від типу ламп) в 500 шт. ртутьвмісних ламп знають одиниці. Прийняті на сьогодні нормативно-правові акти передбачають видалення небезпечних відходів із побутових споживачами та виконавцями послуг. Постановою КМУ від 10.12.2008 №1070 «Про затвердження Правил надання послуг з вивезення побутових відходів» передбачається, що «Небезпечні відходи у складі побутових відходів збираються окремо від інших видів побутових відходів, а також повинні відокремлюватися на етапі збирання чи сортування і передаватися споживачами та виконавцями послуг з вивезення побутових відходів спеціалізованим підприємствам, що одержали ліцензії на здійснення операцій у сфері поводження з небезпечними відходами». Проте, рівень самосвідомості та відповідальності наших громадян не дає змоги задіяти процедуру роздільного збирання небезпечних відходів хоч це і передбачено чинним законодавством. Потребує доопрацювання на законодавчому рівні питання щодо поводження з ртутьвмісними лампами як з товаром, і як з відходами при тому, що кількість металічної ртуті, в обох випадках залишається незмінною. Тобто загрози довкіллю та здоров’ю людини, при пошкодженні на стадії транспортування чи зберігання таких ламп, ідентичні. Яка різниця, чи буде пошкоджена нова лампа чи відпрацьована якщо кількість металічної ртутті, що попаде в навколишнє середовище однакова, а отже і загроза довкіллю та здоров’ю у них також однакова. На жаль, сьогодні питання, яке потребує нагального вирішення з екологічної точки зору часто переводиться в площину економічного зиску та недобросовісної конкуренції, з використанням екологічних громадських організацій, ЗМІ, влади, депутатів, розкручування сумнівних піаркомпаній, з метою створення ажіотажу та фобій серед населення, а не з метою конструктивного підходу до вирішення існуючої проблеми. Необхідно терміново вжити заходів, спрямованих на вирішення найважливіших системних проблем по даному питанню – інформованість населення; розробка комплексної системи збору, сортування, транспортування та утилізації ВРЛ; доопрацювання нормативно-правової бази і, що найголовніше, визначення джерел фінансування цих заходів. Сьогодні, на рівні органів місцевої виконавчої влади необхідно принципово визначитись з слідуючими питаннями: – чи в змозі, найближчим часом, жителі міст перейти до роздільного збирання ВРЛ від інших побутових відходів, з метою подальшої передачі їх на вивезення за межі населених пунктів? Якщо ні то – ким і на якому етапі буде проводитись відокремлення, сортування та пакування ВРЛ? Як показує практичний досвід, підприємства, які виграють конкурс на збирання та виве8
зення побутових відходів, в більшості не мають ліцензії на поводження з небезпечними відходами, а підприємства, що мають ліцензію на поводження з небезпечними відходами не займаються збором побутових відходів. Виходить замкнуте коло. Враховуючи актуальність вищевказаної проблеми ми вважаємо, що на даний час найбільш оптимальним є розвиток рециклінгу ВРЛ, що включає організацію збору, тимчасового зберігання, транспортування до місць їх утилізації, екологічно безпечні методи знешкодження чи утилізації. З точки зору щодо небезпеки для екології та здоров’я громадян окремо хотілося б відзначити відсутність налагодженої системи контролю якості імпортних і вітчизняних ЛЛ. На нашу думку, для вирішення питання збирання ВРЛ від населення найдієвішими будуть заходи, які дадуть змогу забезпечити пакування ВРЛ в магазинну тару з подальшою здачею їх (для обміну з доплатою) в торгівельні заклади, де вони були придбані. Що для цього необхідно: – прийняття нормативно-правових актів стосовно врегулювання питання здачі на обмін ВРЛ в торгівельній мережі; – передбачення в ціні нових ртутьвмісних ламп як товару вартість обміну ВРЛ та їх утилізації чи подальшого знешкодження як небезпечних відходів; – проведення широкої інформаційно-просвітницької компанії із залученням ЗМІ, громадських об’єднань про екологічність такої процедури в рамках збалансованого розвитку на місцевому, регіональному та державному рівнях. Література: 1. Коршун М. М. Ртуть як глобальний забруднювач - погляд з досвіду минулого та реалій сучасного / М. М. Коршун, К. П. Козлов // Гігієнічна наука та практика:сучасні реалії : матеріали XV з’їзду гігієністів України 20–21 вересня 2012 р. – Львів, 2012. – С. 93–95. 2. Трахтенберг І. М. Ртуть як глобальний хімічний забруднювач: еколого гігієнічні та клініко-гігієнічний аспекти/ І. М.Трахтенберг, М. М. Коршун, К. П. Козлов// Довкілля та здоровя. – 2006. №2(37). – С. 12–18.
9
ШЛЯХИ ЗМЕНШЕННЯ ТОКСИЧНОСТІ СЕРЕДОВИЩА НАВКОЛО ПАЛИВОЗАПРАВНИХ ОБ’ЄКТІВ Федорів Г. В., аспірант кафедри екології Соколов Р. М., студент Білик Т. І., кандидат біологічних наук, доцент кафедри екології Інститут екологічної безпеки Національного авіаційного університету (м. Київ) В умовах збільшення техногенного навантаження на довкілля одне з провідних місць серед екологічно небезпечних речовин посідають нафтопродукти. Втрати нафтопродуктів на автозаправних станціях (АЗС), складах паливно-мастильних матеріалів (ПММ), нафтобазах, підприємствах нафтопереробки офіційно не повинні перевищувати 3% обігу, в дійсності ж вони є значно більшими [1]. У результаті такого роду явищ практично навколо будь-якого об’єкту, пов’язаного із видобуванням, переробкою, транспортуванням, збереженням, реалізацією нафти і нафтопродуктів, утворюється зона забруднення ґрунтів, підземних вод і атмосферного повітря різноманітними вуглеводнями нафтового ряду. Нафтопродукти важко розкладаються у зв’язку з їх складною хімічною природою, високою стійкістю до дії факторів довкілля (температури, сонячної радіації, вологості тощо), що призводить до токсичної дії на екосистеми [2]. З кожним роком зі збільшенням транспортного парку зростає й потреба в паливі. У зв’язку з цим збільшується й кількість АЗС, які згідно з Постановою Кабінету Міністрів України №142 від 14.02.2001 року внесені до переліку видів діяльності та об’єктів, що становлять підвищену екологічну небезпеку. Втрати бензину під час зберігання його в резервуарах, наливання до залізничних цистерн та бензовозів, заправляння автомобілів на АЗС, перевищують 100 тисяч тонн на рік. Залповий викид легких вуглеводнів під час зливання бензину становить 0,3–0,6% маси нафтопродуктів, що зливають. Під час зберігання (малого дихання), випаровування становлять 0,1–0,4% загального об’єму зберігання; середній вміст парів бензину в пароповітряній суміші становить 1–2 кг/м3 [3]. Рівень небезпеки паливозаправних об’єктів для довкілля та здоров’я людини може бути різним: від найнезначнішого відхилення від норми до критичного і навіть катастрофічного. У зв’язку з цим актуальною проблемою є пошук достовірних і надійних шляхів зменшення токсичності полікомпонентного вуглеводневого забруднення. Моніторинг та запобігання викидів, розливів, випаровування нафтопродуктів на об’єктах нафтопродуктозабезпечення та зниження токсичності продуктів їх згоряння на сьогодні є одним з пріоритетних енергоекологічних науково-прикладних завдань. 10
На основі аналізу вітчизняних і закордонних наукових праць обґрунтовано дослідження, розроблення та комплексне впровадження у практику методів зменшення токсичності паливозаправних об’єктів. Основними з таких заходів є підвищення ефективності оцінки впливу на навколишнє середовище проектів будівництва нових та реконструкції старих АЗС, впровадження системи екологічного менеджменту, використання методики комплексного аналізу, прогнозування та підтримки рівня екологічної безпеки паливозаправних об’єктів, запровадження нового енергоощадного обладнання, основаного на запобіганні втратам від випаровування під час зберігання і транспортування, використання широкого спектру сорбентів для поглинання розлитих під час аварій нафтопродуктів тощо. Першим етапом зменшення токсичності паливозаправних об’єктів є розробка рекомендацій та принципів впровадження системи екологічного моніторингу. Для підвищення рівня екологічної безпеки АЗС та формування спеціальної системи екологічної безпеки об’єктів необхідно вдосконалити процедури виконання оцінки впливу на навколишнє середовище та оцінку ризику для нових об’єктів; сформувати спеціальну програму моніторингу; посилити вимоги до очисних та ресурсозберігаючих систем; вдосконалити нормативне забезпечення; проводити сертифікацію АЗС на основі їх екологічності [2, 4]. 12 червня 2002 року Президентом України підписано Розпорядження № 88/2002 про необхідність упровадження на об’єктах нафтогазового комплексу, починаючи з 2004 року, технологій уловлювання й утилізації парів вуглеводнів. У зв’язку з цим на об’єктах нафтового комплексу повинні бути розроблені та впроваджені способи уловлювання та утилізації парів нафтопродуктів, створені конструкції сховищ, обладнання та апаратури, які знижують виділення та зменшують токсичність забруднюючих речовин для навколишнього середовища [3] . Для зменшення токсичності викидів парів нафтопродуктів, особливо бензинів на об’єктах нафтопродуктозабезпечення, розташованих у межах великих міст, а саме – на АЗС, найбільш ефективним методом є адсорбційні системи уловлювання летких фракцій (СУЛФ). СУЛФ найчастіше ґрунтуються на принципах абсорбції та адсорбції парів. Однак, вони вирізняються високою вартістю, оскільки витрати на їх спорудження й експлуатацію зазвичай перевищують вартість збереженого нафтопродукту, або не забезпечують повної утилізації летких фракцій вуглеводнів. Як адсорбенти у таких технологіях уловлювання летких фракцій автомобільних бензинів використовують здебільшого активоване вугілля різних марок, значно рідше – силікагель. Але у складі парів нафтопродуктів містяться полімеризуючі компоненти та силікагель, як і всі типи неорганічних адсорбентів, під час експлуатації втрачає активність, до того ж він має високу гідрофобність. Використання ж активованого вугілля потребує додаткових енерговитрат на регенерацію. Тому ці системи не набули широкого застосування через значні додаткові витрати на регенерацію адсорбента та на автоматизацію процесу рекуперації [5]. 11
Для зниження викидів парів нафтопродуктів одним з перспективних напрямів є застосування нерівноважних в’язкопружних систем на полімерній основі, які накачуються у резервуар і утворюють на усій поверхні нафтопродукту тонкий шар, який плаває і не дає легким фракціям випаровуватися, тим самим зменшуючи токсичний вплив останніх на довкілля. Іншим методом вирішення цієї задачі є удосконалення «дихальної» дренажної апаратури резервуарів шляхом використання газовідвідних систем [6, 7]. Для зменшення токсичності навколишнього середовища в зоні АЗС та підвищення рівня охорони довкілля необхіднозаповнювати резервуари до 95–98% для зменшення втрат легких фракцій від випаровування. Необхідно використовувати труби та обладнання в антикорозійному виконанні, організувати цілодобовий контроль за засобами автоматики, за роботою обладнання і показниками приладів. Крім того, доцільно здійснювати санітарногігієнічне опробування і гідро-геохімічні спостереження, виконувати хімічний та бактеріологічний аналізи води у водозабірниках. На сьогоднішній день за нормативними документами, які діють на території України, дозволяється розташування АЗС безпосередньо в зоні житлової забудови (50 м). Крім перерахованих організаційних заходів зменшення викидів забруднюючих речовин, необхідно застосовувати ефективні методи для зменшення їх токсичності. Перспективним шляхом, який використовують за кордоном, є метод фіторемедіації. Сьогодні застосовують технологію біоплато, яка характеризується рядом переваг: вона є екологічно чистою і моделює природні процеси самоочищення; має низькі експлуатаційні витрати; технологія не передбачає застосування сорбентів, коагулянтів, штучно культивованих штамів мікроорганізмів – деструкторів; біоплато – енергозберігаюча технологія; відрізняється простотою будівництва і надійністю експлуатації; термін служби очисних споруд без капітального ремонту становить 20–25 років [8, 9, 10]. Література: 1. Бойченко С. В. Технологічні основи енергоощадностіу процесах транспортування та зберігання моторних палив : автореф. дис. доктора тех. наук / Нац. авіаційний ун-т. – К., 2004. – 26 с. 2. Радомська М. М. Підвищення екологічної безпеки паливозаправних об’єктів : автореф. дис. кандидата тех. наук / Нац. авіаційний ун-т. – К., 2011. – 23 с. 3. Свиридов В. А., Бабенко Ю. В. Недоліки існуючої технології захисту навколишнього середовища під час зберігання нафтопродуктів // Наук. вісник УкрНДІПБ. – 2007. – № 2. – С. 87–92.
12
4. Франчук Г. М., Радомська М. М. Оцінка забруднення ґрунтів нафтопродуктами внаслідок діяльності автозаправних станцій // Вісник НАУ. – 2009. – № 1. – С. 46–49. 5. Черняк Л. М. Розроблення технології уловлювання парів бензинів з використанням кремнійорганічних адсорбентів : автореф. дис. кандидата тех. наук / Нац. університет «Львівська політехніка». – Львів, 2009. – 17 с. 6. Беляев А. Ю. Оценка влияния автозаправочных станций (АЗС) на геологическую среду : монография – М. : МГСУ, 2005. – 67 с. 7. Лукіна В .Є Вплив викидів автозаправних станцій на стан атмосферного повітря м. Донецьк // Вісник Донецького нац. технічного ун-ту. – 2002. – С. 603–610. 8. Соловьев В. И., Кожанова Г. А. Биоремедиация как основа восстановления нефтезагрязненных почв // Мир экологии. – 2004. – № 2. – С. 21–25. 9. Стольберг В. Ф., Ладыженский В. Н., Спирин А. И. Биоплато – эффективная малозатратная экотехнология очистки сточных вод // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. – 2003. – № 3. – С. 32–34. 10. Диренко А. А., Коцарь Е. М. Использование высших водных растений в практике очистки сточных вод и поверхностного стока : тезисы докладов междунар. конференции «AQUATERRA». – Санкт- Петербург, 1999. – С. 72–78. ПОТЕНЦІАЛ ВОДНОЇ ІНДУСТРІЇ УКРАЇНИ ДЛЯ РЕЦИРКУЛЯЦІЇ ФОСФОРУ Князькова Т. В., кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, координатор програм «Центру проблем біогенних елементів» (м. Київ) Яковлєва В. О., радник голови правління ПАТ «АК «Київводоканал» Одним з важливих напрямів європейської і світової екологічної політики є контроль антропогенних втрат і рециркуляція біогенних елементів з метою запобігання забруднення ними навколишнього природного середовища і збереження ресурсів для виробництва добрив і вирощування сільськогосподарської продукції [1–3]. В офіційному європейському аналізі сучасного стану з проблем біогенних макроелементів (азоту, фосфору і калію – NPK) [1], визнана доцільність створення глобальної системи управління для забезпечення сталого менеджменту NPK в контексті довгострокової харчової (і політичної) безпеки в світі. На сьогодні з точки зору як харчової, так і екологічної безпеки, ключовою вважається проблема фосфору [4]. По-перше, фосфор є стратегічним ресурсом, запаси якого у вигляді фосфатних порід обмежені і швидко виснажуються [3, 5]. По-друге, внаслідок обмеженої розчинності сполук фосфору, 13
він акумулюється в ґрунтi і на дні океану, і таким чином в значній мірі виводиться з кругообігу. З цієї ж причини фосфор є лімітуючим елементом для рослин [5] і найчастіше критичним фактором евтрофікації водойм та їх гіпоксії [2, 11]. Основним великомасштабним джерелом антропогенного надходження фосфору в навколишнє середовище, після сільського господарства, є водна індустрія. За світовими оцінками [3, 5], зі станцій очистки стічних вод щорічно скидається близько 3 млн тон фосфору, і половина з них надходить у водойми. З початку індустріалізації до 2000 р. надходження фосфору у світовий океан збільшилося удвічі. Як результат, на сьогодні у світових океанах і морях утворилося 535 «мертвих зон» і ще 248 знаходяться під загрозою розвитку гіпоксії [6]. В межах України до гіпоксидних зон відносять Азовське море і Південно-Західний шельф Чорного моря [7]. З кінця ХХ століття евтрофікація шельфових вод АзовоЧорноморського басейну є однією з основних екологічних проблем України. В цих водах концентрація фосфору загального досягає, за даними 2011 року, 0,115 мг/дм3, а в гирлах річок Дніпра, Дунаю і Південного Бугу – 0,17, 0,21 і 0,36 мг/дм3 відповідно [8]. У зв’язку з екологічним ризиком, західні стандарти постійно посилюють вимоги щодо норм та умов скиду фосфору і нітрогену у водойми станціями очистки міських стічних вод, які є основними постачальниками фосфору. Так, за стандартами ЄС [9], для великих станцій очистки міських стічних вод (еквівалент населення р.е. >100000x)) концентрація загального фосфору (Pзаг) у воді, що скидається в уразливі зони водойм, не має перевищувати 1 мг/л, а для менших станцій (р.е. 10000–100000) – 2 мг/л за умови видалення зі стічних вод фосфору Pзаг не менш ніж 80%. Щодо водойм, які приймають фосфор-місткі води, для запобігання їх евтрофікації вміст фосфору, за рекомендаціями US EPA, має бути не більше 0,05 мг P/дм3 [10]. В Україні ці норми та рекомендації, як правило, перевищуються. Так, за результатами роботи найбільшої в Україні Бортницької станції аерації (БСА), яка очищає стічні води м. Києва, за останні 2 роки (2011 і 2012) в р. Дніпро скидалася вода після очищення з середньорічною концентрацією фосфору фосфатів (РО4-Р) 1,73 і 1,51 мг P/дм3 [12], що не відповідає європейським нормам, ураховуючи, що показник р.е. стічних вод, що надходять на БСА, значно перевищує 100000 [13]. В той же час вміст водорозчинного фосфору у Дніпровській воді в зоні скиду очищених стічних вод БСА (500 м вище і нижче місця скиду) становив в середньому 0,17 мг Р/дм3, що також перевищує рекомендовані норми. Отже, умови скиду стічних вод БСА спричиняють ризик сезонної чи постійної евтрофікації, що потребує термінових заходів зі скорочення скиду біогенних елементів. Аналогічна або гірша ситуація складається на більшості станцій очистки стічних вод (СОСВ) України, про що свідчить незадовільний екологічний стан >80% річок і водосховищ [8]. 14
Існуючі технології біологічної очистки стічних вод в аеробних умовах не призначені для ефективного вилучення фосфору (80% і більше) і звичайно розраховані на видалення від 30% Р. На БСА в 2011-2012 роках досягалося 70–74% вилучення фосфатів зі стічних вод за рахунок спеціальних заходів, таких як підтримання високої концентрації активного мулу в аеротенках (3,5 г/дм3), високого ступеня його рециркуляції (70–80%) і вчасного виведення надлишкового мулу, що все одно не забезпечило екологічно-безпечний скид і, крім того, є економічно і технічно невигідним. Враховуючи реальні можливості очисних споруд, в Україні встановлюються тимчасові норми вмісту фосфатів в очищеній (зворотній) воді, які, наприклад, для БСА становлять 8 мг/ дм3, тобто 2,66 мг P/дм3 [12], що майже втричі перевищує норми ЄС. Як результат, у поверхневі води України СОСВ щорічно скидають тисячі тон фосфору [8]. Другою технічною і екологічною проблемою комунальних СОСВ є накопичення осадів на мулових полях без будь-якої утилізації. Тільки на БСА з 1985 р. накопичено 9–10 млн м3 осадів, і зараз щоденно скидається 12000 м3. Розрахункові втрати фосфору, що міститься в осадах БСА, становлять 1500– 2000 тон рік [13]. Орієнтовна оцінка кількості фосфору, що скидається комунальними СОСВ України в навколишнє середовище, наведена в табл. 1. З її даних видно, що БСА скидає в Дніпро більше 14% стічних вод і близько 21% фосфатів від загальнодержавного скиду в водні об’єкти. Основними регіональними постачальниками фосфору в секторі ЖКГ, які скидають великі об’єми стічних вод (в млн. м3/рік), є такі: ЖКГ Дніпро петровської області -230,9 (2011 р.), в т.ч. КП «Дніпроводоканал» – 122,86, КП «Кривбасводоканал» – 56,64 [14]; ЖКГ Харківської області – 225,5 (2009) [15], Донецької (2011) [17], Одеської – 139,5 (2011) [18]. Таблиця 1 – Скид фосфору з очищеними (зворотними) стічними водами і муловими осадами підприємствами ЖКГ України у 2011 році Підприємство ЖКГ (СОСВ)
Об’єм скиду стічних вод, млн м3/рік
Вміст РО4-Р у воді, що скидається, г/м3
Скид РО4-Р Скид Р на в водні мулові поля, об’єкти, тонн Р/рік тонн Р/рік
Література
БСА ПАТ «АК 294,28 1,73 522 1574 [12,13] «Київводоканал» Всі підприємства від 2590 xx) 2078 – 2500 x) [8] ЖКГ України до 7158 Підприємства від 1025 xx) xx) ЖКГ України, за 1783,72 сер. 1,11 1978 до 5584 – винятком БСА (сер. 3305) x) перераховано зі скиду фосфатів [8]; xx) орієнтовні розрахункові значення; які потребують уточнення за даними по кожному підприємству ЖКГ, а також за аналізом Р заг у стічних водах, що надходять на СОСВ і скидаються у водойми.
Запорізької – 82,65 (2009), в т.ч. КП «Водоканал» м. Запоріжжя – 66,69 [15], ЖКГ Луганської обл. – 74,04 (2011) [20], а також менші підприємства, 15
такі як ДКП «Севміськводоканал» АР Крим – 27,0 (2010) [16], МКП «Миколаїв водоканал» – 24,15 (2011) [21], МКП м. Херсона – 22,09 (2011) [19] та ін., які скидають фосфати з перевищенням ГДС іноді в декілька разів [15]. З аналізу наявних даних і результатів розрахунків (табл.1) можна припускати, що в середньому половина всього фосфору (загального), який надходить на СОСВ України, скидається на мулові поля і втрачається, що становить орієнтовно 5000 тон Р/рік (з них майже 1/3 припадає на БСА). Цей фосфор має потенціал для рециркуляції різними шляхами, перш за все, в якості добрив для сільського господарства: в залежності від складу і стану осадів – безпосереднє використання (компостованих) осадів, вилучення з них Р різними методами або їх спалювання і подальше використання золи в виробництві добрив [2, 3, 5, 11]. За оцінками [22], до 80% Р, що міститься в осадах комунальних стічних вод, є теоретично досяжним для утилізації. В країнах ЄС в середньому 41%, а в окремих країнах (Франція, Велика Британія, Іспанія, Ірландія, Словаччина, Данія) 59–70% Р, який міститься в осадах стічних вод, вилучається і використовується в аграрному секторі (станом на 2002–2007 рр.) [5]. В Україні широкомасштабні ефективні рішення щодо утилізації / рециркуляції фосфору як цінного ресурсу, так і зменшення його скиду в водойми є можливими лише при використанні нових технологічних підходів і розвитку менеджменту з циркуляції біогенних елементів. Впровадження удосконалених технологій біологічної очистки («advanced biological treatment», що включає анаеробні-аеробні процеси очистки води і аеробну обробку мулу та швидке його зневоднення) робить можливим вилучення зі стічних вод до 80–90% Р, зменшення об’єму надлишкового мулу, підвищення в ньому вмісту фосфору [23] і далі більш ефективно вирішувати проблему утилізації осадів і рециркуляції фосфору. В країнах Європи, США, Канади та ін. фундаментальний прогрес як в поліпшенні екологічного стану водних ресурсів, так і у впровадженні заходів з рециркуляції фосфору був досягнутий з введенням удосконалених технологій на очисних станціях, а також з законодавчим обмеженням і забороною використання фосфатних мийних засобів. Для України прийняття закону про заборону ввезення і реалізації мийних засобів на основі фосфатів (проект закону підготовлений) буде важливим кроком для скорочення надходження фосфору на СОСВ (до 40–50% [13]) і зменшення забруднення водойм. Створення умов для подальшого зменшення скиду фосфору (і нітрогену) станціями очистки стічних вод, вилучення фосфору з осадів та його рециркуляції має вирішуватися на державному рівні. Проблему фосфору необхідно брати до уваги під час вдосконалення нормативноправової бази у сфері водовідведення. Література: 1. Malingreau J.-P., Eva H., Maggio A. NPK: Will there be enough plant nutrients to feed a world of 9 billion in 2050? // EC IRC Science and Policy Reports. Foresight and Horizon Scanning Series: EU Publications Office, Luxemburg. – 2012. – P. 1–32. 16
2. Barnard, J. Elimination of eutrophication through resource recovery // In: Mavinic, D., Ashly., K., Koch, F., eds, Proceedings from International Conference on Nutrient Recovery from Wastewater Streams Vancouver 2009, 15–36, IWA Publishing, London – UK. – 2009. 3. Cordell D., Drangert J.-O., White S.The story of phosphorus: Global food security and food for thought // Global Environmental Change. – May 2009. – P. 292–305. 4. Князькова Т. В. Проблема фосфору як критичного світового ресурсу і фактора порушення глобальної стійкості : матеріали Міжнар. екол. форуму «Довкілля для України». – К., 24–26 квітня. – 2012. – С. 414–419. 5. Schroder J. J., Cordell D., Smit A. L., Rosemarin A. Sustainable Use of Phosphorus // Report 357, DLO Foundation, Plant Research International, Business Unit Agrosystems, Wageningen. – October 2010. 6. Burke L. Selman M. «Shoking» new report confirms threats to word’s oceans and reefs // World Resource Institute Insights. – June 22, 2011. 7. Diaz R., Rosenberg R. Supporting online material for spreading dead zones and consequences for marine ecosystems // Science. – 2008, 321 (926). 8. Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Україні у 2011 році. – К. : Міністерство екології та природних ресурсів України, LAT & K, 2012. – 258 c. (http://www.menr.gov.ua/media/files/NacDoovid2011.pdf). 9. ЕU Council Directives 91/271/EEC, 98/15EC concerning urban waste water treatment. 10. Mueller D. K., Helsel D. R. Nutrients in the nation’s waters – too much good things? // US Geological Survey, Circular 1136, National Water Quality Assessment Program (http://water. usgs.gov/nawqa/circ-1136.html). 11. Miller M. International Conference on Nutrient Recovery from Wastewater Streams Vancouver, 2009 // IWA Water Wiki, Information Resource & Hub for Global Water Community. – 18.12 2012. 12. Технічна документація Бортницької станції аерації за 2011–1012 рр. 13. Knyazkova T., Berezan I., Drangert J.-O., Brazhnik V., Yakovlyeva V. The Role of the Water Sector in Phosphorus Losses and Pollution of the Dnieper: The Case of Kiev // Accepted at Istanbul 3 W Congress, 22–24 May, 2013. – Istanbul, Turkey. 14. Регіональна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Дніпропетровській області за 2011 рік / Державне управління охорони навколишнього природного середовища в Дніпропетровській області. – Дніпропетровськ, 2012. (http://www.ecodnepr.dp.ua/attachments/160) 15 Регіональні доповіді про стан навколишнього природного середовища у 2009 році. – Міністерство екології та природних ресурсів України. – Київ, 13.03.2011. (http://www.menr.gov.ua/content/category/78) 16. Звіт про хід виконання у 2010 р. заходів, передбачених Планом реалізації Загальнодержавної програми охорони та відтворення довкілля Азовського та Чорного морів (http://www.menr.gov.ua/media/files/zvit_20120_final_version_02_02_2012.doc) 17
17. Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Донецькій області за 2011 рік / Державне управління охорони навколишнього природного середовища в Донецькій області. – Донецьк, 2012 ((http://www.ecodon.org.ua). 18. Регіональна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Одеській області за 2011 рік / Державне управління охорони навколишнього природного середовища в Одеській області. – Одеса, 2012. (http://www.есоlogy.odessa.gov.ua/Web_ecology/arhiv/01.08./dopovid.doc) 19. Регіональна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Херсонській області у 2011 році / Державне управління охорони навколишнього природного середовища в Херсонській області. – Херсон, 2012. 20 Регіональна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Луганській області у 2011 році / Державне управління охорони навколишнього природного середовища в Луганській області. – Луганськ, 2012. (http://ecolugansk.in.ua/files/s4NbTOAnjEQcR2V.pdf) 21. Регіональна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Миколаївській області у 2011 році / Державне управління охорони навколишнього природного середовища в Миколаївській області. – Миколаїв, 2012. (http//www.duecomk.gov.ua) 22. Sartorius Ch., von Horn J. Phosphorus recovery from wastewater – why it makes sense and how it could work // In: Schmid-Neset T. and Cordell D. (Eds.) Proceedings from the International Workshop on Phosphorus and Global Food Security, 22-24 February, 2010. Linkoping – Sweden. 23. Handbook on Modern Technologies and Equipment for Natural and Wastewater Treatment // Department of Danish Collaboration in the East Europe in the Field of the Environment (BAP documentation – 2012). ЕКОЛОГІЗАЦІЯ ВИРОБНИЦТВА ЯК ПЕРЕДУМОВА ФОРМУВАННЯ КОНКУРЕНТНОГО ЕКОЛОГІЧНОГО ПОТЕНЦІАЛУ РЕГІОНУ Обиход Г. О., кандидат економічних наук, старший науковий співробітник, докторант Інститут економіки природокористування та сталого розвитку НАН України (м. Київ) Конкурентоспроможний екологічний потенціал регіону визначається його потенційною здатністю до комплексного оновлення виробництва на основі запровадження маловідходних, ресурсозберігаючих і безвідходних технологічних процесів, з метою зменшення негативного впливу на навколишнє природне середовище і створення основи для подальшого забезпечення еколого-економічної ефективності діяльності галузей економіки на засадах сталого розвитку. При цьому варто відмітити, що врахування 18
екологічного чинника в конкурентному розвитку відображається, насамперед, на структурі капіталовкладень, оскільки ефективне рішення екологічних проблем потребує значних фінансових витрат: передбачається екологізація ланцюгів створення цінностей, логістичних ланцюгів та етапів життєвого циклу виробів і відповідно випуск екологічно чистої продукції та забезпечення еколого-економічної ефективності діяльності підприємств регіону. Екологічна конкурентоспроможність продукції та послуг, котрі пропонує регіон, є важливим чинником стану та перспектив розвитку економіки, промислової політики та екологічного менеджменту місцевих підприємств. У цілому, можна виділити три категорії поняття екологічної конкурентоспроможності: 1) конкурентоспроможність екологічного середовища за якістю природного середовища; 2) конкурентоспроможність товаровиробників у регіоні – здатність здійснювати виробництва з урахуванням діючих екологічних вимог в умовах ринкових відносин і отримувати прибуток, достатній для науково-технічного розвитку виробництва, стимулювання персоналу і підтримки якості і безпеки продукції відповідно до вимог ринку; 3) конкурентоспроможність продукції товарів і послуг регіону – відповідність вимогам ринку споживання в умовах посиленої конкуренції. 4) екологічна грамотність населення. Екологічну конкурентоспроможність продукції та послуг можна оцінити за такими комплексними показниками: безпечність та якість, ціна, інформаційне забезпечення. Це особливо актуально для прикордонних регіонів України, оскільки продукція іноземного походження, яка є доступною в умовах глобального обміну товарами та послугами і має вищі якісні характеристики, завжди буде більш затребувана у місцевого населення. Тому в процесі становлення екологічної конкурентоспроможності в першу чергу варто звертати увагу на сферу розподілу «зелених» інвестицій, впровадження інновацій – нових технологій, механізмів, продукції тощо, поліпшення екологічних умов проживання населення та інфраструктурне забезпечення. Підприємства-практики, акцентуючи увагу на методах і прийомах досягнення конкурентних позицій як на національному, так і на міжнародному рівнях, зазначають, що основними показниками конкурентоспроможності виробленої продукції чи реалізованих послуг є її екологічність, якість, сервіс подачі, ціна і маркетинг. Практична потреба реалізації цих вимог буде необхідною за умови виходу вітчизняних виробників на ринок ЄС. Дослідники вважають, що екологічна політика при цьому повинна бути спрямована не тільки на забезпечення екологічної конкурентоспроможності однієї галузі, але і на створення відповідного базису еколого-орієнтованого розвитку взаємозалежних з нею ринкових партнерів і клієнтів всього регіону. Найважливішим елементом цього базису є необхідний рівень фінансування екологічно чистої діяльності виробників. У цих умовах, обґрунтованим видається участь вітчизняних регіональних підприємств в кластерних структурах, де, крім досягнення спільними зусиллями економічної 19
конкурентоспроможності, створюються умови і для вдосконалення екологічної складової конкурентоспроможності шляхом спільного фінансування розробок та впровадження екологічних інновацій. Для досягнення достатнього рівня екологічної конкурентоспроможності регіону необхідно забезпечити: екологічну привабливість, що базується на інноваційному екологічному й функціональному потенціалі регіону, товаровиробника та товару; розвиток регіональної банківської системи з урахуванням екологічних банків або видачі відсотків, враховуючи проведені екологічні заходи на місцевому рівні; розвиток системи небанківських фінансових посередників, що сприяють здійсненню екологічних заходів на рівні суб’єкта підприємницької діяльності та випуск функціональних товарів з певними екологічними параметрами якості; організаційні економіко-екологічні дії та заходи місцевих органів влади, що спрямовані на стимулювання суб’єктів підприємницької діяльності на зниження викидів забруднюючих речовин у природні об’єкти; проведення заходів з оздоровлення, відтворення й відновлення природних ресурсів; орієнтованість виробництва екологічно спрямованих товарів і товарів екологічного призначення на споживання як всередині регіону, так і на державний та міжнародний рівні; заснування екологічних територій зі спеціальним режимом інвестування й оподатковування; економічний та економіко-екологічний потенціал регіону. Сьогодні під екологічною складовою конкурентоспроможності регіону переважно розуміють процес поступового і послідовного впровадження систем технологічних, управлінських та інших рішень, які дозволяють підвищувати ефективність використання природних ресурсів і умов поряд з покращенням або збереженням якості природного середовища. Це одна з головних вимог сучасності в умовах глобальної екологічної кризи. Процес становлення екологічної конкурентоспроможної економіки регіону потребуватиме вдосконалення, в першу чергу, промислового виробництва з метою перетворення його в екологічно чисте. Принципи, на яких ґрунтується чисте виробництво, включають: локальність – обмеження появи і шкідливої дії забруднюючих речовин за місцем їх утворення; превентивність – запобігання утворенню забруднюючих речовин і їх негативної дії на стадіях, передуючих їх можливій появі; системність – реалізація економічно обґрунтованих способів запобігання, скорочення, нейтралізації забруднюючих речовин на всіх стадіях виробничого процесу – від сировини до готової продукції; еколого-економічну оцінку рішень, що приймаються, – комплексний підхід до вибору оптимального варіанта запобігання забрудненню, що передбачає сукупну оцінку як екологічного, так і економічного ефектів; 20
фінансову досяжність – наявність необхідних фінансових коштів для реалізації рішень, що приймаються; прибутковість – економічна доцільність запобігання забрудненню (утворення відходів); безперервність – послідовність реалізації проектів, програм і планів у їх постійному розвитку. Екологічну складову конкурентоспроможності регіону пропонуємо оцінювати за показниками: сумарної екологічної конкурентоспроможності суб’єктів підприємницької діяльності, що перебувають на території регіону (показники впливу на стан природного середовища, забезпечення населення екологічно чистими товарами за прийнятною ціною, сумарними показниками екологічної якості природного середовища тощо); економіко-екологічної ефективності організаційно-економічного механізму, що забезпечує екологічну конкурентоспроможність суб’єктів господарювання та регіону в цілому; створення умов екологічної інвестиційної привабливості регіону з метою розвитку економіки регіону на основі використання екологічно конкурентних природних факторів і умов виробництва. ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА ВИРОБНИЦТВА ХЛІБНИХ ВИРОБІВ Шевченко Р. І., кандидат технічних наук, доцент кафедри екології харчових продуктів і виробництв Геллер В. З., доктор технічних наук, професор кафедри інженерної теплофізики Одеська національна академія харчових технологій На сьогоднішній день значне антропогенне порушення і техногенна перевантаженість території України, нераціональне, виснажливе використання мінерально-сировинних природних ресурсів, критичний стан основних виробничих фондів у провідних галузях промисловості, агропромисловому комплексі призводить до погіршення якості життя населення України, зростання ризиків виникнення надзвичайних ситуацій техногенного та природного характерів. Екологічна безпечність антропогенної діяльності є глобальною проблемою, оскільки стосується не лише здоров’я людини та якості навколишнього природного середовища, а й впливає на всю економіку держави. Зведену інформацію щодо економічних наслідків екологічних загроз наведено в табл. 1 [1–3].
21
Таблиця 1 – Екологічні загрози економіці Екологічна загроза
Деякі факти
Матеріальні збитки
Надзвичайні ситуації 4173 (1658 природних та 2515 техно- 6,55 млрд грн (1997–2007 рр.) генних) – постраждало > 50 тис. осіб Деградація с/г земель Ерозія ~ 57,5%. Забруднення ~ 20%. (с/г землі – 71% Підтоплення ~ 12%. території України) Втрати гумусу ~ 0,65 т/га·рік Забруднення атмосфери Забруднення водних ресурсів Утворення твердих відходів
Втрачений прибуток від реалізації с/г продукції
~ 7 млн. т ЗР+~ 200 млн т СО2 ризик онкозахворювань – 6,4–13,7 випадків на 1 тис. осіб. 260 тис. га – зона відчуження
Витрати на лікування; Компенсація втрати працездатності; Втрачений прибуток від реалізації с/г прод.; Потреба – 15 млрд м3, втрати – 15%. Витрати на очищення 95 місце за якістю серед 122 країн світу води; Понад 400 млн т/рік (з них 1,6 млн т – Витрати на утилізацію відходів (~ 1-3 класу небезпеки. 3 млрд грн/рік) Заг. кількість – понад 35 млрд т. Площа – понад 160 тис. га
Як випливає з наведених даних, матеріальні збитки від дії екологічних чинників є досить значними і, очевидно, в подальшому будуть лише зростати. Тісний взаємозв’язок економіко-соціальних, техногенних та природних факторів, які формують екологічну безпеку, потребує в кожному конкретному випадку ґрунтовного наукового підходу до виявлення причин негативних впливів на довкілля, включаючи природне, антропогенно змінене та техногенне середовища. Методом, що дає можливість провести такий аналіз є оцінка життєвого циклу (Life cycle assessment), методологія якої закладена в групу міжнародних стандартів ISO 14040 [4]. За допомогою методу ОЖЦ оцінюють екологічні аспекти та потенційні впливи протягом всього життєвого циклу продукції від придбання сировини до виробництва, експлуатації та утилізації («від колиски до могили»). Основними категоріями впливів на навколишнє середовище є використання ресурсів, здоров’я людини та екологічні наслідки. Інтегральним критерієм оцінки екологічних впливів є показник повної еквівалентної емісії парникових газів [5]. Методологія його визначання ґрунтується на методології ОЖЦ і полягає в оцінці впливу екологічних аспектів системи, що аналізується, на баланс вуглекислого газу. Формула для розрахунку ПЕЕПГ має вигляд: ПЕЕПГ = М+Мв+Мзем+Мзаб+ /век(В+Вл.п+(Воб.+Вр+Вут.об.)/N)/Vп+вут.пр.), де М, Мв, Мз, Мзаб – відповідно еквівалентні маси парникових газів, що виділяються у виробничому процесі, при розкладанні органічних відходів, викликані вилученням земель та зміною біопродуктивності існуючих екосистем під впливом забруднювачів, кг СО2/ 1 кг продукції; – усереднене значення емісії СО2 при виробництві 1 кВтгод електроенергії, кг СО2/кВтгод; 22
век – еквівалентна вартість енергетичних ресурсів, грн./кВтгод; В, Вл.п., Воб, Вр Вут.об.– відповідно еквівалентна вартість сировини, матеріалів, енергоносіїв, напівфабрикатів, енергетичного еквівалента людської праці, обладнання, споруд і т.ін., їх ремонту та утилізації, грн; N – нормативний чи фактичний термін експлуатації обладнання, роки; Vn – річний випуск продукції, кг/рік; вут.пр – вартість утилізації продукції, грн/кг продукції. Як приклад застосування методології розрахунку ПЕЕПГ розглянемо виробництво хлібних виробів. Оцінка впливу виробництва хліба на навколишнє середовище є досить показовою, так як дозволяє оцінити впливи під час експлуатації земельних ресурсів, використання різноманітної техніки, роботи підприємств, споживання та ін. Така оцінка є також важливою з точки зору масштабності впливів на довкілля, адже харчова промисловість разом із сільським господарством, продукцію якого вона переробляє, випускає близько 20% всієї, продукції, що виробляється в Україні. В той же час сільське господарство України входить до переліку небагатьох галузей економіки, які за останні роки суттєво зменшили свою частку в структурі випуску продукції (скорочення на 5,7% – майже вдвічі за останні 10 років). Оскільки однією з причин такого скорочення є зниження продуктивності та збільшення частки земель, непридатних для ведення сільського господарства, внаслідок дії негативних екологічних факторів, перш за все антропогенного походження, оцінка на основі аналізу структури ПЕЕПГ найбільш вагомих з них є актуальним та своєчасним завданням. Побудована відповідно до принципів ОЖЦ схема продукційних процесів промислового виробництва хліба зображена на рис. Пшениця Пестициди Добрива
Вирощування Збір врожаю
Земельні ресурси
Транспортування
ПММ
Сушіння і зберігання
Технічні засоби Людська праця Ел. енергія
Помел борошна Транспортування
Сіль
Виробництво хліба
Вода Дріжджі
Упаковка
Механічна деградація земельних ресурсів Забруднюючі речовини Парникові гази Органічні відходи Неорганічні відходи Енергетичні фактори забруднення
Транспортування Роздрібний продаж Споживання
Рис. Блок-схема життєвого циклу виробництва хліба
Усі вихідні елементарні потоки для зручності розрахунку ПЕЕПГ умовно можливо поділити на забруднюючі речовини (включаючи ті, що утворюються в результаті проміжних процесів), які здійснюють токсичний 23
вплив на природні екосистеми, знижуючи їх біопродуктивність, органічні відходи, які в результаті біодеградації виділяють парникові гази, та енергетичні фактори забруднення, прямий вплив яких на баланс парникових газів є незначним, але які, проте, є індикатором ефективності використання енергоресурсів в ході виробництва і опосередковано вказують на кількість парникових газів, утворених в результаті перевитрат енергоресурсів. Специфічним вихідним потоком є факт виведення земельних ресурсів із загального кругообігу речовин в біосфері (землі, зайняті під комунікації, підприємства, місця накопичення відходів) та зменшення їх біопродуктивності в результаті механічних впливів та деградаційних процесів. Використовуючи доступну статистичну інформацію, матеріали наукових публікацій можливо достатньо точно розрахувати ПЕЕПГ для хлібних виробів з врахуванням вкладу окремих стадій життєвого циклу промислового виробництва та окремих елементарних вхідних та вихідних потоків в емісію парникових газів (табл. 2). Таблиця 2 – Зведені результати розрахунку ПЕЕПГ № п/п 1 2 3 4 4.1
Еквівалентна емісія кг СО2/кг хліба Зерно Борошно Хліб Разом 0,199 9,657 8,218 0,657 0,213 0,051 0,316 0,556 0,156 0,000 0,000 0,149 0,313 0,185 0,142 0,572 0,028 0,072 0,063 0,142
Назва
Сировина Людська праця Добрива Енергоносії (ПММ, газ, ел. енергія) Електронергія Поточні витрати (зап. частини, 5 ремонтні та буд. матеріали) 0,100 0,062 0,790 0,929 6 Утилізація обладнання 0,071 0,144 0,119 0,289 7 Інші 0,356 0,370 0,087 0,690 8 Органічні відходи* 4,898 0,490 0,000 5,015 9 Деградація ґрунтів* 0,937 0,000 0,000 0,892 Сума: 7,242 10,958 9,672 9,748 Без урахування сировинної складової: 7,043 1,301 1,454 * – враховано викиди N2O, СН4 та СО2. Прийнято, що розкладання відбувається в анаеробних умовах, тому емісія розрахована як різниця еквівалентних кількостей СО2, що виділяються при анаеробному та аеробному розкладанні.
Як видно з представлених даних негативний вплив на довкілля є максимальним на стадії вирощування та збору врожаю. Інші стадії життєвого циклу чинять суттєво менший вплив. З вихідних потоків найбільш суттєвий вплив чинять механічні фактори, забруднюючі речовини, органічні відходи, парникові гази. Основним фактором негативного впливу на довкілля із вхідних елементарних потоків є енергоресурси.
24
Література: 1. Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Україні у 2010 році. – К. : Центр екологічної освіти та інформації, 2011. – 254 с. 2. Екологічна безпека України: сучасний стан та проблеми / Олійник Я. Б., Кононенко О. Ю., Мельничук А. Л. : зб. наук. праць Уманського держ. аграрного ун-ту. Ч. 2 Економіка. Вип. 71. – Умань 2009 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://udau.edu.ua/library.php?pid=1591. 3. Стратегія Державної екологічної політики України на період до 2020 року. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.menr.gov.ua/content/article/8328. 4. ДСТУ ISO 14040:2004 Екологічне керування. Оцінювання життєвого циклу. Принципи та структура (ISO 14040:1997, IDТ) [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://ecologiya.kiev.ua/Docs/ISO14004-2006.pdf. 5. Крусір Г. В. Особливості управління екологічною безпекою харчових виробництв [Текст] / Крусір Г. В., Шевченко Р. І., Компанієць В. В. // Екол. безпека. – Кременчук : КрНУ, 2011. – Вип. 2/2011(12). – С. 9–13. РОЗРОБКА БІОТЕХНОЛОГІЧНОГО СПОСОБУ ЗНЕШКОДЖЕННЯ НАФТОВИХ ЗАБРУДНЕНЬ ГРУНТУ Іваниця В. О., доктор біологічних наук, професор, завідувач кафедри Гудзенко Т. В., кандидат біологічних наук, доцент кафедра мікробіології, вірусології та біотехнології Волювач О. В., кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Бєляєва Т. О., науковий співобітник Конуп І. П., науковий співробітник Пузирьова І. В., науковий співробітник Біотехнологічний науково-навчальний центр Одеський національний університет імені І. І. Мечникова Останнім часом хімічне забруднення навколишнього середовища високотоксичними забруднювачами – нафтою та продуктами її переробки, становить особливу небезпеку, що пов’язано зі значними масштабами видобутку, транспортування й переробки цих основних енергоносіїв. Контамінація грунту нафтою та нафтопродуктами – це особливий вид забруднення, що призводить до глибокої зміни усіх основних характеристик 25
грунту – морфологічних, фізичних і біологічних властивостей. Це зумовлює втрату грунтами родючості та відторгненню їх з сільскогосподарського землекористування, призводить до забруднення їх вуглеводнями нафти і супутними токсичними речовинами, що порушує життєдіяльність флори і фауни, негативно впливає на здоров’я людини. Контакт з нафтою викликає сухість шкіри, пігментацію або стійку еритему, приводить до утворення вугрів, бородавок на відкритих частинах тіла. Гострі отруєння парами нафти викликають підвищення збудження центральної нервової системи, зниження кров’яного тиску і нюху. Нафта містить легколеткі речовини, що викликають підвищене захворювання органів дихання, функціональні зміни з боку центральної нервової системи [1]. Викладене вище стимулює розробку ефективних способів боротьби з нафтовими забрудненнями. При цьому значна увага приділяється мікробіологічному способу знешкодження нафтових забруднень з використанням природних та селекційних штамів мікроорганізмів [2–7]. Безперечними перевагами цього способу є ефективність, економічність при виборі оптимального мінерального середовища, екологічна безпека і відсутність вторинних забруднень. Однак, в деяких випадках, до основних недоліків цього способу слід віднести: вузький спектр біодеградуємих нафтопродуктів у випадку використання монокультур і недостатьо високу швидкість самого процесу утилізації підібраними асоціативними нафтодеструктивними культурами мікроорганізмів та ускладнення нафтоокислюючої дії мікроорганізмів, якщо нафта та нафтопродукти знаходяться в емульгованому стані тощо. Мета нашої роботи полягала у розробці нової біотехнології очищення грунту забруднененого нафтопродуктами і важкими металами. Відбір найбільш активних штамів здійснювали за такими критеріями як: здатность до сорбції важких металів та біодеградації легких та важких фракцій нафтових вуглеводнів. Проводили вивчення нафтоокислюючої активності мікроорганізмівдеструкторів вуглеводнів нафти, виділених у різних грунтово-кліматичних регіонах України, зокрема з о. Зміїний, та у місцях, тривалий час забруднених нафтою та нафтопродуктами. Такій підхід дозволив одержати високоактивні штами мікроорганізмів, які добре адаптовані до вуглеводневого забруднення і стійкі до різних несприятливих факторів навколишнього середовища. Встановлено [8], що найактивнішими та перспективними для використання у біотехнології очищення грунту є природні штами, які відносять до роду Pseudomonas: P. cepacia ОНУ-327, P. fluorescens ОНУ-328, P. maltophilia ОНУ-329, P. fluorescens 2А. Вони зберігаються в колекції кафедри мікробіології, вірусології та біотехнології Одеського національного університету імені І. І. Мечникова. Ці штами є активними сорбентами важких металів (Сu, Cd, Zn, Pb), не мають патогенних властивостей. Експериментально встановлено, що оптимальними умовами для культивування зазначених бактерій роду Pseudomonas є такі: температура 28–30 оС, 26
поживне пептонно-сольове середовищі М-9, що містить, г/л: KH2PO4 – 1,5; Na2HPO4 – 3; NaCl – 5; NН4Cl – 1; пептон – 10; глюкозу – 2; дріжджовий екстракт – 5, значення рН 7. Для очищення забрудненого нафтою і нафтопродуктами ґрунту бактерії-деструктори іммобілізують на комплексному носії, що містить природні сорбенти, у тому числі сфагновий торф, солому, природні мінерали. Слід зазначити, що у разі використання торфу як носія для іммобілізації бактерій, який є також адсорбентом нафтопродуктів, відбувається руйнування нафтової плівки й збільшення доступу повітря до мікроорганізмів, а наявність у носія компонентів біогенного живлення (солей азоту й фосфору) забезпечує кращі умови росту та окисної активності бактеріальних клітин у проточних і водоймах, які не аеруються. Як природні мінерали для сорбції нафти і нафтопродуктів можуть бути використані силікати, бентонітові глини, цеоліти, перліт, червоний шлам. Особливої уваги, як за хімічним складом, так і з економічних причин, заслуговує червоний шлам. Його використовують для підвищення родючості ґрунтів, він містить залізо, бор, нікель, марганець, фосфор, калій, кальцій, молібден, магній та інші мікроелементи. Внесення його в забруднений нафтопродуктами ґрунт сприяє хімічній деградації нафти завдяки лужній реакції, стимулює розвиток аборигенної нафтоокислюючої мікрофлори і спеціально внесених бактерій-деструкторів нафти і нафтопродуктів. Здійснюють 2-3 кратне переорювання чи перемішування забрудненого ґрунту з внесеними сорбентами з імобілізованими бактеріямидеструкторами. Уведення мінералів підвищує резистентність ґрунтових мікроорганізмів до нафтового забруднення, збільшує їх сорбційну і деструктивну активність [8]. У результаті проведених досліджень встановлено, що використання нової біотехнології для очищення забруднених грунтів призводить до зниження концентрації нафтопродуктів на 85%. Література: 1. Методические указания МУК 4.1.1956-05. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Определение концентрации нефти в почве методом инфракрасной спектрофотометрии [Електронний ресурс]. – Режим доступу: www.OpenGost.ru 2. Марченко А. И., Воробьев А. В., Дядищев Н. Р., Рыбалкин С. П. и др. Штамм бактерий Pseudomonas alcaligenes mev, используемый для очистки почв, грунтовых и поверхностных вод от нефти и продуктов ее переработки. Патент РФ на изобретение № 2303003. Опублик.: 20.07.2007. 3. Власов С. А., Сафарова В. И., Сафаров А. М., Крашенинникова Т. К., Краснопевцева Н. В. Штамм Rhodococcus erythropolis для разложения нефти и нефтепродуктов. Патент РФ на изобретение № 2228953. Опублик.: 27.05.2004.
27
4. Пименов Е. В., Бакулин М. К., Плетнева А. Ю. и др. Способ биологической очистки воды от нефтяных загрязнений. Патент РФ на изобретение № 2303003. Опублик.: 20.07.2007. 5. Власов С. А., Краснопевцева Н. В,, Крашенинникова Т. К. и др. Штамм Rhodococcus globerulus для разложения нефти и нефтепродуктов. Патент РФ на изобретение № 2299239. Опублик.: 20.05.2007. 6. Логинов О. Н., Силищев Н. Н., Чураев Р. Н., Бойко Т. Ф. и др. Консорциум штаммов микроорганизмов Bacilliusbrevis и Arthrobacterspecies, используемый для очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов. Патент РФ на изобретение № 2241032. Опублик.: 27.11.2002. 7. Целінко О. М., Поєдинок Н. Л. Спосіб одержання консорціуму мікроорганізмів для очистки води та грунту від нафти та нафтопродуктів, спосіб ліквідації нафтових забруднень. Патент України на винахід № 22967. Опублік. 15.06.2001, Бюл. № 5. 8. Іваниця В. О., Гудзенко Т. В., Бєляєва Т. О. та ін. Біопрепарат для сорбції і деструкції вуглеводнів і спосіб очищення води та/або грунту від забруднень нафтою та нафтопродуктами. Патент України на винахід № 95859. Опублік. 12.09.2011, Бюл. № 17. ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ МИГРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ Павличенко А. В., кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии Коваленко А. А., аспирант кафедры экологии Национальный горный университет (г. Днепропетровск) Интенсивная добыча угля на территории Украины привела к значительным изменениям природных экосистем. Техногенная трансформация окружающей среды характеризуется негативными экологическими процессами в биогеоценозах, нарушением целостности почвенного покрова и его деградацией, геоэкологической нестабильностью территорий с проявлениями оседаний и оползней, формированием новых гидрологических условий, привнесением большого количества загрязняющих веществ в атмосферный воздух, водоемы и почвы. Всестороннее и интенсивное влияние угледобычи привело к крайне напряженному экологическому состоянию всех элементов окружающей среды [1]. Одним из факторов интенсивного влияния на окружающую среду являются отходы угледобычи в виде вскрышных и шахтных пород. Так, например, на территории Луганской области, площадь земной поверхности, изъятой для размещения отвалов, превышает 4 тыс. га, а породная масса 28
представляет собой постоянный источник дополнительной экологической нагрузки [2]. Опасность отвалов увеличивается за счет выщелачивания и кислотного стока агрессивных соединений по поверхности пород, фильтрации смесей в почвенные горизонты и далее в грунтовые воды, выделения большого количества токсичной пыли, ядовитых газов (оксида углерода, диоксида серы, сероводорода, оксидов азота и других), в десятки раз превышающих допустимые нормы. Породные отвалы постоянно оказывают негативное воздействие на экологическое состояние компонентов окружающей среды на всех этапах преобразования пород, от момента их выдачи на поверхность до угасания внутренних и внешних физико-химических, биологических и других процессов [3, 4]. Характер и интенсивность негативного влияния отвала на окружающую среду прямо зависит от интенсивности процессов дефляции и карбонатизации, окисления, горения, вторичной минерализации, которые представляют собой основные стадии преобразования отвальной породы. Происходит выветривание породной массы, которая попадает в новые физикохимические условия: обогащенная кислородом среда, атмосферные осадки, перепады температур, давлений, влажности и т.д. Все это способствует выносу твердых частиц с тела отвала, формированию кислотного стока из легкорастворимых химических соединений, окислению и распаду различных минеральных комплексов. Эти процессы сопровождаются выделением энергии, преобразующейся в тепловую и разогревающей породную массу изнутри, создавая, таким образом, своеобразный реактор с неконтролируемым циклом. Продукты физико-химических превращений в виде кислых и щелочных растворов, солей тяжелых металлов, новообразованных органоминеральных комплексов дренируются в почвы, поверхностные и подземные воды, способствуя миграции токсических веществ и ухудшая общее экологическое состояние угледобывающих регионов. Следует отметить, что большинство научных исследований направлено на изучение экологических проблем, возникающих при горении отвалов, так как значительное загрязнение окружающей среды требует разработки мер по тушению очагов горения. Однако каждый этап внутренних и внешних процессов в отвалах характеризуется сложными взаимосвязями и заслуживает отдельного внимания. Поэтому целью работы является установление особенностей миграции загрязняющих веществ из породных отвалов угольных шахт, находящихся на разных стадиях протекания внутренних и внешних процессов. Исследования проводились на территориях, прилегающих к породным отвалам, размещенным на территории Луганской области, где с конца XІХ века ведется интенсивная промышленная добыча угля. Изучаемые породные отвалы были условно разделены на группы, характеризующие их состояние, являющееся результатом как самопроизвольных физико-химических, биологических и других процессов, так и проведения определенных технологических операций. 29
Для исследования были выделены три условных состояния породных отвалов: на стадии затухания внутренних и внешних физико-химических преобразований; на стадии затухания физико-химических преобразований при нарушении целостности тела отвала и обнажении его внутренних пород; на стадии затухания физико-химических преобразований при внесении свежей отвальной породы. В результате проведения визуального обследования породных отвалов были выявлены участки с активными процессами выщелачивания и кислотного стока агрессивных растворов по поверхности склонов. О ветровой эрозии свидетельствовало пыление отвалов и повышенное содержание взвешенных частиц в воздухе прилегающих территорий. Процессы горения отвальной массы проявлялись повышенной температурой пород в местах выхода на поверхность дыма и газов, имеющих резко выраженный аммиачный и серный запах. Для изучения особенностей миграции тяжелых металлов из породных отвалов на прилегающие территории в четырех направлениях света было отобрано 49 образцов породы из тела отвалов, почвы у их подножия и на расстоянии 100 м. Определение подвижных форм тяжелых металлов Co, Cu, Pb, Cd, Fe, Mn, Zn выполнено в буферной аммонийно-ацетатной вытяжке с рН 4,8 методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Анализ полученных данных позволил определить особенности миграции и распределения тяжелых металлов в породных отвалах и почвах исследуемых территорий. Была выявлена высокая активность физико-химических процессов и интенсивная миграция большинства тяжелых металлов из породной массы, а также их накопление в объектах окружающей среды прилегающих территорий. Одним из примеров выше указанных особенностей может стать миграция подвижной формы марганца (Mn). Согласно исследованиям многих ученых [5], в процессе перегорания пород происходит снижение содержания этого элемента в них, что может быть связано с его высокой активностью в кислой, обогащенной кислородом среде. Для выявления особенностей миграции было проанализировано содержание данного металла с южной стороны света при трех условных состояниях породных отвалов (рис. 1). Отображенная на рис. 1 тенденция свидетельствует о постепенном выносе марганца из породной массы и его накоплении в объектах окружающей среды, в данном случае – почвах на расстоянии 100 м от техногенного объекта. При внесении свежей породы к уже перегоревшей и относительно стабильной породной массе наблюдается значительная активация химических реакций и интенсивный вынос элемента в почву прилегающих территорий. Хотя концентрации тяжелого металла не превышают ПДК, породные отвалы как на стадии затухания внутренних и внешних физико-химических процессов, так и при внесении свежей отвальной породы, являются источником постоянной экологической нагрузки на окружающую среду. 30
Рис. 1. Миграция подвижной формы марганца (Mn) на исследуемой территории: І – отвал на стадии затухания внутренних и внешних физико-химических преобразований; ІІ – отвал на стадии затухания физико-химических преобразований при нарушении целостности тела отвала и обнажении его внутренних пород; ІІІ – отвал на стадии затухания физикохимических преобразований при внесении свежей отвальной породы
Поскольку каждый из этапов внутренних и внешних процессов, происходящих в отвалах, несет в себе сложные физические, химические, биологические, механические и другие взаимосвязи, выбор методов минимизации негативного влияния этих техногенных объектов на окружающую среду должен учитывать их особенности на момент внедрения мероприятий. Необходимо определение характеристик, анализ состояния отвальных пород, выявление закономерностей их поведения, на основании чего проводится разработка инженерных мероприятий по защите окружающей среды прилегающих территорий. Например, для отвалов в стадии затухания физикохимических процессов одним из методов рекультивации может стать формирование траншей у подножия как способа изменения путей миграции химических соединений и их накопления в специально отведенных сооружениях. Возможно также применение дренажных систем, переформирование склонов отвалов для минимизации поверхностного стока, террасирование и высадка зеленых насаждений для предотвращения дальнейшей эрозии и т.д. Выводы. Установленные закономерности миграции тяжелых металлов свидетельствуют о том, что породные отвалы на каждом этапе внутренних и внешних процессов представляют собой постоянный источник дополнительной экологической нагрузки на объекты окружающей природной среды. Это обуславливает необходимость разработки природоохранных технологий, направленных на уменьшение подвижности тяжелых металлов и улучшение экологического состояния исследуемых территорий. Литература: 1. Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Україні у 2011 році. – К. : Міністерство екології та природ. ресурсів України. – 2012. – 258 с. 2. Екологічний паспорт регіону. Луганська область [Електронний ресурс]. – Режим доступу: URL: http://www.menr.gov.ua/content/article/5985
31
3. Петрова Л. О. Воздействие на окружающую среду отходов угледобычи и углепереработки / Л. О. Петрова / / Геол. журн. – 2002. – № 2. – С. 81–87. 4. Зборщик М. П. Предотвращение самовозгорания горных пород. / М. П. Зборщик, В. В. Осокин. – К. : Техника, 1990. – 176 с. 5. Зборщик М. П. Минералогические особенности осадочных горных пород, склонных к самовозгоранию / М. П. Зборщик, В. В. Осокин, Б. С. Панов и др. // Разработка месторождений полезных ископаемых. – К., 1989. – Вып. 83. – С. 92–98. УКРАЇНСЬКА ЗАЛІЗНИЦЯ НА ШЛЯХУ ЗМЕНШЕННЯ АНТРОПОГЕННОГО ВПЛИВУ НА ДОВКІЛЛЯ Павлюк А. М., начальник Управління екологічної безпеки Державна адміністрація залізничного транспорту України (м. Київ) Українська залізниця – чи не єдина державна виробнича структура, чия діяльність здійснюється на всій території України. До Укрзалізниці входять Донецька, Львівська, Одеська, Південна, Південно-Західна та Придніпровська залізниці, а також інші підприємства та організації єдиного виробничо-технологічного комплексу, що забезпечують перевезення вантажів і пасажирів. Залізничний транспорт України є провідною галуззю в дорожньотранспортному комплексі країни та забезпечує 82% вантажних і майже 50% пасажирських перевезень, здійснюваних усіма видами транспорту. Експлуатаційна мережа залізниць України складає майже 22 тис. км, з яких 45% електрифіковано. За обсягами вантажних перевезень залізниці України займають четверте місце на Євразійському континенті, поступаючись лише залізницям Китаю, Росії та Індії. А вантажонапруженість українських залізниць (річний обсяг перевезень на 1 км) в 3–5 разів перевищує відповідний показник розвинених європейських країн. На залізницях функціонують біля 1,5 тис. залізничних станцій, 55 локомотивних і 48 вагонних депо, 110 дистанцій колії, 69 дистанцій сигналізації і зв’язку, 44 дистанції енергопостачання, тощо. Весь цей виробничий потенціал спричиняє певний вплив на навколишнє природне середовище. А це ще і населені пункти, природоохоронні території та ландшафти, шляхи міграції диких видів тварин, водні об’єкти і т. ін. Тому, окрім завдань щодо мінімізації негативного впливу виробничих процесів на стан довкілля, перед залізничниками постає і необхідність покращення стану довкілля на територіях у регіональному контексті. Конституція України (стаття 16) проголошує, що обов’язком держави є забезпечення екологічної безпеки і підтримання екологічної рівноваги на те32
риторії України. Досягнення цієї мети залізничники вбачають у виваженому поєднанні економічних та екологічних питань при вирішенні проблем залізничного транспорту. Основні види впливу залізниць на навколишнє природне середовище та кількісні показники деяких із них за підсумками 2012 року приведені нижче: використання значних площ земель – 234 тис. га, в т.ч. біля 90,0 тис. га під захисними лісонасадженнями, які захищають навколишнє середовище від аварійних розсипів та розливів різних вантажів, очищають повітря від пилу та шкідливих речовин, протидіють ерозії ґрунтів та мають шумозахисне і декоративно-озеленювальне значення; використання поверхневих й підземних вод та скид у водні об’єкти виробничих, господарсько-побутових та дощових стічних вод. На залізницях використання та охорону водних ресурсів забезпечують 46 водосховищ та 825 артезіанських свердловин, 53 каналізаційних очисних споруди потужністю 12,47 млн м3 на рік, та 101 споруда попередньої очистки стічних вод. У 2012 році використання води залізницями з природних водних джерел становило лише 12,1 млн м3, скинуто у водойми зворотних вод – 5,2 млн м3; викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря від стаціонарних джерел становили 7,57 тис. т, з них 2,3 тис. т тверді частинки та 2,42 тис. т – діоксиди та ін. сполуки сірки. Викинуто 309,7 тис. т діоксиду вуглецю – парникового газу. На залізницях експлуатується понад 16 тис. стаціонарних джерел викидів, в т.ч. 10,1 тис. – організованих; утворення та розміщення у навколишньому природному середовищі відходів різних класів небезпеки. На залізницях в минулому році утворилося 260,9 т відходів І класу небезпеки, 2,98 тис. т відходів ІІ класу небезпеки, 64,451 тис. т – ІІІ класу небезпеки та 209,1 тис. т відходів ІV класу небезпеки, з них 70,8 тис. т твердих побутових відходів. На залізницях експлуатується 7 установок спалювання та переробки відходів; використання надр для добування щебеню, піску та глини; використання рослинних ресурсів; акустичний вплив (шум) від рухомого складу і шляхової техніки; електромагнітне випромінювання; іонізуючий вплив та можливе радіаційне забруднення при перевезенні радіоактивних речовин; негативний вплив на довкілля при перевезенні небезпечних речовин, в тому числі і при аварійних забрудненнях. Відповідно до українського законодавства охорона довкілля є стратегічним і пріоритетним напрямом державної політики і, відповідно, це враховується в плануванні і роботі Української залізниці. Основу і запоруку у вирішенні екологічних проблем залізничники вбачають у поліпшенні фінансово-економічного стану галузі, чого досягнуто в роботі залізничного транспо33
рту України за останні роки. Завдяки цьому значно збільшилось спрямування коштів залізниць на реалізацію заходів з охорони навколишнього середовища. Щорічні загальні витрати залізниць на природоохоронні заходи становлять біля 6% від загальних витрат по Україні. Капітальні інвестиції та поточні витрати залізниць на охорону навколишнього природного середовища у 2012 році загалом становили 1,2 млрд грн. У фонди охорони навколишнього природного середовища ми вносимо в середньому понад 5% від загально державної суми. І це при тому, що вплив підприємств залізничного транспорту на довкілля держави досить незначний. Аналіз свідчить, що на залізниці від загальних обсягів по Україні припадає тільки 0,04% використання земель, лише 0,27% від забору свіжої води, 0,066% від усіх скидів зворотних вод у водойми, 0,24% викидів забруднюючих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел та 2,4% від об’ємів утворення відходів І–ІІІ класів небезпеки. Реалізовуючи державні та галузеві програми і щорічні природоохоронні заходи підприємства галузі будують та модернізують системи очищення стічних вод, оборотного водопостачання, здійснюють заходи з охорони земель, надр, рослинного та тваринного світу, із зменшення викидів в атмосферне повітря, з утилізації та переробки відходів, впроваджують енергозберігаючі технології. Відповідно до вимог законодавства України підприємства залізничного транспорту щорічно здійснюють цілий комплекс заходів у сфері поводження з відходами: ліквідовують місця самовільного складування місцевим населенням у смугах відведення залізниць відходів, що негативно впливають на стан довкілля, будують сучасні сміттєспалювальні установки та установки з регенерації масел і електролітів, створюють ємкості та впорядковують площадки і приміщення для зберігання відходів, здійснюють заходи з утилізації шламів мийних установок та хімчисток, впроваджують технології з використання вторинних ресурсів. За кошти підприємств галузі ліквідовані ставки-накопичувачі нафтовідходів промивально-пропарювальної станції Одеса-Сортувальна Одеської залізниці, побудовані установка з утилізації нафтошламів у вагонному депо Дрогобич Львівської залізниці, а на Південній залізниці – дві пересувні сміттєспалювальні установки та стаціонарний сміттєпереробний комплекс потужністю 1000 кг/год. на станції Люботин. З метою очищення забрудненого баласту та недопущення складування його у навколишньому природному середовищі залізничним транспортом придбано та впроваджено у виробництво цілий ряд щебенеочисних машин, вакуумних очищувачів баласту та кювето-нарізних машин. На замовлення Укрзалізниці створено та розпочалась експлуатація вітчизняних пасажирських вагонів та дизель-поїздів із замкнутою, екологічно чистою системою збору господарсько-побутових стоків, без прямого їх скидання в навколишнє середовище. 34
Здійснювані залізницями заходи з охорони навколишнього природного середовища дозволяють неухильно і суттєво зменшувати антропогенний вплив не довкілля. Так, у 2012 році у порівнянні з 2011 роком зменшено: - викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря від стаціонарних джерел майже на 16%; - використання свіжої води майже на 18%; - скидання зворотних вод у водойми в цілому на 7,5%; - скидання зворотних недостатньо-очищених вод майже на 35%; - зменшилось утворення відходів 1 класу небезпеки на 67,6%. Виконуючи Указ Президента України «Про День довкілля» та постанови Уряду щодо проведення щорічної всеукраїнської акції з благоустрою «За чисте довкілля» у квітні-травні 2012 року у роботах з поліпшення стану навколишнього середовища, озеленення, благоустрою та санітарного очищення територій підприємств, очищення водних джерел у вільний від роботи час взяли участь понад 306 тис. залізничників. Працівники галузі прибрали понад 45 тис. га території, ліквідували понад 8 тис. несанкціонованих сміттєзвалищ, більшість із яких розташовувалась на територіях населених пунктів, прилеглих до земель залізниць, висадили 35,5 тис. дерев та 37,3 тис. кущів, упорядкували 2,0 тис. га газонів та квітників. Аналогічні роботи проводяться і зараз, а підсумки ми отримаємо в травні поточного року. Окремою і невід’ємною частиною роботи Укрзалізниці є екологічне виховання як співробітників, так підростаючого покоління. Так, Запорізька дитяча залізниця експлуатує 9,4 км вузькоколійного полотна зі станцією та сімома пасажирськими платформами і є найбільшою залізницею такого типу не тільки на теренах колишнього СРСР, а й у Європі. У різних гуртках дитячої залізниці щороку постійно навчається біля 1500 дітей віком від 12 до 14 років. Педагогічний колектив навчає їх не тільки грамотній експлуатації елементів залізничного господарства, а й виховує любов до професії залізничника та навчає дбайливому ставленню до навколишнього середовища. На території дитячої залізниці висаджено і доглядається багато рідкісних видів дерев і кущів, квітів та інших рослин, створено багато клумб, акваріумний та тераріумний зали, зоологічний куток, у якому доглядається біля сотні різних тварин. Діяльність залізниці прищеплює любов до природних багатств не тільки юним залізничникам, а численним юним і дорослим мешканцям міста і гостям, які з задоволенням і масово її відвідують. У контексті сказаного, Укрзалізниця активно розглядає інноваційні та інвестиційні пропозиції щодо модернізації виробничого комплексу, обов’язковою умовою для яких є вимога зменшення антропогенного впливу на довкілля. Сподіваємось на конструктивне і плідне співробітництво з усіма, хто не байдужий до проблем оздоровлення довкілля в Україні і має реальні пропозиції до Укрзалізниці.
35