Текст книги "Отходы России в начале XXI века. Обзор, анализ, прогнозы"

Вадим Иванович Романов
Отходы России в начале XXI века. Обзор, анализ, прогнозы

Благодарности

В процессе написания книги у автора возникли проблемы, связанные с болезнью глаз, и эта книга вряд ли дошла бы до типографии без доброжелательного отношения, помощи и содействия в её оформлении сотрудников отдела № 10

Института глобального климата и экологии Росгидромета и Российской академии наук.

Выражаю благодарность за это профессору Черногаевой Галине Михайловне, Безделовой Алле Петровне и Журавлёвой Ларисе Романовне.

Благодарю также профессора Мелконяна Рубена Гарегиновича за интерес к затронутой в книге теме, полезные обсуждения и любезное согласие на её рецензирование и написание предисловия к ней.

Особую благодарность приношу моей жене и единомышленнице – Романовой Раисе Лукиничне за её техническое редактирование и оформление рукописи.

Предисловие академика Российской экологической академии профессора Мелконяна Р.Г

В представленной рукописи автора д.т.н. Романова В.И. по теме: «Отходы России в начале 21 века (Обзор, анализ, прогнозы) рассмотрены очень важные экологические проблемы современности, связанные с накоплением, обезвреживанием, захоронением и утилизацией различных видов отходов».

В настоящее время на территории РФ накоплено около 750 их наименований. Ежегодно появляются новые виды и типы отходов. Как правильно замечает автор книги, они появляются и возникают после внедрения полимерных материалов и новых технологий их переработок, освоения околоземного космического пространства (космический мусор), массового использования тяжелых металлов и др.

Здесь рассмотрены также медико-биологические и орбитально-космические источники отходов, которые не учтены общероссийским классификатором видов экономической деятельности в качестве мусорного загрязнения.

Управление отходами является комплексной задачей, решения которой способствует созданию комфортных условий жизнедеятельности человека. Как любая комплексная проблема, управление отходами требует с одной стороны, системного подхода к её решению, а с другой – углубленной конкретной проработки в каждой специальной области знаний.

Успешная реализация задач, связанных с процессами управления отходами, может быть достигнута при условии специальной подготовки кадров, занятых решением этих задач.

В то же время ощущается острый дефицит в литературе, в которой всесторонне рассматриваются вопросы управления отходами.

В настоящей книге на единой методологической основе рассмотрены и представлены понятия и составы промышленных отходов и ТБО, их образование, хранение, а также захоронение.

Рассмотрены несанкционированные скопления отходов (мусорные свалки), мелкие свалки, способы их выявлений и ликвидацию этих свалок.

Большой интерес представляет глава, где рассмотрены орбитальные отходы в околоземном космическом пространстве. Как автор работы отмечает, состав и количество орбитального мусора постоянно изменяется. Здесь можно выделить три его составляющие компонента:

• Короткоживущая популяция орбитальных объектов, образующаяся близко к плотным слоям атмосферы. Они формируют атмосферно-поверхностную свалку, которую ожидает полное сгорание в атмосфере в ближайшее время;

• Долгоживущая популяция орбитальных объектов, состоящая в основном из орбитального мусора на значительных высотах (внутриорбитальная свалка). Её объекты не скоро достигнут плотных слоёв атмосферы;

• Молодой орбитальный мусор, образующийся в результате текущих запусков искусственных спутников земли (ИСЗ), взрывов и столкновений орбитальных объектов, деградации их поверхности и т. д.

Как правильно отмечает автор, в зависимости от соотношения количества этих компонентов и их динамических характеристик происходит их «ротация» и самоочищения около космического пространства с пополнением его массы техногенным материалом. Особое внимание автором уделяется процессам обращения с опасными и токсичными отходами.

Сложность процессов обезвреживания, хранения, переработки и уничтожения таких отходов ставит перед исследователями задачи создания новых технологий, которые позволят обезопасить окружающую среду от вредного воздействия веществ, входящих в их состав.

Не менее важной является проблема накопления твёрдых бытовых отходов. Задача обращения с такими отходами усложняется неравномерностью плотности населения; различием климатических и географических условий; отсутствие единой системы управления отходами и др.

Успешная реализация задач в области управления отходами может быть достигнута только в том случае, если этими процессами будут заниматься квалифицированные специалисты, владеющие современными методами и средствами получения обработки и использования информации о реальном положении дел, умеющие своевременно предложить адекватные технические и организационные мероприятия, направления на улучшение экологической ситуации, возникшей под воздействием отходов производства и потребления.

Данная книга рассчитана на широкий круг читателей, экологов широкого профиля, производственников, предпринимателей, работников научных и учебных учреждений, аспирантов, магистров и студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды».

Профессор кафедры «Безопасность и экология Горного производства» НИТУ МИСиС, д.т.н. академик РАЕН, вице-президент Российской экологической академии, Иностранный член Национальной академии Р. Армения, Заслуженный инженер РФ

Мелконян Р.Г.

1 июля 2016 г.

Список использованных сокращений

ТБО – твёрдые бытовые отходы;

МСЗ – мусоросжигающий завод;

ОКВЭД – общероссийский классификатор видов экономической деятельности;

РХС – регионально-хозяйственная система;

ГСС – геостационарный спутник;

РКТ – ракетно-космическая техника;

РН – ракеты-носители;

РБ – разгонные блоки; КА – космические аппараты;

ИСЗ – искусственный спутник Земли;

НОО – невостребованные орбитальные отходы;

ТМ – тяжёлые металлы;

НП – нефтепродукты;

ТРО – твёрдые радиоактивные отходы;

ЖРО – жидкие радиоактивные отходы;

ФЗ – федеральный закон;

РАО – радиоактивные отходы.

Остальные использованные сокращения являются общепринятыми или определяются в тексте в месте использования.

Введение

Проблема обращения с отходами производственной деятельности и быта и их экологической опасности остро стоит перед Россией в XXI веке. Особенно актуальна она для так называемых твёрдых бытовых отходов (ТБО), затрагивая все стадии обращения с ними, начиная с их сбора и транспортировки и кончая подготовкой к использованию утильных компонентов и уничтожением или захоронением неиспользуемых фракций. Актуальна она и для отходов жидких и газообразных фракций и множества их комбинаций в различных производственных процессах и отраслях народного хозяйства.

До настоящего времени в нашей стране нет единой системы регламентирующих документов для отходов разных фракционных составов – в первую очередь твёрдых бытовых и приравненных к ним отходов. Одни документы определяют условия обращения с ТБО, другие – с промышленными, медицинскими или биологическими отходами, третьи – с отходами производства и потребления.

В этих официальных документах объёмы и массы образования отходов в Российской Федерации, наряду с бытовыми отходами, подразделялись на следующие основные компоненты:

– Сельское хозяйство и рыболовство;

– Строительство

– Добыча полезных ископаемых;

– Обрабатывающие производства;

– Производство и распределение электроэнергии, газа и воды;

– Прочие виды экономической деятельности.

Отметим, что в раздел «Прочие виды экономической деятельности» автоматически включались относительно мелкие и малоинформативные источники отходов. Туда же очевидно были отнесены и биомедицинские отходы.

До сих пор не определены степень и класс опасности отходов в зависимости от содержания в их составе токсичных веществ, в частности тяжёлых металлов (свинца, кадмия, никеля, хрома и др.), канцерогенов и мутагенов, патогенных микроорганизмов, жизнеспособных яиц гельминтов и т. п. Информация об отходах некоторых объектов и производств вообще является закрытой или секретной. Неведомые количества мусора выбрасываются в водоёмы, в придорожных канавах и кюветах, в лесах и рядом с жильём. Поэтому при учёте производимых страной отходов нужно официально полученные значения умножать на некоторые экспериментальные коэффициенты…

Статистика отходов в РФ не выдерживает ни какой критики, и некоторые исследователи считают её чисто декоративной (см. Приложение Д3).

В начале нового века в России остро стоят проблемы сбора и обращения с ТБО. В частности, при транспортировке бытовых отходов не учитывается необходимость минимизации прогона автотранспорта, который сам является интенсивным источником загрязнения атмосферы [17]. Поэтому проблема создания мусороперегрузочных станций и использования высоконагруженных мусоровозов имеет значение не только с точки зрения экономии горючего, но и с экологической точки зрения.

Сложившаяся в Российской Федерации система обезвреживания ТБО основана на захоронении подавляющего большинства отходов (около 98 %) на полигонах и неорганизованных свалках. Положение усугубляется тем, что из-за отсутствия раздельного сбора мусора в общий контейнер, а нередко рядом с ним, вместе с бумагой, полимерной, стеклянной и металлической тарой, пищевыми отходами выбрасываются лекарственные препараты, разбитые ртутьсодержащие приборы и люминесцентные лампы, тара с остатками ядохимикатов, лаков, красок и т. п. Не налажен учёт и захоронение опасных медицинских и биологических отходов. Они сваливаются в бытовые контейнеры и под видом малоопасных ТБО вывозятся на стихийные свалки. Такие свалки чаще всего устраивают в выработанных карьерах, оврагах, заболоченных местах вблизи населённых пунктов, что недопустимо с эколого-гигиенических позиций. Нередко их называют полигонами, однако часто они не отвечают требованиям, предъявляемым к захоронению отходов, не имеют гидроизолирующего (бетонного, глиняного или другого) основания, препятствующего распространению токсичных загрязнений по водоносным горизонтам.

В результате сточные воды (фильтрат), вытекающие из тела так называемого мусорного полигона или свалки, под воздействием природных осадков и физико-химических процессов в них, накапливают ядовитые органические и неорганические загрязнения.

Неконтролируемые процессы в теле свалки приводят к формированию болезнетворной микрофлоры, также усугубляющей опасность фильтрата. Без необходимой гидроизоляции фильтрат попадает в почву, проникает в подземные воды и по водостокам – в открытые водоёмы, отравляет источники водоснабжения. Токсичность фильтрата приводит к уничтожению окружающей свалку растительности, губит представителей фауны.

Свалки и мусорные полигоны выделяют и газообразные опасные отходы. Кроме фильтрата из тела свалки, в атмосферу постоянно поступают газообразные продукты распада органического и минерального мусора – так называемый свалочный газ (в основном метан, аммиак и др.). Эти выделения являются источником пожаров на свалках, загрязняя атмосферу. Отметим, что метан является газом, способствующим разрушению атмосферного озонного слоя.

Приведённые данные свидетельствуют о экологической опасности неорганизованных свалок даже для тех, кто не входит в непосредственный контакт с отходами. В результате распространения загрязнений по воде и воздуху у жителей, проживающих вблизи со свалками, отмечается повышенная заболеваемость и смертность, рождаются дети с уродствами.

Из-за нехватки территорий организованные свалки повсеместно удаляются от городов. Чтобы далеко не везти, отходы выбрасываются в не предназначенные для этих целей места.

Несанкционированные свалки появляются в несчётном количестве вдоль автомобильных и железных дорог, в местах отдыха и купания, вокруг дачных и садовых товариществ. Контроль за ними практически отсутствует, не разработаны принципы и условия, препятствующие их возникновению. На местах администрации, руководители территорий, как бы, не замечают их, не всегда организуют работы по контролю и ликвидации этих злачных мест.

Жидкие и газообразные производственные и бытовые отходы, уступающие твёрдым отходам по массам, концентрируют в себе ядовитые вещества, представляющие опасность для объектов флоры и фауны. Суммарные объёмы производимых нашей страной отходов выражаются цифрами в десятки миллиардов кубометров, миллионами гектаров земель, потерянных для сельского хозяйства и миллиардами тонн мусора.

Между тем, отходы по всеобщему признанию – это перспективная сырьевая база страны, развитие которой важно даже для богатой природными ресурсами России.

Одним из основных показателей, определяющих эффективность системы обращения с разнофазными (твёрдыми, жидкими, газообразными) отходами, является степень их утилизации. Наиболее перспективными вторичными сырьевыми источниками являются, очевидно, мусорные свалки и полигоны. Разработанные процессы первичной сортировки ТБО, а также ручного или механизированного разделения на предприятиях по их переработке позволяют выделить такие ценные компоненты отходов, как чёрный и цветной металлы, полимеры, стекло, и превратить основную массу ТБО в органическое удобрение, тепловую энергию, строительные материалы. Уже на сегодняшнем уровне технологии утилизации имеется возможность практического использования более 70 % бытовых отходов [17].

Проблема избавления от отходов хозяйственной деятельности в последние годы приняла вселенские масштабы, включая околоземное космическое пространство. Её острота и актуальность увеличивается для каждой цивилизованной страны в том числе для России.

В нашей стране эта деятельность регулируется государственной экологической экспертизой, нормированием воздействий на окружающую природную среду, государственным экологическим контролем [3]. Данные о масштабах отходов, попадающих в природные среды, представляются в периодических изданиях в виде обзоров и ежегодников состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации [8-14], а также в форме федерального статистического наблюдения N 2-ТП (отходы) [30]. Согласно этому документу "Сведения об образовании, использовании, обезвреживании, транспортировании и размещении отходов производства и потребления" предоставляют юридические лица, индивидуальные предприниматели, осуществляющие деятельность по обращению с отходами производства и потребления. Заполненные формы предоставляются респондентами в территориальные органы Росприроднадзора по месту своего нахождения, где подлежат учёту.

В настоящем обзоре весьма разрозненные официальные данные об российских отходах по возможности систематизированы, проведён анализ тенденций изменения их массовых и объёмных характеристик в начале XXI-го века. Кроме того, обсуждаются тенденции переработки и вторичного использования отходов в РФ, рассмотрена возможность предсказания ожидаемых изменений производства российских общих отходов.

В процессе освоения околоземного космического пространства появились отходы новой категории, связанные с возникновением на орбитах вышедших из строя летательных аппаратов, вспомогательных по прямому назначению. Эти объекты являются орбитальными устройств и механизмов, которые не могут быть повторно использованы отходами. Они могут быть использованы в качестве сырья [24].

Подробно эта тема обсуждается в нашей книге [4]. Доступные литературные данные о динамике орбитальных отходов и мусора в околоземном космическом пространстве приведены в разделе 5 настоящего обзора. Увеличение количества орбитальных отходов и мусора является серьёзной угрозой развития человечества.

Надо отметить, что серьёзную опасность для биосферы, кроме того, представляет целая группа отходов, о которых отсутствует упоминание в официальных отчётных документах. Правовое регулирование обращения с этими отходами сегодня отсутствует.

Необходимо отметить, что приведённые в обзоре данные не могут претендовать на полноту и точность из-за информационной закрытости некоторых ведомств и территорий.

Кроме того, в открытом доступе отсутствуют данные о некоторых категориях и группах отходов. Это отходы военной деятельности, а также медицинские и биологические отходы. Их доля в общей «мусорной корзине» страны весьма заметна, а потенциальные угрозы здоровью населения требуют повышенного внимания.

1. Классификация общих отходов

Понятие отходов

Понятие отходов – собирательный термин, используемый [1] для обозначения отходов производства и потребления общества. Это:

а) остатки при переработке и обогащении сырья, не использованные в производстве материалы, побочные продукты, или

б) – уже использованные и потерявшие потребительские качества готовые изделия или продукты.

Неполная схема традиционно применяемой классификации всего многообразия отходов человеческой деятельности приведена ниже. Возможны и смешанные классификации, например, по источнику и составу и т. п. (см. cхему 1).

Заметим, что в приведённом выше определении, как и во множестве других, ничего не сказано о вовлечённых в человеческую деятельность телах некогда живых, а затем погибших или умерщвлённых живых организмов или их фрагментов – биологических отходах.

Ничего не говорится о биологических отходах и в справочном издании Реймерса Н.Ф. Отходы в словаре Реймерса Н.Ф. определяются как – «непригодное для производства данной продукции невостребованное сырьё, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества (твёрдые, жидкие и газообразные) и энергия, не подвергающиеся утилизации в данном производстве …» [35].

Схема 1. Возможные классификации отходов по признакам, свойствам, качествам или параметрам

Между тем, так называемые биологические отходы – в экскретологии [2,5,38] отбросы– составляют заметную долю в общем массовом балансе отходов. Биологические отходы – это отходы от животноводческих хозяйств, а также научно-исследовательских институтов и различных лабораторий. Также источниками биологических отходов являются различные ветеринарии, медицинские и правоохранительные учреждения. Биологические отходы потенциально крайне опасны для человека и природы в целом. Этот вопрос подробно обсуждается в Приложении нашей книги.

Для того, чтобы включить биологическую составляющую в понятие отходов нужно приведённое в начале этого раздела определение добавить ещё один пункт. Такая редакция выполнена в пункте 3 приведённой ниже сноске *) Схемы 2. При этом отходы называются общими отходами, а их классификация производится по степени востребованности обществом.

Схема 2. Подразделение общих отходов по признаку их востребованности обществом

*) – 1) непригодное для производства данной продукции невостребованное сырьё, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества (твёрдые, жидкие, газообразные) и энергия, не подвергающиеся утилизации в данном производстве;

2) произведённые человеком вещества, тела, продукты, потерявшие потребительские свойства, не пригодные для использования по прямому назначению, от которых их владелец избавляется доступными способами;

3) биологические – в том числе и медицинские отходы (биологическая часть мусорных экскретов), представляющие собой тела или фрагменты тел некогда живых организмов и другие отбросы;

**) – готовые изделия, продукты, товары, механизмы, обладающие потребительскими свойствами, от которых их владельцы или распорядители избавляются по своему усмотрению или директивно (по приказу).

В литературе, освещающей вопросы образования и использования отходов, часто употребляются термины «вторичные материальные ресурсы», «вторичное сырьё», «утильсырьё». Под этими понятиями-синонимами подразумеваются все используемые на данном этапе развития науки и техники отходы производства и отходы потребления.

Резюмируя вышесказанное, можно сказать, что отходами производства является всё то, что образуется в процессе производства или после завершения его цикла, кроме продуктов в виде энергии или веществ – предметов производства. К отходам производства относятся остатки многокомпонентного природного сырья после извлечения из него целевого продукта. К отходам производства должны быть отнесены вещества и продукты, содержащиеся в отходящих технологических газах (дымовые) или в сточных водах предприятий, использующих воду в технологических процессах. Эти газообразные и жидкие выбросы и сбросы обычно рассматриваются в рамках экологических проблем загрязнения атмосферного воздуха и водного бассейна Земли и их охраны.

Схема 3. Подразделение невостребованных отходов по фазовому составу их вещества

При изучении процессов загрязнения отходами природных сред целесообразно [2,5] всё неисчерпаемое многообразие отходов по характеру их использования обществом условно свести к двум (см. схему 2 и схему 3) – востребованным и невостребованным.

Востребованные отходы используются в качестве сырья для других производств, невостребованные – удаляются, уничтожаются или отправляются на свалки или мусорные полигоны. Всё многообразие невостребованных отходов условно подразделяется на мусорные и квазимусорные экскреты. Их определения приведены выше в сноске к cхеме 2.

Подразделение невостребованных отходов на категории мусорных и квазимусорных экскретов [2] позволяет выделить и привлечь внимание общества к стремительно возрастающему количеству готовых товаров – работоспособных и функционально исправных изделий и механизмов, а также продуктов питания, отправляемых на свалки или уничтожаемых другими способами. Подробно эта тема обсуждается в наших работах [2, 5].

Мусорные экскреты, являющиеся обобщёнными отходами, могут быть определены как разнофазные (твёрдые, жидкие,

газообразные) побочные продукты производственных процессов и потерявшие потребительские свойства изделия и вещества, от которых их владельцы освобождаются доступными средствами. Такое разделение отходов человеческой деятельности получило наибольшее распространение в настоящее время. Выше приведена Схема 3 разделения общих отходов на отдельные группы в зависимости от фазового состояния их вещества.

В периодических изданиях [8-14] отмечается, что рост количества отходов в России за последнее десятилетие превысил темпы роста промышленного производства. Ежегодно в стране образуются миллиарды тонн отходов, из них около половины вывозятся в места временного захоронения в качестве мусора – в основном пластикового.

В структуре образующихся к началу XXI века полимерных отходов 34 % составляли отходы из полиэтилена, 20,4 % – из ПЭТФ, 17 %-из ламинированной бумаги, 13,6 % – из ПВХ, 7,6 %– из полистирола, 7,4 % – из полипропилена. Наибольшим уровнем сбора и переработки характеризуются отходы из полиэтилена – 20 %, отходы полистирола перерабатываются на 12 %, ПВХ – на 10 %, полипропилена – на 17 %, ПТЭФ – на 12 %. Отходы из ламинированной бумаги практически не собираются и не перерабатываются.

К важнейшим промышленным отходам также добавляются огромные количества отходов бумажной индустрии (обрезки и поврежденные бумажные рулоны), органические отходы (деревянные обрезки и опилки, органический шлам, осадки), отходы производства сахара и т. д.

Не следует также забывать огромные количества коммунальных и бытовых отходов, которые генерируются каждый день и всё ещё содержат ценные материалы. Однако все эти вышеперечисленные отходы часто либо не утилизируются, либо их просто невозможно утилизировать, и они в качестве мусора отправляются на сжигание или на свалку.