Воздействие предприятий по переработке железных руд на состояние окружающей среды

Содержание
Введение 3
1. Характеристика металлургической отрасли как отдельного вида народного хозяйства 4
2. Основные загрязняющие вещества как побочные продукты металлургической отрасли 8
3. Мероприятия по снижению воздействия металлургических предприятий на окружающую среду 17
4. Современная оценка влияния металлургии на окружающую среду 20
Заключение 24
Список использованной литературы 26

Введение
Металлургический комплекс является важной составляющей народного хозяйства и базовой отраслью для других видов промышленности. Производство стали и чугуна делает возможным существование таких отраслей как машиностроение, строительство и ряд других важных сфер производства. Однако при всех своих преимуществах данная отрасль имеет весомый минус, требующий разрешения – низкая экологичность.
Под пагубное влияние отрасли попадает состояние атмосферы, гидросферы, почвы, флоры, фауны, а также здоровья населения. Огромное количество негативных веществ, выделяемые при производстве, попадают в окружающую среду, отравляя ее саму и ее обитателей. Однако пагубное влияние отрасли можно существенно сократить при разумной подходе к производству. Именно поэтому выбранная тема является высоко актуальной в настоящее время.
Целью данной работы является анализ воздействия предприятий по переработке железных руд на состояние окружающей среды.
Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:
- сформулировать характеристику металлургической отрасли как отдельного вида народного хозяйства;
- выделить основные загрязняющие вещества как побочные продукты металлургической отрасли;
- определить мероприятия по снижению воздействия металлургических предприятий на окружающую среду;
- сформулировать современная оценка влияния металлургии на окружающую среду.
Данная работа разделена на четыре пункта. Для написания данной работы использована научная литература, в том числе научные статьи в периодике за последние пять лет.
1. Характеристика металлургической отрасли как отдельного вида народного хозяйства
Предприятия по переработке различных видов руд формируют собой металлургический комплекс. В данное понятие включают несколько сфер отраслей, начиная от стадии добычи руды, заканчивая изготовлением готовых металлургических изделий. По классификации используемой руды выделяют цветную и черную металлургию. Несмотря на разнообразие металлургических отраслей, все они имеют ряд схожих черт. Обозначим основные из них [7, C. 90]:
- высокий уровень концентрации производства (большой масштаб предприятий);
- высокий уровень комбинирования производства (как уже указывалось ранее, процесс металлургического производства включает в себя несколько стадий, которые экономически целесообразно осуществлять в одном месте, то есть в рамках одного предприятия; более того, в случае с цветными рудами возможно производство одновременно несколько видов металлов либо их сплавов);
- высокая степень монополизации отрасли (металлургия – достаточно капиталоемкое и дорогостоящее производство, поэтому новые производители выходят на рынок крайне редко);
- высокая материалоемкость (для примера, для производства 1 т стали необходимо израсходовать более 7 т сырья и топлива; для некоторых видов металлов данные показатели еще выше);
- высокие показатели выбросов негативных веществ в окружающую среду.
Рассмотрим подробнее особенности черной и цветной металлургии.
К отрасли черной металлургии принято относить деятельность по добыче и подготовке сырья, топлива, вспомогательных материалов для производства, плавка руды, а также выпуск проката с изделиями, в том числе и для дальнейшего передела. От состояния данной отрасли в народном хозяйстве зависит состояния машиностроения и строительства (около 1/3 от объема продукции черной металлургии идет на машиностроение, чуть меньше – в сферу строительства).
В состав черной металлургии включаются следующие отрасли [7, C. 91]:
- добыча и обогащение рудного сырья для черной металлургии;
- добыча и обогащение нерудного сырья для черной металлургии;
- производство черных металлов;
- производство стальных и чугунных труб;
- коксохимическая промышленность (производство кокса и коксового газа);
- вторичная обработка черных металлов (разделка лома и отходов черных металлов).
К черным металлам относят те виды металлов, для изготовления которых используется железная руда. Наиболее распространенными среди них является чугун и сталь, а также ферросплавы. Современная металлургия занимает преимущественно производством черных металлов, которые имеют широкую сферу бытового применения.  Таким образом, черная металлургия является базовой для многих других отраслей экономики.
Металлургический цикл в черной металлургии состоит из следующих компонентов [7, C. 91]:
- чугунно-доменное производство;
- производство стали, в том числе мартеновское, кислородноконвертерное и электросталеплавильное производство, а также непрерывная разливка;
- производство проката.
Также в черной металлургии принято выделять предприятия полного цикла и малого цикла («малое производство») К первой группе относятся те предприятия, которые выпускают чугун, углеродистую сталь и прокат. «Малая металлургия», в свою очередь, включает в себя выпуск стали и проката на машиностроительных заводах, то есть данные виды производств исключают производства чугуна.
В отличие от черной металлургии цветная металлургия является одной из отраслей металлургической промышленности, которая занимается добычей недр, их обогащением и дальнейшей обработкой руд цветных и благородных металлов.
Среди особенностей отрасли цветной металлургии следует обозначить [7, C.92]:
- самая высокая материалоемкость среди других видов металлургических производств (при переработке цветной руды доля в ней ценных компонентов редко превышает 2%, остальное является отходами производства);
- высокие показатели потребления тепла и энергии (особенно высокий расход энергии необходим для производства свинца, меди, никеля и кобальта);
- отрасль цветной металлургии требует большой процент высококвалифицированного труда, который сложно заменить автоматизированными процессами;
- основное количество предприятий цветной металлургии занимаются переработкой полиметаллических руд, а не специализируются отдельным видом металла;
- предприятия цветной металлургии принято располагать по географическому принципу в непосредственной близости месторождения полезных ископаемых;
- деятельность предприятий цветной металлургии связана с большим количеством выбросов загрязняющих веществ.
Отрасль цветной металлургии состоит из следующих стадий: добыча рудного сырья, его обогащение, металлургический передел, а также дальнейшая переработка полученного металла. Прохождение сырья по всем перечисленным этапам составляет полный производственный цикл.
В производстве цветной металлургии принято выделять 13 отраслей [7, C. 92]:
1) алюминиевая отрасль (для производства требуется высококачественное сырье, при этом основу составляют бокситы);
2) медная отрасль (сырьем для производства является медный колчедан, который располагается на территориях Урала и в Восточной Сибири);
3) свинцово-цинковая отрасль (для ее производства добываются полиметаллические руды, которые в России залегают на территории Кузбасса, Северного Кавказа, Дальневосточного Приморья и Забайкалья);
4) никель-кобальтовая отрасль (в рамках данной отрасли ведется добыча и обогащение руд для дальнейшего производства кобальта и никеля, а также драгоценных металлов, меди, ряда строительных материалов и некоторой химической продукции);
5) золотодобывающая отрасль (добыча сырья для производства базируется на золотосодержащих рудах и песках, а целью отрасли является производство драгоценных металлов и сплавов);
6) титаномагниевая отрасль (данная отрасль занимается производством титана, магния и прочих производных);
7) оловянная отрасль (занимается добычей сырья и его дальнейшим обогащением с целью производства олова);
8) вольфрамомолибденовая отрасль (базируется на добыче и дальнейшем обогащении вольфрамомолибденовых руд, их концентратов и производной продукции);
9) сурьмяно-ртутная отрасль (конечным продуктом отрасли является ртуть, сурьма и производная от них продукция);
10) промышленность по обработке цветных металлов (в данной отрасли создается прокат всех типов, труб из цветного металла и сплава);
11) промышленность по переработке вторичных цветных металлов (деятельность предприятий заключается в сборе, переработке и изготовлении цветного металла из лома и различных отходов);
12) электродная отрасль (готовой продукцией отрасли является. электродная продукция из угля или графита);
13) промышленность по изготовлению жаропрочных, твердых и тугоплавких металлов.
Рассмотрим чуть подробнее стадии технологического цикла цветной металлургии.
На первом этапе происходит добыча производственного сырья. Как правило, разработкой месторождений занимается иная смежная отрасль – добывающая промышленность. Недра земли обогащены многими видами полезных ископаемых, поэтому месторождения нередко бывают комплексными, то есть содержат несколько видов полезных руд и иных материалов.
На втором этапе идет подготовка сырья к его дальнейшей промышленной переработке. Здесь основным процессом является обогащение для дальнейшего изготовления концентрата. В рамках обогащения происходит дробление породы и ее дальнейшее разделение на пустую породу (отбросы) и ценную составляющую. Для дальнейшего производства металла используется именно полученный в рамках обогащения концентрат.
Следующим этапом является металлургический передел. В рамках данного процесса осуществляется такая обработка сырья, при которой на выходе формируется полуфабрикат. В рамках металлургического передела возможно изменение химического состава сырья, его физических и химических свойств, агрегатного состояния и формы. В рамках металлургического передела возможно осуществление плавки, разливки и дальнейшего обжатия с целью создания проката.
Помимо работы с ценными компонентами, осуществляется и дальнейшая обработка полученных в ходе обогащения сопутствующих отходов. Полученный шлак может служить полуфабрикатом для других видов промышленности, в том числе для химической промышленности, производства строительных материалов и иных целей. Вредные и бесполезные отходы утилизируются по специально предусмотренным технологиям.
Предприятия как черной, так и цветной металлургии являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды и разрушающей эксплуатации природы. Особый урон окружающей среде в отрасли металлургии наносят техногенные выбросы в атмосферу и сточные воды. Особое внимание стоит уделять утилизации и складированию отходов, поскольку неправильное осуществление данных процессов приводит к попаданию отравляющих и загрязняющих веществ в сточные воды и почву. Современной задачей перед металлургией является совершенствование технологических процессов в целях снижения уровня негативного воздействия на окружающую среду.
2. Основные загрязняющие вещества как побочные продукты металлургической отрасли
Выброс негативных веществ в окружающую среду для металлургии – процесс непрерывный, именно поэтому происходит не только постоянное загрязнение металлургическими выбросами, но и их аккумуляция в почвенных покровах и сточных водах. Основной удар приходится на территории, непосредственно прилегающие к металлургическим предприятиям, однако в случае с атмосферой и водами распространение загрязняющих веществ имеет более широкий ареол распространения. Конкретные масштабы негативного воздействия на окружающую среду предприятий металлургической отрасли зависят от специализации предприятия, и, как следствие, состава и объемов техногенных металлургических выбросов, а также от вида природной зоны, где производство сосредоточено. Важно также понимать, что металлургическое загрязнение оказывает негативное воздействие не только на состояние природных объектов и окружающей среды, но также на окружающую флору и фауну, включая жизнь и здоровье человека. Особенно опасен для здоровья загрязненный металлургией воздух, из которого отравляющие вещества и тяжелые металлы поступают в организм.
Среди основных экологических проблем, причинами которых является металлургическая промышленность, следует выделить [4, C. 264]:
1) выброс загрязняющих веществ и твердых взвесей в атмосферы;
2) поступление загрязняющих веществ и отходов в гидросферу, в том числе в поверхностные и подземные воды;
3) ошибки в утилизации вредных веществ и различных твердых отходов;
4) деградация почвенного покрова при образовании карьеров, отвалов и иного техногенного воздействия на ландшафт;
5) образование техногенных геохимических аномалий;
6) негативное воздействие на окружающую флору и фауну;
7) негативное воздействие отходов и загрязняющих веществ на здоровье человека (в качестве побочных продуктов на металлургических мероприятиях образуются газы, шламы, шлаки и пыль; ряд тяжелых металлов имеет свойство накапливаться в организме; большинство вредных веществ в металлургии относится ко 2-му класса опасности, но также есть и самые вредные вещества 1 класса: оксиды серы, азота, углерода, ртуть, и другое).
Как уже указывалось ранее, самой глобальной проблемой металлургии является выброс большого количества загрязняющих веществ в окружающую среду. Так, при обработке железных руд на предприятиях в качестве побочных продуктов вырабатываются такие неблагоприятные для окружающей среды газы, как SO2, NO2 и NO, которые в сочетании с углекислым газом способны вызывать парниковый эффект и кислотные дожди. Данные же вещества способны окислять почву, однако в случае с черной металлургией этого не происходит. Дело в том, что вместе с данными элементами в результате деятельности металлургических предприятий в почву поступают в значительном количестве карбонаты кальция и магния, которые вступают в реакцию с кислотными газами и нейтрализуют их кислотность. Однако в случае с цветной металлургией ситуация выглядит плачевнее, поскольку загрязнению подвергается не только воздух, но и почва.
Подавляющую долю негативных выбросов в атмосферу со стороны металлургии составляют оксиды углерод. По текущим оценкам, их доля в общем объеме выбросов составляет около 80 %. Следующими по масштабу урона идут оксиды серы, а на третьем месте следует расположить оксиды азота. Не меньше последних по объему являются загрязнения твердыми выбросами пылевых частиц, в первую очередь тяжелыми металлами. Здесь следует особенно обозначить свинец, кадмий и ртуть.
Также весомое отрицательное воздействие на окружающую среду связано со складированием отходов металлургического производства, а также сбросы отработанных технологических вод в поверхностные источники. В результате происходит аккумулирование вредных веществ в окружающей среде, а также защелачивание почв в результате постоянного поступления карбонатов кальция и магния.
Масштабы негативного воздействия на окружающую среду в результате работы металлургических предприятий зависит от ряда факторов [2, C. 118]:
- особенности используемых на предприятии технологий;
- экологическая политика предприятий в области металлургии,
- качество и количество используемого в производстве сырья;
- объем и структурный состав выбросов, твердых отходов и газообразных побочных продуктов;
- географическое расположение производства (данный фактор может повлиять на особенности циркуляции атмосферы, на рассеивание загрязнений в окружающей среде и степень разрушения ландшафта).
Основные источники загрязнения атмосферы в металлургической промышленности зависят от технологического процесса. Таким образом, в результате первичного обогащении руды в целях повышения концентрации полезного компонента образуется большой объем отвалов пустых пород. Они теряют связующие компоненты, в том числе растительность, таким образом, превращаются в пылевую взвесь, которая легко поднимается в отрытый воздух в результате естественных процессов ветровой эрозии. На технологической стадии переработки уже очищенной руды и дальнейшего изготовления из нее готовых изделий основными источниками загрязнения атмосферы является специализированная техника, в том числе агломерационные машины, устройства для обжига окатышей, дробильно-размольное оборудование, а также оборудованные участки отгрузки, погрузки и пересыпки материалов. «Грязными» производственными подразделениями предприятий черной металлургии также являются доменные, мартеновские и сталеплавильные печей, установки непрерывной разливки стали, травильные отделения, а также ваграночные печи чугунолитейных цехов.
Помимо предприятий, задействованных в процессе производства чугуна и стали, крупными источниками загрязнения являются предприятия, на которых осуществляется сжигание углеводородного топлива. Данный вид технологического процесса характеризуется крупными объемами выброса полиароматических углеводородов, гексахлорбензола, оксидов серы и оксидов азота. Также отметим, что для первичной обработке железной руды используются термические процессы, в результате которых в атмосферу поступает существенное количество диоксинов и фуранов. Однако же основной процент загрязнений (около 80%), выделяемых в атмосферу металлургической промышленностью, приходится на прокатное производство (данный процесс также принято называть огневой зачисткой металла). В результате данного процесса в атмосферу поступают частицы окалины металла, кислотные масляные аэрозоли, угарный газ, сернистый газ и ряд других отравляющих химических веществ [1, C. 89].
В современной промышленной практике используется ряд методологий и инструментов, позволяющих снизить степень негативного воздействия на окружающую среду, и в том числе – на атмосферу. Так, в целях очистки газов прокатного производства производственные цеха оснащаются мокрые скрубберами и вмонтированными каплеуловителями. В зарубежных странах особое распространение получили мокрые горизонтальные электрофильтры. В целях нейтрализации окалины металлов с поверхности горячекатанной полосы нередко используется серная или соляная кислота, способная устранить окалину в результате химической реакции. Поэтому, несмотря на то, что указанные кислоты сами являются источником загрязнения для атмосферы, их возможно использовать для нейтрализации воздействия других химических загрязняющих элементов. Однако нередко остаточное содержание данных кислот в отработанном воздухе остается на высоком уровне. Поэтому для очистки воздуха от данных видов выбросов в производстве используются специальные скрубберы с пылеуловителями. Принцип их продуктивного действия заключается в использовании известкового раствора, который выступает в качестве нейтрализатора, в результате чего обеспечивает высокую степень очистки (порядка 85%). Другим доступным для промышленности предприятий инструментов нейтрализации кислот являются электрофильтры.
Далее обратимся к характеристике негативного воздействия металлургии на гидросферу. По своему содержанию отрицательное антропогенное воздействие на воды можно условно разделить на загрязнение механическое, химическое и тепловое. Механическое воздействие объясняется попаданием в поверхностные и подземные воды взвесей и частиц, которые не являются отравляющими, однако повышают мутность воды, что негативно отражается на водной флоре и фауне. Химическое загрязнение связано с попаданием в воду веществ, имеющих установленный класс опасности. Тепловое воздействие на воду связано со сливом отработанных технических вод, имеющих температуру выше установленной в экосистеме, в результате чего последняя может выходить из состояния равновесия.
Стоит отметить, что отрасль металлургии – не самая водоемкая отрасль в народном хозяйстве. Согласно текущим российским данным, на долю черной и цветной металлургии приходится не более 3% от общего объема используемой в промышленности воды; процент сброса отработанных технических вод в поверхностные воды экосистемы также крайне низок [2, C. 120]. Вода на предприятиях металлургической промышленности используется в основном для вспомогательных целей. Основной объем воды применяется для охлаждения конструктивных элементов специализированного оборудования и задействованных в производственном процессе механизмов. В результате этого вода практически не принимает в себя какие-либо загрязняющие вещества, однако существенно нагревается. Однако определенная доля используемой воды вступает в контакт непосредственно с загрязняющими веществами. В таком случае помимо теплового загрязнения, вода подвергается и химическому загрязнению. По техническим стандартам отрасли, вода, которая используется для охлаждения оборудования, должна быть организована в систему оборотного водоснабжения. Перед тем, как техническая вода отправляется в поверхностные воды, она должна быть предварительно очищена и охлаждена до уровня допустимой температуры. Однако современная российская статистика анализа сточных вод несколько пугает. Согласно результатам исследований, около 85 % вод, сбрасываемых промышленностью в водоемы, являются недостаточно очищенными. Среди вредных химических элементов и прочих загрязняющих веществ особенно часто встречаются взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, соединения железа и ряда иных тяжелых металлов. Иными словами, загрязняющие вещества, попадающие в гидросферу, в целом повторяют тот список негативных веществ, загрязняющих атмосферу. В этом списке возможно указать железосодержащие шламы, шлаки, золу твердые взвеси в виде суспензий, а также различные смолы, масла, цианиды, роданиды, фенолы, аммиак, нитраты и нитриты.
Загрязнению со стороны металлургических предприятий подвергаются как поверхностные воды, так и подземные. Однако следует иметь в виду, что загрязнение последних несколько отсрочено по времени, поскольку они отличаются относительно замедленным водным обменом. Опасность загрязненной воды заключается в том, что иногда даже слабо загрязненный водоем таит в себе высокую опасность для живых организмов. Это связано с тем, что многие негативные вещества имеют свойство аккумулироваться в организме, таким образом, отравление организма происходит постепенно. В ряде случаев ухудшение здоровье не всегда удается связать с истинной причиной, заключаемой в качестве потребляемой воды.
Далее рассмотрим воздействие металлургии на состояние почвы и геологический ландшафт. Обработка железной руды на практике сопровождается большим количеством твердых отходов, составляющим так называемую «пустую» породу, отделенную от ценного элемента в результате обогащения. Процесс обогащения, как правило, подразделяется на несколько этапов, однако уже при первичном процессе извлечения из руды полезного компонента в отходы попадает от 40% до 85% массы добытой руды (точный процент зависит от качества руды и технологий, используемых предприятием для первичной обработки). На стадиях дальнейшей обработки компонента к отходам производства добавляется окалина и замасленные шламы вторичных отстойников, а также осадки и растворы травильных отделений прокатных цехов. По объему основную долю отходов составляет окалина. Химически ее состав представлен преимущественно оксидами железа. Масла, которые также указаны в перечне вторичных отходов, являются следствием утечки технических масел из оборудования, задействованного в технологическом процессе. Процент утечки масла также зависит от качества используемого оборудования и технологий, используемых каждым отдельным предприятием. Однако процент содержания масел в шламе обычно составляет не менее 10 % [4, C.264].
Все вышеуказанные отходы при попадании в почву способны вызывать ее деградацию. Негативное воздействие металлургическую промышленность на почву выражаются в следующих процессах [4, C. 265]:
1) девегатация почвенных покровов (под данным процессом понимается потеря почвой растительного покрова, после чего она становится крайне уязвимой к ветряной и водной эрозии);
2) дегумификация почвенных покровов (снижение содержания гумуса и иных плодородных веществ вплоть до полной их потери, что часто является следствием первого процесса - деградации растительного покрова под влиянием загрязняющих веществ металлургии);
3) отчуждение почв из естественных экосистем (иными словами данный процесс называется промышленной эрозией);
4) дефляция почвенного покрова (повышение степени ее уязвимости по отношению к ветряной и водной эрозии, что также в большинстве случаев является следствием девегатации);
5) нарушение водного и кислотного режима почвенного покрова (что в дальнейшем выводит из равновесия экосистему, пагубно влияя на флору и фауну);
6) загрязнение и химическое отравление почвенного покрова (чаще всего отравляющие вещества приходят в почву из атмосферы, в результате осаждения паров, аэрозолей, пыли либо растворенных в осадках вредных соединений на поверхность почвы).
Отдельно рассмотрим основные направления негативного воздействия на здоровье человека. Данный риск для здоровья человека возникает почти на всех стадиях технологического производственного цикла металлургии, в том числе при процессах добычи, транспортировки, переработки сырья, а также при литейном производстве и обработке металла непосредственно для рабочей силы, задействованной в металлургической промышленности. Многие процессы, в том числе работы по добыче сырья, дуговая сварка, дробление руд и подготовка готовых металлов, последующая полировка сырья и его обработка, удаление возникшей накипи в паровом котле и ряд иных технологических процессов связаны с высокой вероятностью попадания пыли, тяжелых взвесей и испарений в дыхательные пути. Попадающие в организм вещества могут не только отравлять человека, но также способны вызывать раздражение дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта. Нередко данное негативное воздействие вытекает в хронические профессиональные болезни. Кроме того, присутствующий в промышленной пыли оксид железа может оказывать канцерогенное воздействие, в особенности при совместном действии с другими канцерогенными веществами. Таким образом, производство черной и цветной металлургии являются технологическими процессами, связанными с канцерогенной угрозой для человека.
Опасные качества различных соединений железа, которые являются следствием металлургической промышленности, определяются свойствами свободного радикала, в нем присутствующего. Таким образом, арсенаты и арсениты железа ядовиты, как и прочие соединения мышьяка. Особенно токсичен карбонил железа, который при этом способен легко воспламеняться. Вредными для здоровья человека свойствами обладают также некоторые ферросплавы. Можно выделить следующие опасные виды ферросплавов [3, C. 277]:
- ферробор (соединение железа и бора, способное вызывать раздражение носоглотки);
- феррохром (соединение железа и хрома, которое обладает канцерогенным действием);
- ферромарганец (соединение железа и марганца, которое способно вызывать как острое, так и хроническое отравления; более того, его сплавы реагируют с влажной средой, ускоряя процесс отравления и вызывая обезвоживание);
- ферросилиций (соединение железа и кремния, который способен вызывать утолщение альвеолярных стенок, а также отмирание альвеолярных структур);
- феррованадий (соединение железа с несколькими видами металлов, которое может вызывать бронхит и способствовать разрушению легочной ткани).
Помимо опасных веществ, поступающих через органы дыхания (через воздух), следует отметить и ту степень отравления, которую человек получает через загрязненную воду. Как уже упоминалось ранее, многие негативные вещества организм человека способен накапливать, многие из которых он получает именно из воды. Кроме того, повышенная минерализация воды способствует появлению определенных изменений водно-солевого равновесия. Такие нарушения способны выступить неблагоприятным фоном для ряда заболеваний, связанных с нарушением в организме человека водно-солевого обмена. Также при увеличении концентрации солей в организме человека повышается уровень нагрузки на выделительные функции организма и на физиологические регуляторные механизмы поддержания постоянства внутренней среды. В частности, к подобным осложнениям в организме можно отнести усиление фильтрационной и реабсорбционной деятельности почек, происходящей в результате активизации гормональных реакций, связанных с перераспределением хлористого натрия между кровью и внеклеточной жидкостью. Негативное воздействие сульфатов отражаются в первую очередь на желудочно-кишечном тракте, так как они плохо всасываются кишечником. Именно поэтому концентрация сульфатов в воде более чем 1000 мг/л способна привести к нарушению секреторной деятельности желудка, а также процессов всасывания и переваривания пищи.
Двухвалентное и трехвалентное железо, находящееся в питьевой воде, отражается на ее физических свойствах, поскольку придает питьевой воде мутность, желто-бурую окраску и неприятный горьковатый металлический привкус. С точки зрения химического воздействия на организм данные микроэлементы относительно безвредны, однако в высоких концентрациях способны приводить к дерматологическим проблемам, в том числе к сухости, шелушению и зуду кожных покровов, что иногда сопровождается и мелкими высыпаниями. Концентрация железа на уровне 0,3 мг/л считается допустимой, поскольку не влияет ни на вкусовые, ни на химические качества воды.
Марганец - еще один элемент, который попадает в воду при металлургической деятельности. Стоит отметить, что этот элемент не чужд для естественной среды и встречается в форме бикарбонатов и других хорошо растворимых солей в очень небольших количествах. Однако повышение его концентрации в воде делает последнюю токсичной. Избыток марганца может привести к отравлению как легкой, так и средней степени тяжести.
Более опасное вещество, способное попасть в воду при металлургической деятельности – это бериллий. Данный химический элемент является ядом общего действия, который к тому же склонен аккумулироваться в организме. При высокой же концентрации бериллий способен приводить к поражению дыхательной, нервной и сердечно-сосудистой системы человека. Механизм действия данного яда заключается в угнетении некоторых ферментов организма и поражении эритроцитов. Предельно-допустимая концентрация вещества ограничена в пределах 0,0002 мг/л, в рамках данной концентрации ущерб для организма не наблюдается.
Следующее отравляющее вещество – молибден. Оно оказывает угнетающее влияние на активность костной фосфатазы, а также вызывает уменьшение содержания меди в организме, что также приводит к негативным последствиям. При избытке данного элемента в организме животных и человека усиливается образование мочевой кислоты, что приводит у людей к заболеванию так называемой «молибденовой подагрой».
Мышьяк также относится к ядам общего действия и тяжелым металлам, который способен накапливаться в организме. Опасность вещества еще заключается и в том, что он способен изменять свою валентность, при том, что трехвалентный мышьяк является крайне токсичным. Предельно допустимая концентрация мышьяка в питьевой воде установлена на уровне 0,05 мг/л.
Свинец относится к тем микроэлементам, которые по природе являются для человека естественными, однако в повышенных концентрациях вызывают негативные последствия. Также стоит учитывать, что свинец имеет свойство накапливаться почти во всех органах. Свинец может действовать на организм отравляюще, негативно воздействовать на выделительную систему, почки и желудочно-кишечный тракт. О предельно допустимой доле свинца ведутся дискуссии. На данный момент постановлено, что допустимая доза равна 0,0015 мг/кг. Однако на данную тему продолжаются эксперименты, а представители санитарной службы призывают данный уровень сократить до уровня 0,03 мг/л.
Следующее вещество – селен, который относится к числу рассеянных элементов, поэтому концентрация его во внешней среде крайне невелика. Селен характеризуется тем, что обладает политропным действием на организм, поражая преимущественно печень, почек и костный мозг, а также угнетает центральную нервную систему. Токсическое действие данного элемента базируется на блокаде тиоловых групп некоторых биологических веществ, в том числе глютатион и цистеин, необходимый для обмена веществ.
Далее рассмотрим стабильный стронций. Данный элемент широко распространен в природных водах, предельно-допустимая доза которого при этом составляет 0,1-45 мг/л. Высокие концентрации элемента негативно выражаются на минеральном обмене и на ферментативных процессах в костной ткани. В отличие от мышьяка и свинца, стронций не имеет свойства накапливаться в организме. Результаты специализированных исследований его функций и свойств привели к заключению, что длительное употребление питьевой воды, в которой содержание стронция не будет превышать 2,0 мг/л, не приведет ни к каким серьезным изменениям в тканях и органах человека, и не выведет из равновесия его обменные процессы. Именно поэтому данная величина заявлена как норматив предельно-допустимой дозы.
В питьевой воде может также встречаться остаточный алюминий, предельная концентрация которого установлена на уровне 0,5 мг/л. Данный элемент рассматривается как токсичное химическое вещество, действующее на организм угнетающе.
Ртуть, содержащаяся в питьевой воде, имеет широкий спектр биологического действия. Таким образом, предельная концентрация данного вещества установлена на уровне 0,0005 мг/л. Превышение данного показателя приводит в выражению ртутью свойств не только токсичного, но и гонадотоксического, атерогенного и мутагенного вещества. Стоит отметить, что и меньшее содержание ртути нельзя назвать полностью безвредным, однако свойства ртути при такой концентрации выделены слабо. И только концентрация, равная 0,00005 мг/л, не проявляет при исследованиях никаких негативных воздействий на организм.
При анализе концентраций негативных веществ, необходимо рассматривать их не только по отдельности, но и в совокупности. Некоторые микроэлементы взаимно дополняют и даже усиливают друг друга, более того, многие из них имеют схожие свойства воздействия, таким образом, для анализа питьевой воды необходимо суммировать их между собой. Общим правилом санитарных норм в отношении воды является то, что при наличии в воде нескольких микроэлементов (за исключением фтора, нитратов и радиоактивных веществ) сумма их концентраций, выраженная в долях единицы каждого вещества по отдельности, не должна быть более единицы.
3. Мероприятия по снижению воздействия металлургических предприятий на окружающую среду
Основными инструментами снижения воздействия металлургических предприятий на окружающую среду является более эффективная очистка технических вод, сливаемых в поверхностные воды, и снижение атмосферных выбросов предприятий. Предприятия должны стремиться к переходу на использование более экологически чистых технологических процессов. Все вышеуказанные задачи являются основными и ложатся в основу многих современных научно-практических разработок. В настоящее время на федеральном уровне разработана и утверждена «Концепция наилучшей существующей технологии», которая используется как доказательная базы выполнения обязательных требований технических регламентов. Для детализации данной концепции был принят федеральный закон от 27.12.2002 № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а также федеральный закон от 10.01.2002 № 7-