Термические методы очистки и обезвреживания сточных вод

Термическими методами обезвреживаются сточные воды, содержащие минеральные соли кальция, магния, натрия и др., а также органические вещества. Такие сточные воды могут быть обезврежены концентрированием сточных вод с последующим выделением растворенных веществ; окислением органических веществ в присутствии катализатора; жидкофазным окислением органических веществ; огневым обезвреживанием.

15. Боевые токсические химические вещества. Классификация отравляющих веществ

Боевые отравляющие вещества́ (ОВ) — токсичные химические соединения, предназначенные для поражения живой силы противника. Боевые отравляющие вещества являются основным поражающим элементом химического оружия.

ОВ могут воздействовать на организм через органы дыхания, кожные покровы и пищеварительный тракт. Боевые свойства (боевая эффективность) ОВ определяются их токсичностью (обусловленной способностью ингибировать ферменты или взаимодействовать с рецепторами), физико-химическими свойствами (летучесть, растворимость, устойчивость к гидролизу и т. д.), способностью проникать через биобарьеры теплокровных и преодолевать средства защиты.

В комплекс мероприятий по защите от ОВ входят их индикация или обнаружение, дегазация, дезинфекция, а также использование средств индивидуальной защиты (противогазы, изолирующие дыхательные аппараты, плащи, костюмы из прорезиненной ткани, антидоты, защитные кремы) и коллективной химической защиты.

Наиболее распространены тактические и физиологические классификации ОВ.

Тактическая классификация

• По упругости насыщенных паров (летучесть) на:

1. нестойкие (фосген, синильная кислота);

2. стойкие (иприт, люизит, VX);

3. ядовитодымные (адамсит, хлорацетофенон).

• По характеру воздействия на живую силу на:

1. смертельные (зарин, иприт);

2. временно выводящий личный состав из строя (хлорацетофенон, хинуклидил-3-бензилат);

3. раздражающие: (адамсит, CS, CR, хлорацетофенон);

4. учебные: (хлорпикрин);

• По быстроте наступления поражающего действия:

1. быстродействующие — не имеют периода скрытого действия (зарин, зоман, VX, AC, CH, CS, CR);

2. медленно действующие — обладают периодом скрытого действия (иприт, фосген, BZ, люизит, адамсит);

Физиологическая классификация

Согласно физиологической классификации подразделяют на:

1. нервно-паралитические ОВ (фосфорорганические соединения): зарин, зоман, табун, VX;

2. общеядовитые ОВ: синильная кислота; хлорциан;

3. кожно-нарывные ОВ: иприт, азотистый иприт, люизит;

4. ОВ, раздражающие верхние дыхательные пути или стерниты: адамсит, дифенилхлорарсин, дифенилцианарсин;

5. удушающие ОВ: фосген, дифосген;

6. раздражающие оболочку глаз ОВ или лакриматоры: хлорпикрин, хлорацетофенон, дибензоксазепин, хлорбензальмалондинитрил, бромбензилцианид;

7. психохимические ОВ: хинуклидил-3-бензилат, BZ.

16. Действие на окружающую среду диоксинов и тяжелых металлов.

Диоксин – один из самых токсичных техногенных веществ. Известно, что около 90% диоксинов поступают в организм человека с животной пищей.

В обычных условиях это химически инертное соединение, не разрушаемое кислотами и щелочами, мало растворимое в воде и большинстве органических растворителей, но обладающее высокой липофильностью. Период полураспада его в почве условно принято считать как превышающий 10 лет. Эффективное термическое разложение происходит лишь при 1200-1400° С.

Источниками поступления диоксинов в окружающую среду служат многочисленные промышленные технологии с использованием галогенов, а также пиролитические процессы при переработке промышленных и бытовых отходов, выхлопы двигателей внутреннего сгорания, тепловых электростанций, пожары и др. Последствия сжигания стерни, неубранных культур, остатки соломы, сена на полях, обработанных гербицидами, также – источники поступления диоксина. Диоксины накапливаются в почве и донных осадках, длительно в них оставаясь, что приводит к загрязнению значительных территорий (Порядин А.Ф., 1997; Иванов А.В. с соавт., 2013).

Исключительную опасность при этом представляют аварии на промышленных предприятиях, сопровождающиеся пожарами, взрывами и утечкой химических продуктов.

В окружающей среде диоксины образуют прочные комплексы со многими органическими и неорганическими соединениями, легко сорбируются на пылевых частицах и поглощаются растениями, практически не изменяя своей биологической активности. Из почвы комплексы выдуваются ветром, вымываются дождями и способны перемещаться на значительные расстояния от мест поступления в окружающую среду. В водоемах диоксины первоначально локализуются в донных отложениях и частично поглощаются зоопланктоном, который открывает цепь биопереноса. Почва является основным местом их депонирования. Нефть, нефтепродукты, органические растворители, присутствующие в отходах совместно с диоксинами и диоксиноподобными соединениями существенно увеличивают поглощаемость ядов почвой, способствуя проникновению в грунтовые воды на глубину до 6-20 м. Учитывая исключительную стойкость и биологическую активность, диоксины могут быть причиной долговременного, глобального загрязнения биосферы.

При хроническом поступлении в организм проявляет себя как сверхкумулятивный токсический агент. Диоксину присуща как материальная, так и функциональная кумуляция, выражающаяся в нарастании токсических эффектов при повторных поступлениях яда.

Результаты многих исследований людей и животных, соприкасающихся с 2,3,7,8-ТХДД, свидетельствуют об угнетении гуморального и снижении реакций клеточного иммунитета.

Ниже сформулированы семь основных мероприятий, которые должны предшествовать ликвидации основных источников диоксинов:

- разработка и утверждение законодательных актов, дающих гарантию того, что вся информация, касающаяся диоксинового загрязнения, будет открыта и общедоступна;

-оптимизация и стандартизация стратегии отбора проб, методики анализа и интерпретации данных до проведения исследований;

-разработка на основе наилучших доступных технологий современных систем очистки, способных свести до минимума уровень диоксинов, выбрасываемых предприятиями в окружающую среду;

-внедрение способов уничтожения и утилизации диоксиносодержащих отходов, исключающие переход диоксинов в окружающую среду;

-составление полного перечня всех технологий и веществ, при производстве, использовании и переработке которых образуются диоксины. Особое внимание следует уделить тем технологиям и продуктам, которые связаны с поступлением в окружающую среду значительного количества диоксинов;

-установление полного контроля за сбросами и выбросами диоксинов и диоксиноподобных веществ, проникающих в окружающую сред;

-проведение мероприятий по мониторингу всех санкционированных полигонов для депонирования ТБО на предмет их самовозгорания, разработка и внедрение программы их поэтапной рекультивации (ликвидации), как основного источника распространения диоксинов и фуранов вокруг селитебной зоны поселков и городов в РФ.

К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов с плотностью более 8 г/см3 – больше чем у железа. Число же опасных загрязнителей, если учитывать токсичность, стойкость и способность накапливаться во внешней среде, а также масштабы распространения указанных металлов, значительно меньше.

Тяжелыми металлами являются хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, молибден, кадмий, олово, сурьма, теллур, вольфрам, ртуть, таллий, свинец, висмут.  Любые элементы и их соединения могут стать токсичными для живых организмов при определенной концентрации и условиях окружающей среды.

Источники поступления тяжёлых металлов в окружающую среду.

Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства). Часть техногенных выбросов, поступающих в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение.

Другая часть поступает в бессточные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются и становятся источником вторичного загрязнения, т.е. образования опасных загрязнений в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно в среде (например, образование из нетоксичных веществ ядовитого газа фосгена).

Тяжелые металлы накапливаются в почве, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции - выдувании почв.

Период полуудаления или удаления половины от начальной концентрации составляет продолжительное время: для цинка - от 70 до 510 лет, для кадмия - от 13 до 110 лет, для меди - от 310 до 1500 лет и для свинца - от 740 до 5900 лет.

В гумусовой части почвы происходит первичная трансформация попавших в нее соединений.

Тяжелые металлы обладают высокой способностью к многообразным химическим, физико-химическим и биологическим реакциям. Многие из них имеют переменную валентность и участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Тяжелые металлы и их соединения, как и другие химические соединения, способны перемещаться и перераспределяться в средах жизни, т.е. мигрировать.

Миграция соединений тяжелых металлов происходит в значительной степени в виде органо-минеральной составляющей. Часть органических соединений, с которыми связываются металлы, представлена продуктами микробиологической деятельности. Ртуть характеризуется способностью аккумулироваться в звеньях "пищевой цепи" (об этом шла речь ранее). Микроорганизмы почвы могут давать устойчивые к ртути популяции, которые превращают металлическую ртуть в токсические для высших организмов вещества. Некоторые водоросли, грибы и бактерии способны аккумулировать ртуть в клетках.

Ртуть, свинец, кадмий входят в общий перечень наиболее важных загрязняющих веществ окружающей среды, согласованный странами, входящими в ООН. Остановимся подробнее на этих веществах.

Токсичность ионов металлов.

Токсическое действие ионов металлов на живые организмы связано с протеканием следующих процессов: вытеснением токсичным ионом необходимого металла из биокомплекса, связыванием с макромолекулами и нарушением их биологической функции; сшиванием биомолекул в агрегаты, вредные для организмы, разрушением биологически активных межмолекулярных структур (например, разрушение четвертичной структуры ферментов и других белков); нарушением в спаривании нуклеотидных оснований – и с ошибками в белковом синтезе.