Фев 23 2004

БИОИНДИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ШЛАКА ДНЕПРОПЕТРОВСКОГО МУСОРОСЖИГАТЕЛЬНОГО ЗАВОДА

Опубликовано в 07:18 в категории Сбор и переработка отходов

БИОИНДИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ШЛАКА ДНЕПРОПЕТРОВСКОГО МУСОРОСЖИГАТЕЛЬНОГО ЗАВОДА

        

Горовая А.И., Лапицкий В.Н., Борисовская Е.А.

Национальный горный университет, г. Днепропетровск

На современном этапе общественного и производственного развития наравне с глобальными экологическими проблемами существует проблема отходов производства и потребления. В частности, в Украине накапливается огромное количество твердых бытовых отходов (ТБО). Отходы только городского населения составляют 35 млн. м3/год (9 млн. т/год). Около 90 % которых собирается и вывозится на 770 свалок, расположенных на расстоянии 10-20 км от городов [1]. Остальное количество городских ТБО сжигается на двух мусоросжигательных заводах: Киевском и Днепропетровском. Эти заводы оборудованы котлами мощностью 15 т/ч мусора производства ЧКД «Дукла» и другим оборудованием производства Германии и Чехии [2].

Массовая утилизация бытовых отходов в мировой практике в основном осуществляется термическими методами, несмотря на то, что эти технологические процессы являются экологически опасными из-за образования твердых, жидких и газообразных токсических и канцерогенных веществ. Так, при сжигании 1 т ТБО на мусоросжигательных заводах образуется 4-8 тыс. м3 дымовых газов, содержащих оксиды азота и серы, хлористый водород, полиароматические углеводороды, хлорбензолы и тяжелые металлы, кроме того, остается 25-40% по массе золы и пыли, содержащих те же токсичные вещества. Самыми опасными веществами, образующимися в этом процессе, являются соединения группы диоксинов [3, 4]. Причем диоксины содержатся не только в отходящих газах инсенераторов, но и в золе и шлаках мусоросжигательных печей. Поэтому шлаки являются высокотоксичными отходами. В связи с их скоплением на малых пространствах свалок, возможно поступление указанных загрязняющих веществ в окружающую       среду [4].

В Днепропетровске с 1992 эксплуатируется завод по термической переработке ТБО (ДЗТПТБО). Согласно проектной мощности завода, в результате сжигания отходов ежегодно образуется 45 тыс. т шлака, который в течение 7 лет размещается в балке Кобеник, прилегающей к промплощадке завода. В техногенно нагруженном Днепропетровске атмосферные осадки часто имеют кислую реакцию, что приводит к интенсивному выщелачиванию из шлака легко растворимых соединений и тяжелых металлов [5]. В районах размещения большого количества подобных отходов наблюдается многократное превышение ПДК тяжелых металлов в почве [6].

Очевидно, что складирование подобных отходов под открытым небом, без каких либо мер по их обезвреживанию, оказывает негативное влияние на экологическое состояние прилегающих территорий. Целью данного исследования было установить, какую опасность представляют продукты выщелачивания шлака ДЗТПТБО для биотических компонентов экосистем. Поэтому авторами была поставлена задача – оценить степень токсичности фильтрата шлакоотвала Днепропетровского мусоросжигательного завода.

Для решения поставленной задачи экспериментально исследовалась водная вытяжка из шлака. Вытяжка была получена путем смешивания шлака и воды в соотношении 1:5 в условиях комнатной температуры. Очевидно, что при различном времени контакта шлака с водой в вытяжку поступает различное количество загрязняющих веществ, поэтому продолжительность экстракции составляла 6 часов (вариант 1) и 24 часа (вариант 2). Тестирование вытяжки проводили методами биоиндикации. Среди биоиндикационных методов был выбран классический ростовый тест [7]. Сущность теста заключается в учете изменений количественных показателей роста индикаторной культуры, выращенной на исследуемых образцах.

В качестве тест-культуры использовалась Triticum aestivum (пшеница мягкая). Проращивание семян пшеницы проводили на промытом и прокаленном речном песке, увлажненном на 70% от полной влагоемкости. Песок увлажняли тестируемой вытяжкой из шлака. Каждый вариант исследования был представлен тремя повторностями. В контрольном варианте использовалась кипяченая водопроводная вода.

В емкости, заполненные увлажненным песком, помещали по  10 проросших семян и вели наблюдение за интенсивностью ростовых процессов при постоянной температуре и освещенности в течение 7 суток, ежесуточно определяя длину надземной части ростков. Также ежесуточно проводили взвешивание сосудов с целью определения потерь влаги. Для поддержания постоянной влажности на уровне 70% песок увлажняли необходимым количеством водной вытяжки. По окончанию эксперимента определяли длину корней, а также массу корня и надземной части каждого проростка. Полученные данные обрабатывали статистически методом малой выборки [8]. Результаты проведенного эксперимента представлены на рисунках 1-5.

Рис. 1. Динамика роста надземной части ростков Triticum aestivum (■ – недостоверное отличие от контроля t{58; 0,05}=2,00)

На рисунке 1 видно, что статистически достоверное ингибирование ростовых процессов по сравнению с контролем было отмечено во всех вариантах исследования. Отклонение от контроля считали достоверным при значении критерия Стьюдента t>2,0 при уровне достоверности р

Результаты измерения длины корней Triticum aestivum представлены в виде гистограмм на рисунках 2-4. По оси абсцисс отложены серединные значения классовых интервалов в мм, по оси ординат – частота в процентах. Вид полученных гистограмм свидетельствует о гетерогенности изучаемого материала.

Гистограмма распределения в варианте 1 (рис. 2) относится к мультимодальному типу: классы через один имеют более низкие частоты. В варианте 2 длина корней (рис. 3) имеет отрицательно скошенное распределение: частоты медленно спадают при движении влево от центра размаха и довольно резко – при движении вправо. Гистограмма распределения длины корней в контроле (рис. 4) имеет асимметричную форму с обрывом справа [9]. Резкое смещение максимума данной гистограммы вправо свидетельствует об увеличении средней длины корня в контроле по сравнению с вариантами.

Рис. 2. Гистограмма распределения длины корней Triticum aestivum: в варианте 1

Рис. 3. Гистограмма распределения длины корней Triticum aestivum: в варианте 2

Рис. 4. Гистограмма распределения длины корней Triticum aestivum: в контроле

Рис. 5 Гистограммы накопленных частот распределения длины корней Triticum aestivum

Вероятность различия между вариантами и контролем по данному признаку оценивали по критерию λ (лямбда). Критерий основан на сравнении накопленных частот распределения двух вариационных рядов и определяется по формуле:, где n1 и n2 – соответственно объем выборки в контроле и в варианте [10]. Отличие считали достоверным при λ>1,63 (p

Аналогичные результаты были получены при определении массы корней тест-культуры. Масса корней в вариантах была существенно снижена по сравнению с контролем. Масса надземной части растений на конец эксперимента в вариантах исследования находилась на том же уровне, что и в контроле, т.к. длина надземной части проростков на седьмые сутки опыта также незначительно отличалась от контроля.

Анализ полученных в ходе эксперимента результатов показал, что вытяжка из шлака ДЗТПТБО оказывает значительное негативное воздействие на тест-объект, приводящее патологическим изменениям в процессах роста и развития биообъекта, которые проявляются в угнетении интенсивности роста надземной части растений, их корневой системы и величины биомассы. Из этого следует, что фильтрат, поступающий в окружающую среду вследствие попадания атмосферных осадков на поверхность шлакоотвала, является токсичным и  представляет опасность для биотических компонентов экосистем. Следовательно, размещение и хранение данного вида опасных промышленных отходов в окружающей среде без каких-либо мер по их обезвреживанию является недопустимым. Решение же проблемы обезвреживания всего накопленного в Днепропетровске объема этих опасных промышленных отходов представляет собой область для дальнейших научных изысканий.

Перечень ссылок:

1. Державна Програма поводження з твердими побутовими відходами: Постанова Кабінету Міністрів України від 04.03.04. № 265

2. Сигал И.Я., Кирилюк Н.И., Домбровская Э.П. Проблема мусоросжигания в Украине// Экотехнологии и ресурсосбережение, 1997, №1, С.64-68

3. Парфенюк А.С., Антонюк С.И., Топоров А.А. Диоксины: проблема техногенной безопасности технологий термической переработки углеродистых отходов//Экотехнологии и ресурсосбережение, 2002, №6, С.40-44.

4. Диоксины как экологическая опасность: ретроспектива и перспективы/ Л.А. Федоров.– М.:Наука.1993.- 226 с.

5. Майстренко О.Ф. Бетони з використанням заповнювачів на основі продуктів спалювання твердих побутових відходів: Автореф. дис… канд. техн. наук: 05.23.05/Одеська держ. академія будівництва та архітектури. – О., 2001. – 17 с.

6. Экологические аспекты использования шлака мусоросжигательного завода при производстве строительных материалов/Е.В Крайнюк, А.Г. Ольгинский//Вісник СумДУ.- 2002 -№9(42).- С.149-152.

7. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем//Под ред. Р.Шуберта. М.:Мир, 1988. 348 с.

8. Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высшая школа, 1990. – 352 с.

9. Статистические методы повышения качества: Пер. с англ./Под ред. Х. Кумэ.— М.: Финансы и статистика, 1990.— 304 с.: ил.

10. Плохинский Н.А. Биометрия.— Новосибирск.: СО АН СССР, 1961.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.