Необходимо отметить, что бензол и винилхлорид обладают канцерогенным действием, а формальдегид - остронаправленным действием и способен вызывать аллергические заболевания.
Результаты биотестирования облученных отходов полимеров, подвергшихся фотохимической деструкции, представлены в таблице 4.
Таблица 4. Оценка опасности облученных отходов полимерных материалов по результатам биотестирования
|
Образцы Показатели |
PET |
PP |
PS |
PE-LD |
PE-HD |
PVC |
Смесь полимеров |
||
|
Фитотестирование, фитоэффект (%) |
0,43 |
11,1 |
-6,32 |
-31,3 |
6,43 |
-70,5 |
0,23 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
4 |
3 |
4 |
3 |
4 |
||
|
Почвенные микромицеты |
% подавления численности (на 7е сутки) |
23,9 |
3,5 |
20,7 |
13,8 |
24,1 |
31,0 |
-16,7 |
|
|
Сапротрофные бактерии |
3,51 |
6,56 |
0 |
0,23 |
4,22 |
37,2 |
4,37 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
3 |
4 |
||
|
Гибель дафний, % смертности (за 96 часов) R=10; R=1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
60; 100 |
0 |
||
|
Воздействие на генеративную функцию инфузорий, Кт, (%) за 48 ч (норма >50 %) |
95 |
85 |
89 |
74 |
88 |
0 |
89 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
3 |
4 |
||
|
Тестирование на клетках сперматозоидов быка, IR50 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
23 |
0 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
3 |
4 |
||
|
Итоговый класс опасности образца отхода |
4 |
4 |
4 |
3 |
4 |
3 |
4 |
Данные таблицы 4 свидетельствуют, что облученные отходы PVC и PE-LD оказывают токсический эффект на объекты биотестирования. Так, процент подавления численности почвенных микромицетов для образцов отходов полиэтилена низкого давления (PE-LD) и поливинилхлорида (PVC) находился в пределах 25-50%, что соответствует умеренной опасности данных образцов. Облученные отходы PET, PP, PS, PE-HD и смеси полимеров не проявили значимого токсического действия на тест-объекты.
Для выявления потенциальной опасности загрязнения грунтовых вод проводилось определение ориентировочного водно-миграционного показателя по водным (ОВМПв) и буферным (ОВМПб) вытяжкам из облученных отходов. Результаты расчета приведены в таблице 5
Таблица 5. Ориентировочные водно-миграционные показатели (ОВМПб, ОВМПв) для облученных отходов различных полимерных материалов
|
Образец отхода |
Суммарный ОВМПв |
Суммарный ОВМПб |
Класс опасности |
|
|
PET |
8,21 |
4,15 |
4 |
|
|
PP |
5,71 |
2,72 |
4 |
|
|
PS |
5,05 |
3,33 |
4 |
|
|
PE-LD |
7,61 |
3,19 |
4 |
|
|
PE-HD |
9,13 |
4,41 |
4 |
|
|
PVC |
34,1 |
29,8 |
3 |
|
|
Смесь отходов |
8,16 |
2,08 |
4 |
Согласно полученным данным, показатель ОВМПб, который является определяющим при оценке водно-миграционного показателя, для облученных отходов поливинилхлорида составил 29,8, что позволило сделать вывод об умеренной опасности данных образцов. Величины ОВМПб для других отходов составляли от 2,1 до 4,4, что позволило свидетельствовать о безопасности данных образцов.
Обобщение данных по исследованным показателям показало, что наибольшую потенциальную опасность имели летучие продукты фотохимической деструкции полимерных отходов, в то время как сами облученные полимерные отходы представляли меньшую опасность. Так, по результатам биотестирования и расчета ориентировочного водно-миграционного показателя облученные отходы поливинилхлорида и полиэтилена низкого давления можно отнести к умеренно опасным. Образцы полистирола, полиэтилена высокого давления, полипропилена, полиэтилентерефталата и смеси отходов являлись безопасными.
При гигиенической оценке отходов полимерных материалов в условиях фотохимической деструкции превышение ПДК м.р. явилось лимитирующим показателем вредности.
Оценка опасности продуктов горения отходов полимерных материалов
К наиболее гигиенически значимым веществам, поступающим в воздух с продуктами сжигания испытанных образцов, следует отнести канцерогенные вещества, в частности бензол и хлорвинил, а также фуран и формальдегид -вещества, способные вызывать аллергические заболевания. Необходимо отметить, что формальдегид также обладает и остронаправленным действием. Из 52 идентифицированных соединений 16 веществ не имеют гигиенических нормативов.
Для оценки опасности нами были выбраны 17 веществ, для которых имеются гигиенические нормативы (пентан, пропилен, бензол, толуол, этилбензол, стирол, формальдегид, ацетальдегид, бутаналь, бензальдегид, ацетон, ацетофенон, дихлорметан, хлорбензол, фосген, акролеин).
В таблице 6 представлены гигиенически значимые значения превышений ПДК м.р.
Таблица 6. Величины превышения ПДК м.р. для продуктов горения отходов различных полимерных материалов
|
№ |
Соединение |
Контроль (воздух из камеры) |
Полиэтилен высокого давления |
Полиэтилен низкого давления |
Полипропилен |
Поливинилхлорид |
Полистирол |
Полиэтилентерефталат |
|
|
1 |
Пентан |
0,00012 |
0 |
0 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2 |
Пропилен |
0 |
333,3 |
133,33 |
500 |
166,66 |
33,33 |
2,33 |
|
|
3 |
Пентен1 |
||||||||
|
4 |
Бензол |
0,02 |
10000 |
12000 |
16666,66 |
10000 |
3333,33 |
4000 |
|
|
5 |
Толуол |
0,006 |
1500 |
1583,33 |
3333,33 |
4500 |
1166,66 |
300 |
|
|
6 |
Этилбензол |
0,05 |
750 |
0 |
5500 |
0 |
4000 |
0 |
|
|
7 |
Стирол |
0 |
20000 |
25000 |
25000 |
45000 |
50000 |
4000 |
|
|
8 |
Формальдегид |
0 |
11,42 |
42,85 |
11,42 |
11,42 |
5,71 |
42,85 |
|
|
9 |
Ацетальдегид |
0 |
40 |
40 |
40 |
20 |
60 |
300 |
|
|
10 |
Бутаналь |
0 |
26,66 |
26,66 |
1266,66 |
66,66 |
1000 |
0 |
|
|
11 |
Бензальдегид |
0 |
0 |
0 |
0 |
250 |
0 |
125 |
|
|
12 |
Ацетон |
0,028 |
0 |
0,85 |
0 |
0 |
0 |
1,14 |
|
|
13 |
Ацетофенон |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10000 |
|
|
14 |
Дихлорметан |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,68 |
0 |
0 |
|
|
15 |
Хлорбензол |
0 |
0 |
0 |
0 |
12000 |
0 |
0 |
|
|
16 |
Фосген |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
17 |
Акролеин |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
Сумма |
0,1 |
32661,4 |
38827,0 |
52318,99 |
72015,44 |
59599 |
18771,33 |
Как видно из таблицы 6, при сжигании полимерных материалов, максимальные уровни превышения ПДКм.р. были получены по стиролу. Так, для полистирола величины превышения ПДКм.р. по стиролу составила 50000 раз, для поливинилхлорида 45000 раз, для полипропилена 25000 раз для полиэтилена низкого и высокого давления 25000 и 20000 раз, соответственно. По бензолу превышение ПДК м.р. составило для полипропилена 16666 раз, для полиэтилена низкого давления 12000 раз, для полиэтилена высокого давления и поливинилхлорида 10000 раз. Для полиэтилентерефталата величина превышения ПДК м.р. по ацетофенону составила 10000 раз. Также высокие уровни превышения ПДК м.р. для пропилена составляли по этилбензолу 5500 раз, для поливинилхлорида по толуолу 4500 раз, для пропилена по толуолу 3333 раза. Минимальная величина превышения ПДК м.р. по ацетону для полиэтилентерефталата в 1,14 раз.
При анализе качественного состава продуктов сжигания отходов полимерных материалов было установлено, что наибольшее количество загрязняющих веществ выделялось при сжигании поливинилхлорида (42 вещества), далее в порядке убывания: полипропилена (32 вещества), полиэтилена высокого (30 веществ) и низкого (25 веществ) давления, полистирола (21 вещество), полиэтилентерефталата (18 веществ).
Золы отходов полимеров, подвергшихся сжиганию, изучались по вышеуказанной методике. Результаты представлены в таблице 7.
Таблица 7. Оценка опасности золы отходов полимерных материалов по результатам биотестирования
|
Образцы Показатели |
Зола PET |
Зола PP |
Зола PS |
Зола PE-LD |
Зола PE-HD |
Зола PVC |
Зола смеси полимеров |
||
|
Фитотестирование, фитоэффект (%) |
-13 |
6,32 |
-50 |
-95 |
-33 |
-99 |
-64,5 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
||
|
Почвенные микромицеты |
% подавления численности |
23,7 |
18,4 |
42,1 |
31,6 |
13,2 |
44,7 |
3,5 |
|
|
Сапротрофные бактерии |
-5,4* |
-0,3* |
30,6 |
30,6 |
-5,4* |
45,4 |
1,9 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
3 |
3 |
4 |
3 |
4 |
||
|
Гибель дафний, % смертности (за 96 часов) R=10; R=1 |
0; 0 |
0; 0 |
50; 100 |
50; 100 |
30; 100 |
50; 100 |
60; 100 |
||
|
Воздействие на генеративную функцию инфузорий, Кт, (%) за 48 ч (норма >50 %) |
95 |
85 |
47 |
48 |
88 |
77 |
89 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
3 |
3 |
4 |
4 |
4 |
||
|
Тестирование на клетках сперматозоидов быка, IR50 |
- |
- |
26 |
14 |
50 |
61 |
74 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
||
|
Итоговый класс опасности образца отхода |
4 |
4 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
* - отрицательные значения, свидетельствуют о росте численности микроорганизмов
По данным таблицы 7 можно сделать вывод, что золы PET и PP не проявили значимого токсического действия на тест-объекты. Золы остальных образцов оказывали токсический эффект на объекты биотестирования, что свидетельствует об их умеренной опасности. Так, например, % подавления численности почвенных микромицетов для образцов золы полистирола, полиэтилена низкого давления поливинилхлорида находился в пределах 25-50%, что соответствует умеренной опасности данных образцов. Результаты расчета приведены в таблице 8.
Таблица 8. Ориентировочные водно-миграционные показатели (ОВМПб, ОВМПв) и классы опасности зол отходов полимерных материалов
|
Образец отхода |
Суммарный ОВМПв |
Суммарный ОВМПб |
Класс опасности |
|
|
Зола PET |
1,92 |
5,9 |
4 |
|
|
Зола PP |
0,15 |
3,69 |
4 |
|
|
Зола PS |
13,6 |
81,4 |
3 |
|
|
Зола PE-LD |
22,6 |
73,9 |
3 |
|
|
Зола PE-HD |
19,1 |
42,9 |
3 |
|
|
Зола PVC |
29,7 |
89,0 |
3 |
|
|
Зола смеси отходов |
33,0 |
63,3 |
3 |
Полученные данные расчета ОВМП, в целом, соответствуют результатам биотестирования. Показатель ОВМПб, который является определяющим при оценке водно-миграционного показателя, для зол полиэтилентерефталата и полипропилена составил 5,9 и 3,69 соответственно, что позволило отнести данные образцы к мало опасным. Величины ОВМПб для остальных зол исследуемых образцов составляли от 42,9 до 89,0 в соответствии с чем, они могут быть отнесены к умеренно-опасным.
Обобщение полученных данных показало, что продукты термоокислительной деструкции (золы) отходов полимерных материалов обладали опасностью для здоровья человека и окружающей среды. В большей степени опасность представляли летучие продукты горения, меньшая опасность была выявлена при гигиенической оценке золы, полученной при сжигании отходов полимеров. По результатам расчета ориентировочного водно-миграционного показателя и результатам биотестирования отходы полиэтилентерефталата и полипропилена имеют 4 класс опасности. Образцы полистирола, полиэтилена высокого и низкого давления, поливинилхлорида и смеси отходов соответствуют 3 классу опасности. Величины превышения ПДК м.р. являются лимитирующими показателями вредности и составляли до 50 000 раз.