Оценка влияния захоронения полимерных материалов на почву в годовом эксперименте
Для оценки потенциальной опасности, которую могут представлять отходы полимерных материалов при захоронении на свалках и полигонах, был проведен годовой модельный эксперимент.
Образцы почвы с внесенными отходами полимерных материалов после годовой экспозиции исследовались с применением набора биотестов. В таблице 9 приведены результаты биотестирования смеси почвы с образцами отходов полимерных материалов в наивысшем соотношении - 1:10.
Таблица 9. Оценка опасности почвы с внесенными полимерными отходами по результатам биотестирования
|
Образцы Показатели |
PET |
PP |
PS |
PE-LD |
PE-HD |
PVC |
Смесь полимеров |
||
|
Фитотестирование, фитоэффект (%) |
4 |
-1,9 |
-5,1 |
-9,6 |
1,8 |
7,4 |
6,44 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
||
|
Почвенные микромицеты |
% подавл. численности |
-7,14 |
7,14 |
10,7 |
7,1 |
0 |
-7,14 |
3,57 |
|
|
Сапротрофные бактерии |
-0,64 |
-2,25 |
-3,54 |
0,32 |
-4,5 |
-5,47 |
2,24 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
||
|
Гибель дафний, % смертности (за 96 часов) |
0 |
0 |
0 |
0 |
20 |
0 |
0 |
||
|
Воздействие на генеративную функцию инфузорий, Кт, (%) за 48 ч (норма >50 %) |
105 |
51 |
69 |
131 |
90 |
51 |
72 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
||
|
Тестирование на клетках сперматозоидов быка, It (R=1) |
83 |
86 |
81 |
80 |
81 |
89 |
86 |
||
|
Класс опасности по биотесту |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
||
|
Итоговый класс опасности отхода |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
Как видно из таблицы 9, полученные результаты свидетельствуют об отсутствии значимого влияния исследуемых смесей почвы с отходами полимерных материалов на все биологические объекты, поскольку эффекты воздействия соответствовали допустимым уровням.
Для выявления потенциальной опасности загрязнения грунтовых вод проводилось определение ориентировочного водно-миграционного показателя по водным (ОВМПв) и буферным (ОВМПб) вытяжкам из почвы. Результаты расчета приведены в таблице 10.
Таблица 10. Сводные данные расчета ОВМПб, ОВМПв для почвы с внесенными полимерными отходами с установлением класса опасности
|
Отходы полимеров |
Соотношения отход/почва |
ОВМПв |
ОВМПб |
Класс опасности |
|
|
PE-HD |
1:10 |
2,2 |
6,4 |
4 |
|
|
1:50 |
4,3 |
6,8 |
4 |
||
|
1:100 |
2,3 |
7,8 |
4 |
||
|
PS |
1:10 |
4,8 |
5,9 |
4 |
|
|
1:50 |
4,4 |
6,2 |
4 |
||
|
1:100 |
4,7 |
7,8 |
4 |
||
|
PP |
1:10 |
2,4 |
8,0 |
4 |
|
|
1:50 |
2,2 |
7,1 |
4 |
||
|
1:100 |
4,5 |
5,8 |
4 |
||
|
PET |
1:10 |
3,0 |
5,9 |
4 |
|
|
1:50 |
3,1 |
6,7 |
4 |
||
|
1:100 |
2,7 |
5,2 |
4 |
||
|
PVC |
1:10 |
3,3 |
5,1 |
4 |
|
|
1:50 |
3,3 |
9,7 |
4 |
||
|
1:100 |
2,2 |
6,2 |
4 |
||
|
PE-LD |
1:10 |
4,4 |
6,9 |
4 |
|
|
1:50 |
2,4 |
6,3 |
4 |
||
|
1:100 |
2,3 |
7,5 |
4 |
||
|
Смесь полимерных материалов |
1:10 |
3,6 |
7,3 |
4 |
|
|
1:50 |
4,1 |
6,9 |
4 |
||
|
1:100 |
3,4 |
7,4 |
4 |
токсичный полимерный химический опасность
Как видно из таблицы 10, судя по ОВМПб, изученные образцы смесей отходов полимерных материалов с почвой являлись малоопасными. Анализ полученных экспериментальных данных показал, что все изученные виды отходов полимерных материалов гигиенически значимого воздействия на почву в соотношениях 1:10, 1:50, и 1:100 не оказывали. По результатам оценки ориентировочного водно-миграционного показателя также не было выявлено значимой степени миграции опасных компонентов в воду. Такие результаты свидетельствуют о том, что отходы полимерных материалов при их нахождении в почве в течение года являются мало опасными.
В результате проведенных исследований разработан алгоритм оценки степени опасности отходов полимерных материалов с учетом их трансформации и деструкции в условиях хранения на полигонах и свалках. Алгоритм включает в себя моделирование УФ- деструкции, моделирование условий сжигания, оценку отходов полимерных материалов по показателям вредности: общесанитарному, санитарно-токсикологическому, воздушно-миграционному, водно-миграционному.
Среди этих показателей наиболее значимым оказался воздушно-миграционный показатель. С его помощью была выявлена высокая опасность продуктов термоокислительной и фотохимической деструкции отходов поливинилхлорида и полистирола. Остальные показатели при оценке класса опасности проявляли примерно равную чувствительность и имели меньшую значимость по сравнению с воздушно-миграционным показателем. Тем не менее, при оценке потенциальной опасности отходов полимерных материалов должен применяться указанный комплекс показателей, который позволяет наиболее полно оценивать все факторы опасности, возникающие при нахождении отходов на полигонах и свалках.
Выводы
1. Отходы полимерных материалов при сжигании и воздействии УФ-облучения подвергаются деструкции с выделением высокотоксичных соединений. Действующая методология гигиенической оценки отходов не учитывает эти процессы. Для оценки их влияния на здоровье человека обосновано введение двух новых показателей - фотохимической и термоокислительной деструкции.
2. Показано, что при использовании показателей фотохимической деструкции приоритетными для контроля веществами по критериям превышения ПДК, канцерогенности и классу опасности являлись для полипропилена - фосфористый водород; полиэтилентерефталата - фенол, этилбензол; полиэтилена высокого давления - формальдегид, этилбензол; полиэтилена низкого давления - акролеин, фенол; полистирола - ацетальдегид, бензол, метилформиат; поливинилхлорида - ацетальдегид, винилхлорид; смеси отходов полимеров - водород фосфористый
3. Выявлено, что по показателю термоокислительной деструкции приоритетными для контроля веществами являлись для отходов поливинилхлорида - бензол, толуол, стирол, ацетальдегид, хлорбензол; полистирола - стирол, нафталин, ацетальдегид, этилбензол, бензол. Из 52 идентифицированных при сжигании полимерных отходов соединений 16 веществ не имеют гигиенических нормативов.
4. После фотохимической и термоокислительной деструкции воздействие отходов полистирола, поливинилхлорида, полиэтилена низкого давления приводит к изменению микробоценоза почвы (снижение численности до 42,1 % почвенных сапротрофных бактерий и микромицетов), что способствует нарушению процессов самоочищения почвы.
5. Разработан алгоритм оценки степени опасности отходов полимерных материалов с учетом их термохимической и фотохимической деструкции на полигонах, существенно дополняющий традиционную методику определения класса опасности токсичных отходов производства и потребления и включающий моделирование естественных условий воздействия ультрафиолетового облучения и условий горения отходов полимерных материалов.
6. Применение усовершенствованного алгоритма комплексной эколого-гигиенической оценки отходов полимерных материалов выявляет их потенциальную опасность, которая проявляется в натурных условиях при протекании процессов трансформации и деструкции и сопровождается выделением в атмосферный воздух высокотоксичных соединений.
Обозначения и сокращения
ВМП - воздушно-миграционный показатель
ОВМП - ориентировочный водно-миграционный показатель
ПДКм.р. -предельно допустимая максимально разовая концентрация химического вещества в атмосферном воздухе населенных мест
PE-HD - полиэтилен высокого давления
PE-LD - полиэтилен низкого давления
PET - полиэтилентерефталат
PS - полистирол
PP - полипропилен
PVC - поливинилхлорид
Список работ, опубликованных по теме диссертации
В изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Кадыров Д.Э., Русаков Н.В., Короткова Г.И., Орлов А.Ю. Эколого-гигиеническая оценка продуктов фотохимической деструкции отходов полимерных материалов // Экология урбанизированных территорий, 2011. - № 3. - С.90-94.
2. Русаков Н.В., Кадыров Д.Э. Экспериментальная оценка опасности продуктов горения отходов полимерных материалов // Гигиена и Санитария, 2011. - №6. - С 21-24.
3. Русаков Н.В., Короткова Г.И., Орлов А.Ю, Кадыров Д.Э. «Биологический, химический и радиационный факторы в классификации медицинских отходов // Гигиена и Санитария, 2011.- № 4. -С. 13-16.
В других изданиях:
4. Русаков Н.В., Короткова Г.И., Кадыров Д.Э. Полимерные материалы - экологически значимая составляющая отходов // Вестник Российской Военно-медицинской академии, 2008. - С.122
5. Кадыров Д.Э., Короткова Г.И. Влияние физических факторов на отходы производства и потребления в естественных условиях их хранения на полигонах и свалках// Сб. Материалы пленума «Методологические проблемы изучения, оценки и регламентирования физических факторов в гигиене окружающей среды», 2008. - С.104.
6. Кадыров Д.Э., Г.И. Короткова, А.Ю. Орлов, Ю.В. Родионова, В.А. Миронова, Ю.А. Сергеенкова, Е.И. Котлярова, Н.В. Русаков. Результаты исследований полимерсодержащих медицинских отходов// Сб. V Международная конференция «Проблемы обращения с отходами лечебно-профилактических учреждений», 2009. - С.52.
7. Кадыров Д.Э., Короткова Г.И., Орлов А.Ю., Сергеенкова Ю.А., Котлярова Е.И. Результаты исследований полимерсодержащих медицинских отходов // III Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье», 2009. - УДК 614. - Р. 27. - ББК 614.87 (082)
8. Кадыров Д.Э. «Изучение влияния полимерных отходов на микробценоз почвы при их захоронении в модельном опыте»// Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье. Молодые ученые за устойчивое развитие страны в глобальном мире» (под. ред. академика РАМН Ю.А. Рахманина), 2012. - С 155-157.