Очистка от ртути помещений (демеркуризация помещений), транспортных средств и обезвреживании территорий.

1. Физико-химические особенности ртути, определяющие специфику ртутного загрязнения

2. О негативном воздействии ртути и ее соединений на здоровье человека

3. Источники и причины ртутного загрязнения

4. Устранение ртутного загрязнения: способы и проблемы

4.1. Основные принципы демеркуризации

4.2. Очистка от ртути помещений

4.3. Демеркуризация транспортных средств

4.4. Обезвреживание территорий

5. Литература

Вопросы, связанные с загрязнением ртутью помещений различного назначения, транспортных средств и территорий, занимают важное место среди актуальных проблем экологии, что обусловлено, с одной стороны, широким применением ртути в производственных процессах, использованием ртутьсодержащих изделий и приборов в быту, здравоохранении, транспорте, в дошкольных, учебных и научных учреждениях, а с другой стороны – высокой токсичностью ртути и ее соединений. По мнению современных ученых-экологов различного профиля (химики, геологи, врачи и др.), ртутная опасность – одна из главных опасностей для окружающей среды и человека в ХХ1 веке.

Проблема ртутного загрязнения окружающей среды ассоциируется, в первую очередь, с деятельностью промышленных предприятий, производящих ртуть и ее соединения, использующих ртуть в производственных циклах, изготавливающих ртутьсодержащие изделия. Для предприятий такого рода существуют нормативные документы по обращению с ртутью и ее производными, прописаны мероприятия по очистке производственных помещений от ртути, регламентированы выбросы ртути в окружающую среду. Вместе с тем в России 90-х годов прошлого века проблема ртутной безопасности была осложнена такими факторами, как спонтанное прекращение деятельности ряда предприятий, использовавших ртуть, и как следствие – «бесхозное» состояние загрязненных ртутью объектов и неиспользованного сырья. Эти объекты являются источником ртутного загрязнения для окружающей среды. При перепрофилировании подобных «ртутных» предприятий первоочередной задачей является демеркуризация производственных помещений и окружающей территории. Наряду с предприятиями, производство которых непосредственно связано с ртутью и ее соединениями, ртутьсодержащие приборы и изделия (игнитроны, реле и переключатели, уровнемеры, барометры и манометры, терморегуляторы, технические термометры, гальванические элементы и т.д.) присутствуют, практически, на каждом заводе, в каждом научном учреждении, на предприятиях теплоэнергетики, объектах министерства обороны. При их разрушении (нарушении правил хранения, транспортировки, несвоевременной сдачей на переработку) также возникает ртутное загрязнение помещений, транспортных средств, а в ряде случаев – территорий. Ртутное загрязнение, не связанное с производственной деятельностью, характерно для действующих больниц, поликлиник, амбулаторий, медицинских пунктов, научных центров, организаций по ремонту бытовой техники и т.д. В данном случае источниками загрязнения ртутью обычно являются разрушенные ртутьсодержащие приборы и изделия, различные поверхности, материалы и предметы, депонирующие ртуть. Важно отметить, что практически всегда в таких ситуациях формируются условия, при которых возможно хроническое воздействие ртути на людей. Значимым источником ртутного загрязнения окружающей среды являются вышедшие из эксплуатации бытовые ртутьсодержащие приборы – медицинские термометры, люминесцентные лампы и т.д.

Особое место в ртутной проблематике (по объему работ, по отсутствию на сегодняшний день алгоритма демеркуризации, по степени воздействия на окружающую среду) занимают вопросы, связанные с ртутным загрязнением территорий размещения горнодобывающей промышленности (Южный Урал, Сибирь), случаи попадания ртути и ее соединений в водоемы. В предлагаемой работе рассматриваются основные проблемы и способы очистки от ртути различных помещений, транспортных средств, обсуждается идеология и предлагаются способы реабилитации загрязненных ртутью территорий.

1. Физико-химические особенности ртути, определяющие специфику ртутного загрязнения.

Высокая опасность загрязнения помещений и территорий ртутью, а также сложность проблемы демеркуризации во многом обусловливается ее своеобразными физико-химическими свойствами. Как известно, в обычных условиях ртуть представляет собой серебристо-белый тяжелый жидкий металл. Ртуть испаряется при комнатной температуре с довольно высокой скоростью, которая с ростом температуры увеличивается. Это приводит к созданию опасной для живых организмов атмосферы. Пары ртути не имеют ни вкуса, ни запаха; их наличие в воздухе обнаруживается только с помощь специальной аппаратуры. Пары ртути тяжелее воздуха в 7 раз. Однако следует учитывать, что пары ртути не накапливаются в нижних зонах помещений, а распространяются равномерно. Ртуть легко сорбируется из воздуха отделочными и декоративными материалами: тканями, ковровыми и деревянными изделиями и др., откуда она может снова при изменении условий (механическое воздействие, повышение температуры и т.д.) попадать в помещение за счет процесса десорбции. В воздухе ртуть способна находиться не только в форме ее паров, но и в виде летучих органических соединений, а также в составе атмосферной пыли и аэрозолей твердых частиц. Ртуть в высоких концентрациях присутствует в пылевых выбросах различных промышленных предприятий.

Ртуть способна испаряться через слои воды и других жидкостей. В этом контексте представляются неубедительными рекомендации по хранению ртути под слоем воды. Относительно легко ртуть проникает сквозь многие строительные материалы (различные бетоны и растворы, кирпич, строительные плитки, линолеум, мастики, лакокрасочные покрытия и др.). Так, обследование ряда производственных предприятий, в которых длительное время осуществлялись работы со ртутью, а затем «ртутное» производство было прекращено без выполнения мероприятий по очистке помещений от ртути, показало, что содержание ртути в материале стен и пола соответствует количеству ртути в рудах; стены здания поражены ртутью на всю толщину.Тот факт, что ртуть обладает малой вязкостью и высоким поверхностным натяжением, приводит к следующему. Во-первых, при падении или надавливании она распадается на мелкие шарики, что способствует значительному увеличению площади ее испарения. Во-вторых, высокая подвижность этих частиц затрудняет локализацию ртутного пролива и проведение демеркуризации. Металлическая ртуть способна растворяться в органических растворителях, а также в воде, особенно при отсутствии свободного кислорода. Минимальная растворимость наблюдается при рН = 8, с увеличением кислотности или щелочности воды она увеличивается. Ртуть, представляющая собой в свободном состоянии жидкий металл, обладает свойством растворять многие металлы, в том числе благородные, с образованием амальгам. Ртуть весьма агрессивна по отношению к различным конструкционным материалам, ее воздействие может вызывать межкристаллитную коррозию (ртуть является катодом по отношению к большинству металлов), жидкометаллическое охрупчивание что приводит к разрушению производственных объектов и транспортных средств.

Из химических свойств ртути следует отметить высокий потенциал ионизации, т.е. для преобразования паров металлической ртути в соли и другие соединения необходимо использование сильных окислителей или комплексообразователей; это обусловливает сложность процесса химической демеркуризации. На воздухе ртуть при комнатной температуре не окисляется. В соляной и разбавленной серной кислотах и щелочах ртуть не растворяется. Но она легко растворяется в азотной кислоте и царской водке, а при нагревании – в концентрированной серной кислоте. Ртуть образует одно- двухвалентные соединения. Первые из них плохо растворяются в воде; соединения двухвалентной ртути, наоборот, отличаются высокой растворимостью (исключение составляет сернистая ртуть). Соединения ртути, в большинстве своем, непрочны и разлагаются под влиянием температуры, а некоторые даже под действием света. Ртуть образует многочисленные комплексные соединения как с органическими молекулами, так и с неорганическими ионами. Свойства соединений ртути – способность растворяться в воде и других средах, устойчивость к термическому воздействию - имеют важное значение при выборе средств химической демеркуризации и определении технологии очистки объектов от ртути.

2. О негативном воздействии ртути и ее соединений на здоровье человека.

Всемирная организация здравоохранения относит ртуть, отличающуюся разнообразным спектром негативного воздействия на живые организмы, к самым распространенным и опасным токсикантам для окружающей среды . Ртуть принадлежит к числу тиоловых ядов, блокирующих сульфгидрильные группы белковых соединений и этим нарушающих белковый обмен и ферментативную деятельность организма. В настоящее время установлено, что наряду с общетоксическим действием (отравлениями) ртуть и ее соединения вызывают гонадотоксический (воздействие на половые железы), эмбриотоксический (воздействие на зародыши), тератогенный (пороки развития и уродства) и мутагенный (возникновение наследственных изменений) эффекты. С точки зрения патологии человека, ртуть отличается большим разнообразием проявлений токсического действия в зависимости от свойств веществ, в виде которых она поступает в организм (пары металлической ртути, неорганические или органические соединения), путей поступления и дозы.

Основные пути воздействия ртути на человека связаны с:

- вдыханием паров металлической ртути, находящихся в воздухе;

- использованием пищевых продуктов, содержащих производные ртути;

- потреблением питьевой воды, загрязненной ртутью.

Возможны и другие, случайные, но нередкие в обыденной жизни пути воздействия ртути: через кожу, при купании в загрязненном водоеме и т.д. При вдыхании ртутные пары поглощаются и накапливаются в мозге и почках. В организме человека задерживается примерно 80 % вдыхаемых паров ртути. В желудочно-кишечном тракте происходит практически полное всасывание органических соединений ртути. У беременных женщин ртуть преодолевает плацентарный барьер, поражая плод. Концентрация ртути в плазме матери и новорожденного близки в то время как ее содержание в эритроцитах плода на 30 % выше; в грудном молоке содержание ртути составляет примерно 5 % ее концентрации в крови.

При воздействии ртути на человека возможны:

- острые отравления (проявляются быстро и резко, обычно при больших дозах - более 0,1 мг/куб.м.);

- хронические отравления (вызываются влиянием малых доз ртути в течение относительно длительного времени – не более сотых долей мг/куб.м).

При острых отравлениях соединениями ртути наблюдаются поражения слизистых оболочек пищеварительного тракта, возбуждение, а затем угнетение центральной нервной системы, падение кровяного давления; в последующем развивается тяжелое поражение почек. Вдыхание паров ртути сопровождается симптомами острого бронхита, бронхиолита и (при сильном воздействии) пневмонии. Наблюдаются изменения в крови и повышенное выделение ртути с мочой.

При хронических отравлениях наблюдается общее недомогание, потеря аппетита, поносы, исхудание, раздражительность; развивается апатия, эмоциональная неустойчивость (ртутная неврастения), появляются головные боли, головокружение, бессонница; возникает состояние с повышенной психической возбудимостью (ртутный эретизм), нарушается память. Длительное воздействие характеризуется появлением астеновегетативного синдрома с отчетливым ртутным тремором (дрожание рук, языка, век, даже ног и всего тела), неустойчивым пульсом, тахикардией, психическими нарушениями.

Следует также отметить, что токсический эффект при воздействии малых доз ртути может быть скрытым, и симптомы отравления могут проявиться лишь через несколько лет. Особую опасность представляют органические соединения ртути. Микроорганизмы в загрязненной ртутью воде легко переводят неорганические соединения ртути в ион метилртути. Эти ионы активно абсорбируются и попадают в кровь, мозг, вызывая кумулятивные и необратимые нарушения в организме. Важнейшие признаки отравления ими – тяжелое поражение центральной нервной системы, атаксия (растройство согласованности в сокращении различных групп мышц), нарушения зрения, парастезия (ощущения онемения, покалывания, ползания мурашек и т.д.), дизартрия (растройство речи), нарушение слуха, боль в конечностях.

Нарушения, вызываемые органическими производными ртути, практически необратимы и требуют чрезвычайно длительного лечения. Высокая токсичность метилртути (даже при поступлении в организм малых ее количеств в течение длительного времени) обусловлена ее липидорастворимостью, что позволяет ей легче проходить через биологические мембраны, проникать в головной мозг, спиной мозг, а также пересекать плацентарный барьер и накапливаться в плоде. Учитывая невозможность массового перехода на безртутные технологии, широкую распространенность медицинских и электротехнических ртутьсодержащих изделий, высокую вероятность ртутного загрязнения при неправильном обращении с ртутьсодержащими отходами, необходимо констатировать, что проблема ртутной безопасности является одной из приоритетных экологических, медицинских и социальных проблем.

3. Источники и причины ртутного загрязнения окружающей среды.

В общем случае распределение ртути и ее соединений в окружающей среде обусловлено деятельностью природных и техногенных, связанных с деятельностью человека источников. Существующий в природе глобальный круговорот ртути в большей степени определяется ее поступлением из природных источников. Техногенные источники, рассматриваемые в настоящей работе, являются наиболее важными с позиций локального загрязнения среды обитания человека этим токсичным элементом. Среди техногенных источников загрязнения ртутью окружающей среды, одними из важнейших являются районы добычи и производства первичной ртути. Следует отметить, что это относится как к действующим горнорудным комбинатам, так и к регионам, в которых добыча и производство ртути в настоящее время прекращены. В районах добычи ртутных руд и производства первичной ртути происходит эмиссия ртути в воздух и сточные воды. Кроме этого ртутные отходы накапливаются на полигонах – специальных хранилищах. О масштабах ртутного загрязнения в районах добычи и производства ртути можно судить по данным, обобщенным в работе . Высокое содержание ртути фиксируется практически во всех компонентах окружающей: концентрация паров ртути в воздухе в районе месторождений в, среднем, в 3 раза превышает фоновое значение; количество ртути в подземных и поверхностных водах выше фонового в 10-50 раз соответственно; в донных отложениях содержание ртути может превышать фоновое значение в сотни раз.

Важным источником загрязнения ртутью окружающей среды являются предприятия цветной металлургии. Ввиду того, что ртуть является обязательным компонентом многих типов руд цветных, редких и благородных металлов, в процессе их добычи, обогащения и металлургического передела она высвобождается в окружающую среду. В настоящее время в глобальном плане этот источник поступления ртути в среду обитания не уступает и даже, по некоторым данным, превосходит собственно ртутное производство. При этом значительные количества ртути аккумулированы в твердых отходах предприятий, в водостоках, значительно загрязнен атмосферный воздух. Так, по экспертным данным, полученным на заводах по переработке цветных металлов (Южный Урал) количество ртути в донных отложениях водостоков в 30 – 50 раз превышают фоновые значения; в материале хвостохранилищ концентрации ртути варьируются в пределах 8,8 – 67,8 мг/кг; концентрация ртути в атмосферном воздухе на территориях комбинатов в десятки раз превышает ПДК, на территории близлежащих поселков – в 1,4 – 14 раз.

Наряду с вышеуказанным, значительное загрязнение окружающей среды ртутью связано с деятельностью предприятий химической промышленности, машиностроения и металлообработки, теплоэнергетики. Ртуть поступает в окружающую среду также при сжигании угля, мазута и других нефтепродуктов. Вместе с тем формирование зон ртутного загрязнения связано не только с промышленными выбросами, с прямым влиянием «ртутных производств», использующих этот металл или его соединения в своих технологических циклах. Установлено, что ртуть является типоморфным (характерным, постоянно присутствующим) элементом практически любых техногенных геохимических аномалий (зон загрязнения), формирующихся в городах. На заводах, в научных центрах, военных объектах, в медицинских и учебных учреждениях, в быту используется значительное количество ртутьсодержащих изделий, приборов, люминесцентные и ртутные лампы, термометры, гальванические элементы, которые при неправильной утилизации могут стать источниками загрязнения окружающей среды ртутью. Вследствие этого ртуть – типичный компонент различных промышленных и бытовых отходов, присутствующий на полигонах – в районах свалок в окружающей среде всегда отмечаются ее повышенные уровни.

Загрязнение объектов городской среды происходит также при нарушении (в бытовых и производственных условиях) правил эксплуатации и хранения ртутных (ртутьсодержащих) приборов, устройств и изделий, в результате небрежного обращения с металлической ртуть, ртутными соединениями и ртутьсодержащими отходами. Это нередко приводило к возникновению аварийных ситуаций, нередко с трагическими последствиями. Например, в г. Москве до 80% работ подразделений радиационно-химической безопасности МЧС связаны с ликвидацией именно разливов ртути [v]. В г. Санкт-Петербурге в 1992-1998 гг. было зарегистрировано 2176 аварийных случаев, приведших к ртутному загрязнению помещений (в основном муниципальных объектов – школ, детских садов, больниц, квартир, общественных зданий и т. п.) [vi]. Например, исследования, выполненные в Москве, установили, что примерно в 25-30% обследованных школ и детских садов существуют скрытые («застарелые») источники паров ртути различной интенсивности. В Санкт-Петербурге ртутное загрязнение было обнаружено почти в 50% школ и 30% детских дошкольных учреждений города. Все это определяет высокую вероятность длительного воздействия паров ртути на детей и подростков, т. е., на одну из наиболее чувствительных к ртутной экспозиции категорий населения.

Следует отметить, что загрязнение ртутью непроизводственных помещений – типичное явление для многих стран мира. Например, анализ данных за 1993-1998 гг. в 10 штатах США, показал, что за указанный период отмечено 406 случаев разливов металлической ртути в школах, университетах, жилых домах и медицинских учреждениях [vii]. Авторы приходят к выводу, что проливы ртути оказывают сильное влияние на здоровье населения и приводят к значительным экономическим потерям. По их мнению, необходима разработка мер, повышающих степень безопасности использования ртути и содержащих ее приборов.

Вместе с тем для России проблема ртутного загрязнения имеет особое значение. Несмотря на снижение объемов использования ртути в промышленности, в стране накоплены огромные количества ртутьсодержащих отходов, в обращении находится большое количество ртутных приборов, изделий и устройств, на руках у населения имеется значительное количество ртути и ее соединений. В сущности, в настоящее время в стране сформировался специфический теневой рынок ртути. В средствах массовой информации регулярно сообщается о попытках незаконной продажи металлической ртути в различных регионах страны, причем количество изъятого при этом правоохранительными органами металла изменялось от 10-60 кг до 1,5т.

Для многих городов и поселков России известны многочисленные случаи разлива ртути в самых различных помещениях, что обусловлено не только неправильным обращением с ртутными приборами или незаконным хранением металлической ртути, но и целенаправленными (часто в преступных целях) ее разливами в жилых помещениях, общественных зданиях и коммерческих организациях. В последние годы ртуть уже неоднократно использовалась с целью умышленного нанесения вреда здоровью людей и совершения терактов (металлическую ртуть целенаправленно разливают в школах, подъездах, на избирательных участках, в офисах коммерческих организаций и т. д.; ртуть обнаруживают в различных пищевых продуктах, сигаретах, детских игрушках).

Таким образом, эмиссия ртути в окружающую среду, связанная с деятельностью предприятий, нарушение правил работы с ртутьсодержащими приборами, правил их хранения и утилизации при широкой распространенности ртутьсодержащих изделий в производстве и в быту, целенаправленные проливы ртути являются причинами ртутного загрязнения окружающей среды. Указанные причины и источники ртутного загрязнения, безусловно, неравноценны по значимости при глобальной оценке ртутной эмиссии. Вместе с тем каждое конкретное загрязнение ртутью того или иного объекта, ввиду высокой токсичности ртути, вызывают необходимость проведения специальных работ по устранению этого загрязнения – демеркуризации.

4. Устранение ртутного загрязнения: способы и проблемы.

4.1. Основные принципы демеркуризации

Комплекс мероприятий по устранению ртутного загрязнения – демеркуризация - предполагает организационную составляющую, техническую и научно-исследовательскую.
Как правило, для выполнения масштабных работ, таких как обезвреживание загрязненных ртутью территорий (районы расположения горно-добывающей промышленности, территории предприятий цветной металлургии и т.д.) необходимо принятие решений на федеральном уровне, иногда – межгосударственном (например, загрязнение р. Иртыш может быть устранено совместными усилиями России и Казахстана). В то же время организацию работ по сбору и обезвреживанию ртутьсодержащих изделий производственного и бытового назначения целесообразно осуществлять на региональном и городском уровне. На этом же уровне необходимо координировать и контролировать работы по очистке от ртути конкретных объектов городской среды.

Техническая сложность проблемы очистки от ртути связана как с разнообразием загрязняемых ртутью объектов (производственные, учебные, лечебно-профилактические, административные и жилые помещения, железнодорожные вагоны, самолеты, автомобили, территории и т.д.), так и спецификой работ по устранению ртутного загрязнения. Большинство рекомендаций по проведению демеркуризации, например, Указание № 4545 – 87 [viii], как правило, содержат перечень средств по очистке объектов от ртути, и специалисты, выполняющие эти работы, должны самостоятельно выбрать препарат, наиболее эффективный для данного конкретного случая ртутного загрязнения, определить технологию его применения. Кроме того, специалисты, проводящие демеркуризацию, должны владеть знаниями техники безопасности по работе с химическими препаратами, применяемыми для очистки объектов от ртути (это, как правило, сильные окислители, в ряде случаев - газообразные вещества и т.д.). Важным моментом является также то, что проблема демеркуризации сопряжена с вопросами обезвреживания и переработки образующихся ртутьсодержащих отходов.

Нарушение вышеуказанных условий, попытки выполнять демеркурзацию без привлечения профессионалов приводят, как правило, к серьезным негативным последствиям. В ряде случаев наблюдалось усугубление проблемы загрязнения объекта ртутью (например, многократная обработка паркетного пола жилого помещения раствором перманганата калия привела к перемещению ртутного загрязнения в подпольное пространство, и как следствие – к необходимости демонтировать пол и производить обработку цементной стяжки). К серьезному отравлению неподготовленных к работе исполнителей неоднократно приводило использование при демеркуризации галогенов (в процессе реакции выделялся газообразный йод, вызывающий сильное раздражение слизистых оболочек, органов дыхания). Следствием неправильного обращения с ртутьсодержащими отходами, образующимися при демеркуризации (не имелось технической возможности их обезвредить), являлось повторное загрязнению окружающей среды.

В связи с вышеуказанным необходимо заключить, что демеркуризация должна выполняться специализированными предприятиями, располагающими необходимой производственной и научно-исследовательской базой:

- аккредитованной аналитической лабораторией экологического контроля ртутных загрязнений ( для выполнения анализов по определению содержания ртути в воздухе, в водной среде, в твердом веществе – грунте, штукатурке, бетоне и т.д.);
- квалифицированными специалистами, которые осуществляют весь комплекс необходимых мероприятий (обследование объектов, устранение ртутных загрязнений, сбор и обезвреживание образующихся в ходе работ ртутьсодержащих отходов);
- демеркуризационной службой, оснащенной транспортными средствами, приборами, оборудованием и средствами защиты, необходимыми для проведения работ;
- лицензией на право обращения с опасными отходами.

Необходимой составляющей демеркуризационных работ, залогом их успеха является научно-обоснованный целенаправленный выбор препаратов, оптимальных с точки зрения решаемых задач. В этом контексте научно-производственным предприятием «Экотром», было организовано и проведено комплексное исследование по определению эффективности используемых в настоящее время демеркуризационных препаратов и экологической корректности применяемых технологий. Одним из аспектов выполненного исследования был также вопрос о виде и свойствах конечных продуктов взаимодействия демеркуризационных препаратов с парами ртути и ртутью, адсорбированной различными поверхностями – степени их растворимости, токсичности и т.д.[ix] Работы была выполнена совместно с академическими и отраслевыми институтами: Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии, геохимии РАН, Институт минералогии Уральское отделение РАН (г. Миасс), Институт минералогии, геохимии, кристаллохимии редких элементов, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского, Институт экологии человека и окружающей среды им. А.Н.Сысина РАМН и др.
В результате исследования было установлено, что большинству применяемых в настоящее время средств химической демеркуризации свойственны существенные недостатки. Во-первых, многие из них отличаются неполным преобразованием ртути (хлорное железо, перманганат калия, тиосульфат натрия, сероводород и др.), т.е., использование реагентов не обеспечивает снижение уровня ртутной загрязненности воздуха до ПДК (ПДК = 0,0003 мг/куб.м).

Кроме этого было зафиксировано, что из-за неустойчивости образующихся соединений через некоторое время после демеркуризации (2 – 3 недели) наблюдается рост содержания паров ртути в воздухе до исходных значений. Это происходит, например, при попытках устранить ртутное загрязнение с помощью озона или перекиси водорода: в результате распада окиси одновалентной ртути, являющейся продуктом реакции, выделяется свободная ртуть.
В особую группу можно выделить препараты, которые отличаются высокой агрессивностью, т.е., оказывают негативное воздействие на различные поверхности, приборы и аппаратуру, обладают высокой токсичностью (например, производные галогенов). Эта особенность не исключает использование указанных препаратов, но ограничивает сферу их применения. Так, для демеркуризации производственных помещений, в которых в течение длительного времени осуществлялись работы с ртутью и ее соединениями, весьма результативно использование газообразного йода [x]. Вместе с тем этот реагент не может быть применен для очистки от ртути, например, транспортных средств, демеркуризации административных помещений, детских учреждений.

На основе вышеуказанных исследований специалистами научно-производственного предприятия «Экотром» была создана серия демеркуризационных средств и разработана методология, которые позволяют устранить ртутные загрязнения различных объектов при одновременном достижении, практически, бессрочного эффекта очистки от ртути. В качестве наиболее перспективных демеркуризацонных реагентов были использованы полисульфидные препараты, персульфаты, соединения, содержащие ионы галогенов, комплексообразующие реагенты и поверхностно-активные вещества. В ряде случаев оптимальный результат достигается при комплексном использовании указанных выше препаратов. Высокой эффективностью отличается способ демеркуризации, позволяющий преобразовать ртуть в сульфид ртути – наиболее устойчивое, практически нерастворимое соединение этого элемента, отвечающее ее природной форме [xi] . Предварительное нанесение оксиэтилированного спирта (поверхностно-активного вещества), предусмотренное в указанном способе демеркуризации, обеспечивает смачивание обрабатываемой поверхности, включая микронеровности, зазоры и дефекты покрытия, т.е., создает наиболее благоприятные условия для протекания реакции преобразования ртути в сульфидную форму. Использование в рассматриваемом способе демеркуризации в качестве основного реагента полисульфида кальция (в отличие от традиционно применяемых сульфидов и полисульфидов щелочных металлов) позволяет предотвратить растворение образующегося сульфида ртути в избытке демеркуризационного препарата. Указанный способ очистки от ртути наиболее целесообразен для демеркуризации объектов с высокой степенью ртутного загрязнения - производственных зданий, научных центров, объектов теплоэнергетики и т.д.

Для тех случаев, когда демеркуризация должна быть осуществлена локально, и при этом необходимо предотвратить повреждение интерьера помещения (офисы, торговые залы и т.д.), был разработан препарат на основе персульфатов, содержащие ингибиторы коррозии и комплексообразователи, позволяют осуществлять очистку от ртути таких сложных объектов как самолеты и вертолеты. В этом случае важнейшее значение имеет отсутствие негативного влияния средств демеркуризации на долговечность, надежность и коррозионную стойкость авиационной конструкции.

Ввиду того, что спектр загрязненных ртутью объектов весьма разнообразен: заводы, научно-исследовательские институты, конструкторские бюро, лечебно-профилактические, образовательные, административные учреждения, жилые квартиры, транспортные средства (самолеты, вертолеты, ж/д вагоны, автомобили), оборудование – при проведении демеркуризации необходимо осуществлять дифференцированный подход к проблеме очистки от ртути, учитывающий степень загрязнения объекта ртутью, вид загрязненных ртутью материалов и т.д. В этой связи целесообразно выделить такие группы объектов: помещения, транспортные средства, территории.

4.2. Очистка от ртути помещений.

Комплекс работ по демеркуризации помещений включает следующие обязательные этапы:

- обследование объектов, направленное на выявление источника и степени загрязнения помещений ртутью;

- удаление фазовой ртути и подготовка поверхностей для выполнения химической обработки;

- химическую демеркуризацию, при которой производится обработка поверхностей теми или иными препаратами (при необходимости выполняется удаление покрытий пола, в случае сильного загрязнения – вырубка участков штукатурки, цементной стяжки, демонтаж пола, удаление засыпки подпольного пространства);

- обезвреживание загрязненных ртутью материалов (бетон, штукатурка, кафель и т.д.) и продуктов преобразования ртути.

Обследование загрязненного ртутью объекта является чрезвычайно важным этапом работы, так как позволяет определить общий объем демеркуризационных мероприятий, технологию и вид химических препаратов, необходимых для осуществления очистки помещения от ртути. Обследование помещения, как правило, начинают с анализа воздуха на содержание в нем паров ртути; в зонах максимального загрязнения воздуха производится отбор проб твердых материалов – покрытий пола, штукатурки и т.д. В большинстве случаев анализ полученных данных позволяет выявить очаги ртутного загрязнения и наметить методы их устранения. Вместе с тем при высоких концентрациях паров ртути в воздухе всего помещения ( порядка 0,04 – 0,08 мг/куб.м) зафиксировать участки скопления фазовой ртути не представляется возможным. В этом случае производится химическая обработка всего помещения для снижения общего фона ртутного загрязнения, что позволяет «проявить» источники скопления ртути. Так, при перепрофилировании завода, производившего люминесцентные лампы, специалисты НПП «Экотром» смогли обнаружить «депо» ртути только после нескольких химических обработок: капельная ртуть располагалась между слоями покрытий пола (вероятно, ртуть не была удалена при демеркуризациях, проводимых на заводе в период его предшествующей деятельности). Или, например, при проведении демеркуризации административного помещения коммерческого предприятия «депо» ртути было обнаружено, также после понижения общего фона ртутного загрязнения, за гипсокартонными панелями стен, для чего потребовался их демонтаж (в данном случае пролив ртути был намеренный).

Для осуществления следующего этапа демеркуризации – удаления фазовой ртути - известно немало способов [xiii]: термический, сбор капель ртути с помощью приспособлений из амальгамирующихся металлов, использование ловушки, присоединенной к форвакуумному нососу, применение лейкопластыря и т.д. Каждый из указанных способов имеет как достоинства и недостатки, и применение того или иного варианта удаления фазовой ртути определяется характером и степенью ртутного загрязнения помещения. Принципиальным является следующий момент: приступать к следующему, химическому этапу демеркуризации можно лишь после того, как вся фазовая ртуть будет собрана и удалена на обезвреживание. Это обусловлено тем, что при воздействии химических реагентов, преобразующих ртуть металлическую в ее соли, и на поверхности капель ртути образуется «корка», препятствующая продолжению реакции. При механическом воздействии такая капля, покрытая слоем ртутной соли, снова становится источником паров ртути.

Главным содержанием этапа химической демеркуризации является правильный выбор препарата для выполнения работы и технологии его применения. Так, например, демеркуризация объектов, в которых длительное время производились работы со ртутью и ее соединениями, хранились ртутьсодержащие приборы (заводы, научные центры, военные объекты, объекты теплоэнергетики и др.) может быть осуществлена только с использованием высокоактивных, как правило агрессивных и токсичных препаратов – галогены и др. Эта работа выполняется с соблюдением соответствующих правил безопасности и использованием специальных средств защиты. Вместе с тем демеркуризацию объектов, загрязнение которых обусловлено разовым проливом ртути (административные помещения, учебные и др. ) целесообразно выполнять с использованием более «мягких» препаратов, применение которых не вызовет нарушений интерьера.

Систематическое обследование объектов городской среды, в частности помещений различного назначения, проводимое специалистами НПП «Экотром», а также многолетний опыт демеркуризации показывают, что наряду с объектами высокой сложности ртутного загрязнения (заводы, научные центры и т.д.) весьма распространены объекты, где случились проливы небольших количеств ртути, например, при разрушении медицинских термометров (поликлиники, больницы, детские сады и др.). Если демеркуризация сильно загрязненных объектов должна выполняться профессионалами, владеющими методами работы с высокоактивными, часто газообразными препаратами, то для очистки помещений после пролива небольшого количества ртути специалистами НПП «Экотром» разработан Демеркуризационный комплект, с помощью которого работа может быть проведена самими пользователями разрушенного прибора [xiv]. Основа Демеркуризационнго комплекта – запатентованный препарат «Э – 2000+», включающий серосодержаще вещество, комплексообразователь и поверхностно-активное вещество. При осуществлении демеркуризации с помощью препарата «Э-2000+» входящее в его состав поверхностно-активное вещество смачивает обрабатываемую поверхность и диспергирует ртутное загрязнение в слой композиции, где ртуть вступает в реакцию с серосодержащим соединением и комплексообразователем. В демеркуризационный комплект входят все необходимые для проведения работы материалы и приспособления: распылитель, перчатки, салфетки, моющее средство и др.). Все перечисленное выше упаковано в специальную сумку, в которую после проведения работы помещают загрязненные ртутью и солями ртути материалы; далее НПП «Экотром» обеспечивает вывоз и обезвреживание вышеуказанных ртутьсодержащих отходов.

4.3. Демеркуризация транспортных средств

Опыт проведения демеркуризационных работ показывает, что в число объектов, загрязняемых ртутью, входят транспортные средства - железнодорожные вагоны, самолеты вертолеты, автомобили. Негативное воздействие ртути в рассматриваемых случаях связано не только с ее токсичностью для людей, но и специфическим влиянием ртути на конструкционные материалы, следствие чего является снижение прочности и надежности транспортных средств. Так, в 70-е годы ХХ века весьма остро стоял вопрос, связанный с загрязнением ртутью летательных аппаратов. Ртуть, попадая на детали, изготовленные из алюминиевых сплавов, может вызвать, во-первых, адсорбционное понижение прочности (эффект Ребиндера) и, во-вторых, межкристаллитную коррозию материала[xv]. Степень проявления обоих эффектов зависит о многих факторов и может варьироваться от незначительного коррозионного поражения до катастрофического разупрочнения конструкции. Это вызывало необходимость внеочередного капитального ремонта или досрочного списания самолетов и вертолетов. Проблема осложнялась тем, что препараты, эффективные для демеркуризации других объектов, например помещений, оказывались не пригодными, ввиду их коррозионной агрессивности, для очистки от ртути металлических конструкций. В связи с вышеуказанным были разработаны специальные составы – на основе персульфата калия, тиомочевины и бензолсульфамида, применение которых не снижает прочности самолетных конструкций, не вызывает коррозию авиационных материалов [xvi].

Препараты, оказавшиеся эффективными для демеркуризации самолетных конструкций, впоследствии были модифицированы (работы выполнены в научно-производственном предприятии «Экотром») и используются в настоящее время для очистки от ртути металлических элементов конструкции таких транспортных средств как автомобили, железнодорожные вагоны.

Загрязнение ртутью железнодорожных вагонов, как правило, связано с разрушением ртутьсодержащих приборов, например, датчиков. Попытки обслуживающего персонала справиться с проблемой самостоятельно, как правило, не позволяют решить проблему – устранить ртутное загрязнение конструкции. Капли ртути, ввиду их высокой подвижности, способности дробиться, попадают в различные зазоры; пары ртути адсорбируются отделочными материалами вагона (ткань, пластик и т.д.). Для демеркуризации железнодорожных вагонов специалистами НПП «Эктром» разработаны специальные препараты, содержащие ингибиторы коррозии для стальных конструкций; практика использования этих средств демеркуризации показала их высокую эффективность.

Ртутное загрязнение автомобилей, в большинстве случаев, обусловлено преднамеренным проливом этого токсичного вещества с целью нанесения материального ущерба владельцу транспортного средства и вреда его здоровью. Очистка от ртути автомобилей относится к сложным случаям демеркуризации, что объясняется следующими факторами: пары ртути могут попасть в двигатель, откуда вместе с воздухом снова поступить в салон и вызвать повторное загрязнение; в салоне автомобиля имеется множество материалов, способных адсорбировать ртутные пары, а затем, при изменении температуры, возможно увеличение концентрации паров ртути в воздухе салона за счет процесса десорбции ртути.

Комплекс работ по очистке о ртути автомобилей, согласно практике специалистов НПП «Экотром», предполагает, как правило, удаление загрязненных ртутью материалов (чехлы, коврики и т.д.) и их обезвреживание, химическую обработку конструкции салона препаратами, не вызывающими коррозию металла, удаление на обезвреживание продуктов преобразования ртути и избытка демеркуризационных препаратов. Ввиду возможности попадания микроскопических капель ртути в зазоры конструкции, как правило, назначается мониторинг (периодический контроль) автомобиля, прошедшего демеркуризацию.

4.4. Обезвреживание территорий

Одной из наиболее сложных проблем демеркурзации является обезвреживание загрязненных ртутью территорий. Особую значимость этим вопросам придает, во-первых, масштабность задач (загрязнены районы расположения центров горнодобывающей промышленности – Южный Урал, Восточная Сибирь, территории, прилегающие к предприятиям цветной металлургии и т.д.), во-вторых, отсутствие на сегодняшний день эффективных технологий и общепринятых подходов к осуществлению этой работы. Кроме этого, практически в любом городе имеется значительное количество непромышленных источников ртути, способной при тех или иных условиях загрязнять обширные территории. Это хорошо иллюстрируется данными, полученными для г. Санкт- Петербурга и г. Москвы. Так, в Санкт-Петербурге общие «запасы» ртути в рассеянном и сосредоточенном виде оцениваются в 53-60 т, причем порядка половины ее связано с верхним слоем городских почвогрунтов, в которых наблюдаются значительные зоны ртутного загрязнения [xvii]. В большинстве районов города масштабы загрязнения почв ртутью, как по интенсивности, так и по площади, намного превышают их загрязнение другими токсичными элементами. Исследования распределения ртути в верхнем слое почв г. Москвы показали, что существенная территория города (почти 20% площади) характеризуется высокими ее концентрациями, многократно превышающими фоновые уровни (табл.1)[xviii] .

Таблица 1.

Интервалы содержания ртути		Площадь, кв.км	Доля от площади города, %
мг/кг	кратность ПДК	Площадь, кв.км	Доля от площади города, %
< 0,5	< 0,25	~ 904	~ 82,16
0,5 - 1,0	0,25 - 0,5	~ 130	~ 11,80
1,0 - 2,1	0,5 - 1,0	~ 60	~ 5,50
> 2,1	> 1	~ 6	~ 0,54

Как следует из таблицы 1, зоны с содержанием ртути в почвах выше ПДК занимают лишь 0,54% территории города, однако в абсолютном выражении это составляет целых 6 кв.км. В существенной мере установленные зоны техногенного загрязнения являются остаточными, поскольку, почва, аккумулируя загрязняющие вещества, отражает многолетний эффект воздействия различных источников загрязнения. Тем не менее она является важным элементом городской среды и во многом определяет ее качество. Почва также выступает как источник вторичного загрязнения воздуха, грунтовых и поверхностных вод.

Все это свидетельствует о высокой ртутной нагрузке на городскую среду и обусловливает необходимость выработки идеологии по реабилитации территорий, загрязненных ртутью, и выполнение соответствующих работ.

В этой связи одним из направлений работы научно-производственного предприятия «Экотром» является разработка технологий по обезвреживанию территорий, создание препаратов и оборудования для указанных целей. Также как и при очистке от ртути помещений, транспортных средств и других объектов, при демеркуризации территорий, по мнению специалистов НПП «Экотром», необходим дифференцированный подход к проблеме. Безусловно, на участках территорий, на которых произошел аварийный пролив ртути (т.е. имеется фазовая ртуть), грунт, содержащий капельную ртуть, подлежит изъятию и обезвреживанию на специальных установках. Как правило, такие зоны – очаг ртутного загрязнения – относительно невелики по площади.
В зонах с относительно небольшим ртутным загрязнением (эти зоны занимают огромные территории) возможна химическая обработка, суть которой составляет перевод ртути в наиболее устойчивое, практически нерастворимое соединение – сульфид ртути. Достоинства предлагаемого способа демеркуризации территорий заключаются в следующем:

- отсутствует необходимость в использовании сложного оборудования;

- отсутствует необходимость в перевозке загрязненного ртутью грунта (преобразование осуществляется на месте);

- сульфид ртути, образующийся в результате демеркуризации, является природной формой ртути, т.е. ртуть преобразуется в соединение, из которого она добывается; состояние грунта после демеркуризации может быть охарактеризовано следующим образом: грунт содержит вкрапления ртутной руды (сульфид ртути), не представляющей опасности.

Предложенный выше способ обезвреживания территорий не может рассматриваться как универсальный. Эту технологию не целесообразно применять для демеркуризации, например, детской площадки, загрязненной по той или иной причине ртутью: в этом случае грунт содержащий ртуть, должен быть изъят и вывезен на обезвреживание. Вместе с тем для реабилитации территорий, на которых расположены предприятия горнодобывающей промышленности, металлургические комбинаты, предприятия химической промышленности, указанный подход может оказаться единственно приемлемым решением проблемы устранения ртутного загрязнения. Весьма перспективным представляется также использование опыта реабилитации загрязненных ртутью территорий, применяемого на ртутных месторождениях Испании ( в Альмадене), в Италии (в Монте-Амиата). Было установлено, что скорость испарения ртути снижается по мере увеличения плотности растительности на территории, загрязненной ртутью. Вместе с тем следует отметить, что механизм влияния растительности на процесс демеркуризации территорий требует дальнейшего исследования.

По-видимому, решение проблемы реабилитации загрязненных ртутью территорий, может быть только комплексным, и включать детальное обследование территории с целью выделения очагов максимального загрязнения, изъятие грунта с фазовой ртутью и удаление его на обезвреживание, химическую обработку территорий с целью минерализации ртути, использование растительного покрова.

5. Заключение

Таким образом, высокая токсичность ртути, наличие техногенных источников загрязнения ртутью среды обитания человека, невозможность массового перехода на безртутные технологии, широкий спектр объектов, загрязняемых ртутью, позволяют утверждать, что проблема ртутной безопасности является одной из приоритетных экологических, медицинских и социальных проблем. В этом контексте большую значимость приобретают вопросы устранения ртутного загрязнения помещений, территорий и других объектов – демеркуризация.

Устранение ртутного загрязнения должно производиться специализированными службами, располагающими необходимой производственной и научно-исследовательской базой, лабораторией, аккредитованной на выполнение работ в данной сфере деятельности, лицензией на обезвреживание ртутьсодержащих отходов.

Многолетний опыт работы научно-производственного предприятия «Экотром» в области демеркуризации показывает, что разработка и применение новых демеркуризационных технологий и препаратов, использование дифференцированного подхода к проблеме устранения ртутного загрязнения позволяют осуществлять практически полную с бессрочной гарантией очистку от ртути объектов различной сложности и степени загрязнения, а также производить обезвреживание ртутьсодержащих отходов, образующихся в процессе работы.

Литература.

1. Критерии санитарно-гигиенического состояния окружающей среды. Вып.1: Ртуть: Пер. с англ. – М. : Медицина, 1979.

2. Ершов Ю.А., Плетнева Г.В. Механизм токсического действия неорганических соединений. М.: Медицина, 1989.

3. Янин Е.П. Добыча и производство ртути в СНГ как источник загрязнения окружающей среды // Эколого-геохимические проблемы ртути. М.: ИМГРЭ, 2000. С. 38- 59.

4.. Мустафин С.К., Минигазимов Н.С. и др. Проблемы ртутной безопасности Южного Урала // Экологические проблемы промышленных зон Урала. Т.1. – Магнитогорск: МГМА, 1998.

5. Гладков С.Ю., Климов В.А., Симонов В.Д. Аппаратура и технология поиска источников ртутныхо загрязнений // Ртуть . Комплксная система безопасности. Сборник мат-лов 3-й научн.-техн.конф. – СПб., 1999. С. 44-45.

6. Коровицкий С.Л. Изъятие не исползуемой ртути и ртутьсодржащих изделий как фактор уменьшения ртутных загрязнений // Ртуть. Комплексная система безопасности. Сборник мат-лов 3-й научн.-техн. Конф. – СПБ., 1999. С. 33-35.

7. Zeitz P., Orr M., Kaye W.E. Public health consequences of mercury spills : hazardous substances emergency events surveillanct system// Environ. Health.Perspect., 2002, 110, № 2, p. 129-132.

8. Методические рекомендации по контролю за организацией текущей и заключительной демеруризацией и оценке ее эффективности. № 4545 – 87. – М. : Минздрав СССР, 1989.

9. Макарченко Г.В., Косорукова Н.В., Волох А.А. Демеркуризация объектов городской среды // Эколого-геохиические проблемы ртути. – М. : ИМГРЭ, 2000. С. 153-160

10. Никитин С.В. Авторское свидетельство СССР № 1157103 «Способ очистки помещений от ртути».

11. Макарченко Г.В., Косорукова Н.В. Патент № 2175664 «Способ демеркуризации объектов, загрязненных ртутью, и состав для демеркуризации «Э-2000+».

12. Косорукова Н.В., Потехин Д.С. Патент № 2240337 «Состав для демеркуризации».

13. Пугачевич П.П. Работа со ртутью в лабораторных и производственных условиях. М., 1972.

14. Макарченко Г.В., Косорукова Н.В. Новое средство для устранения ртутных загрязнений // Экология промышленности России, № 1, 2003. С.44-46.

15. Косорукова Н.В. Влияние ртути на усталостную долговечность и коррозионную стойкость конструкции самолетов из алюминиевых сплавов: Автореф. дис… канд. техн. наук. – Киев, 1983.

16. Шахгириев И.Б., Косорукова Н.В., и др. Состав для демеркуризации объектов, зараженных ртутью. Авторское свидетельство № 1051103. 1983г.

17. Пуминов Я.А., Решетов В.В., Машьянов Н.Р. Особенности депонирования ртути на территории Санкт-Петербурга. Ртуть. Комплексная система безопасности. Сборник мат-лов 3-й научн.-техн.конф. - спб., 1999. С. 47-49.

[xviii] Соколов Л.С. Ртуть в окружающей среде Московского региона // Эколого-геохимические проблемы ртути. – М. : ИМГРЭ, 2000. С. 90-95.

http://www.ecotrom.ru/statdemerk.htm

Интересно почитать