Свинец как скрытая угроза. Свойства и влияние свинца на окружающую среду.
И все же глобальный переход на беcсвинцовые технологии - это задача пусть не очень далекого, но все же будущего. Дело в том, что опасность свинца для окружающей среды и здоровья человека парадоксальным образом сочетается с его исключительной значимостью для современной промышленности.
В настоящей статье мы попытаемся всесторонне рассмотреть тенденцию отказа от использования свинца. Также постараемся найти ответы на актуальные и закономерные вопросы - так ли опасен этот тяжелый металл и почему нет схожих кампаний по отказу от ванадия, марганца, никеля, ведь они тоже могут быть весьма опасны для окружающей среды.
Свинец - тяжелый металл № 1
Свинец – во многом идеальный металл, ведь он обладает массой важных для промышленности достоинств. Наиболее очевидное из них - сравнительная легкость его получения из руд, которая объясняется низкой температурой плавления (всего 327°С). При обработке важнейшей свинцовой руды - галенита, - металл легко отделяется от серы. Для этого галенит достаточно в смеси с углем обжечь на воздухе.Из-за высокой пластичности свинец легко куется, прокатывается в листы и проволоку, что позволяет применять его в машиностроительной промышленности для изготовления различных сплавов с другими металлами. Широкой известностью пользуются так называемые баббиты (подшипниковые сплавы свинца с оловом, цинком и некоторыми другими металлами), типографские сплавы свинца с сурьмой и оловом, сплавы свинца с оловом для пайки различных металлов.
Металлический свинец - очень хорошая защита от всех видов радиоактивного излучения и рентгеновских лучей. Он введен в резину фартука и защитных рукавиц врача-рентгенолога, задерживая рентгеновские лучи и предохраняя организм от их губительного действия. Защищает от радиоактивного излучения и стекло, содержащее окислы свинца. Подобное свинцовое стекло позволяет управлять обработкой радиоактивных материалов с помощью "механической руки" - манипулятора.
При воздействии воздуха, воды и различных кислот свинец проявляет большую устойчивость. Это свойство позволяет широко использовать его в электротехнической промышленности, особенно для изготовления аккумуляторов и кабельных рубок. Последние находят широкое применение в авиа- и радиопромышленности. Устойчивость свинца позволяет использовать его и для предохранения от порчи медных проводов телеграфных и телефонных линий. Тонкими свинцовыми листами покрывают железные и медные детали, подвергающиеся химическому воздействию (ванны для электролиза меди, цинка и других металлов).
Вообще, можно перечислить очень много областей применения свинца: обработка внутренней поверхности химической аппаратуры, трубы для перекачки кислот и сточные трубы химических лабораторий, производство электрических кабелей, свинцового стекла и хрусталя, глазурей (и это еще далеко не все). Книги, журналы, газеты печатаются не без помощи типографского металла, содержащего свинец. Из некоторых соединений этого металла изготавливают краски – например, белила. Природные соединения свинца (сурик, глет) обладают красивым устойчивым желтым, оранжевым и красным цветом и применяются как красители. Окись свинца используется в металлургии, стекольном деле и медицине. В ПВХ-индустрии применение свинцовых стабилизаторов позволяет создавать оконные профили, устойчивые к деформациям, нагреванию и солнечному свету.
Говоря о цене свинца, необходимо отметить его относительную дешевизну. По ценам Лондонской Биржи Металлов, он дешевле цинка в среднем на 100-150$, алюминия на 800$, а меди - на 2000$ за тонну.
Но так ли совершенен свинец?
Свинец как скрытая угроза
Как говорили древние, любая монета имеет две стороны. Несмотря на все свои достоинства, свинец вреден для здоровья человека, а его широкое применение в промышленности привело к тому, что свинцовое загрязнение можно обнаружить повсюду. Рассмотрим важнейшие составляющие биосферы, такие как воздух, вода и почва.
Начнем с атмосферы. С воздухом в организм человека поступает незначительное количество свинца – (всего 1-2%), но при этом большая часть свинца усваивается. Наибольшие выбросы свинца в атмосферу происходят в следующих отраслях производства:
- металлургическая промышленность;
- машиностроение (производство аккумуляторов);
- топливно-энергетический комплекс (производство этилированного бензина);
- химический комплекс (производство пигментов, смазок и др.);
- стекольные предприятия;
- консервное производство;
- деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность;
- предприятия оборонной промышленности.
Без сомнения, наиболее значимым источником загрязнения атмосферы свинцом является автомобильный транспорт, использующий этилированный бензин.
Доказано, что повышение содержания свинца в питьевой воде обуславливает, как правило, увеличение его концентрации в крови. Значительное повышение содержания этого металла в поверхностных водах связано с его высокой концентрацией в сточных водах рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, шахт и т.д.
Из загрязненной почвы свинец поступает в сельскохозяйственные культуры, а вместе с пищей - и непосредственно в организм человека. Отмечено активное накопление данного металла в капусте и корнеплодах, причем именно в тех, которые повсеместно употребляются в пищу (например, в картофеле). Некоторые виды почв прочно связывают свинец, что предохраняет от загрязнения грунтовые и питьевые воды, растительную продукцию. Но тогда сама почва постепенно становится все более зараженной и в какой-то момент может произойти разрушение органического вещества почвы с выбросом свинца в почвенный раствор. В итоге она окажется непригодной для сельскохозяйственного использования.
Таким образом, вследствие глобального загрязнения окружающей среды свинцом, он стал вездесущим компонентом любой растительной и животной пищи. В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания - от 40 до 70% в разных странах. Растительные продукты в целом содержат больше свинца, чем животные.
Как уже было сказано, всему виною промышленные предприятия. Естественно, на самих производствах, имеющих дело со свинцом, экологическая обстановка хуже, чем где бы то ни было. По результатам официальной статистики, среди профессиональных интоксикаций свинцовая занимает первое место. В электротехнической промышленности, цветной металлургии и машиностроении интоксикация обусловлена превышением ПДК свинца в воздухе рабочей зоны в 20 и более раз. Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, нарушает деятельность сердечно-сосудистой и репродуктивной систем.
Итак, свинец идеален, но смертелен?
Не время для свинца
К счастью, существует много путей для спасения человечества от этого коварного металла. Вводятся определенные юридические ограничения на применение свинца в различных сферах человеческой деятельности. Пожалуй, наиболее известный акт по лимитированию его использования – это не столь давнее решение Комиссии по охране окружающей среды ЕС. Уже к концу 2005 года планируется отказаться от использования этого тяжелого металла во многих отраслях промышленности. Такое начинание поддерживают производители самых разных товаров, необходимых в быту.
В настоящее время ведется разработка закона, распространяющего эти меры на всю промышленность ЕС. Отрадно, что наша страна не отстает от просвещенной Европы. Действия властей в России по преодолению вредного воздействия свинца заключаются преимущественно в Федеральной программе «Охрана окружающей среды Российской Федерации от свинцового загрязнения и снижение его влияния на здоровье населения на 1998-2005 годы». Принят также Федеральный закон «О запрете производства и оборота этилированного автомобильного бензина в РФ» от 22.03.2003 г., полностью запрещающий производство и оборот этилированного автомобильного бензина в РФ с 1 июля 2003 года.
Но, как известно, бумага все стерпит. Что же происходит на самом деле? Что реально предпринимается для очищения атмосферы, воды и почвы? Важнейшим направлением решения проблемы загрязнения воздуха свинцом становится поиск альтернативного автомобильного топлива. Ученые всего мира расценивают ХХI век как «эпоху метана», прежде всего, потому, что это экологически чистое топливо (основными продуктами сгорания являются углекислый газ и вода) и, что особенно важно, его запасы значительно превышают запасы нефти. В городских условиях, где загазованность воздуха максимальна, а дистанции перевозок сравнительно невелики, очень перспективны автомобили на водородном топливе и электромобили. Уже созданы и испытаны в реальных городских условиях электромобили, имеющие запас хода 100-150 км.
Наиболее распространенным методом очистки воды от свинца является использование активированного угля. Однако в последнее время, из-за ужесточения требований к качеству питьевой воды, его начали вытеснять углеродные нанотрубки.
Также разработано много способов выведения свинца из почвы путем добавления в нее определенных веществ. К примеру, на кафедре ботаники Московского лесотехнического института получен ряд составов, включающих азотнокислый торий, пятиокись ванадия, азотнокислой кобальт и некоторые другие соединения. Они названы адаптогенами и помогают растениям приспособиться к воздействию повышенных концентраций вредных веществ.
Хорошо, допустим, что в отношении биосферы делаются определенные шаги. Но что же с пищей? Ведь ее экологичность, скорее всего, зависит не только от того, где она выращена. Действительно, одним из существенных источников поступления свинца в организм человека являются консервированные продукты. К примеру, содержание свинца в мышцах тунца при сушке и размалывании увеличивается в 400 раз, а после упаковки в запаянные консервные банки – в 4000 раз. При сушке концентрация увеличивается за счет потери влаги, а при упаковке в банки используется припой, содержащий свинец.
Эксперты Всемирной организации здравоохранения сообщают, что молоко, обработанное фабричным путем, содержит значительно больше свинца, чем свежее коровье молоко. Кстати говоря, при химическом анализе вымытых и невымытых плодов оказалось, что от 30 до 65% свинца удаляется путем обычной мойки.
Но, даже решив проблему бытового и природного загрязнений, нельзя забывать об их непосредственной причине – промышленном производстве. Любой врач скажет, что лечить симптомы бесполезно – надо найти причину. Говоря о производственных проблемах, необходимо отметить, что важнейшей причиной профессиональной интоксикации является загрязнение воздушной среды производственных помещений. К мероприятиям, направленным на улучшение ее состояния, относятся совершенствование технологии с целью сокращения выделения вредных веществ, а также вентиляция и мероприятия, сокращающие выбросы загрязнителей в атмосферу.
К сожалению, большинство предприятий, особенно в нашей стране, не может позволить себе масштабного переоборудования систем, отвечающих за экологическую безопасность предприятия. Но во многих случаях это и не требуется.
Интересны разработки таких российских ученых, как Пастухова Л.Г., Толстова Ю.И., Шумилов Р.Н. и др. Ими на практике доказано, что обезопасить само производство свинца можно без особых денежных затрат. Одна из разработанных технологий заключается в оптимизации распределения воздушных потоков, что может быть применено на любых производствах, связанных со свинцом. Такая незначительная модернизация сыграет серьезную роль в уменьшении профессиональной интоксикации, обусловленной превышением допустимой концентрации свинца в воздухе.
Хорошим примером эволюции производства является разработка и внедрение на всех заводах международного концерна profine GmbH (владельца немецкой марки КБЕ - крупнейшего поставщика пластикового для окон и дверей в России) рецептуры green line. Эта технология подразумевает использование экологически чистых, безвредных для здоровья «бессвинцовых» стабилизаторов, созданных на основе соединений кальция–цинка. С появлением нового экологического стандарта появилась возможность безопасной для окружающей среды утилизации профилей из ПВХ.
Безопасность превыше всего
Так что же такое свинец – универсальная защита от большинства агрессивных внешних воздействий, легко добываемая, легко перерабатываемая и потому дешевая, или же ужасный серый призрак, грозящий человечеству множеством бед – от неурожаев до врожденных болезней?
Истина, как всегда, оказывается где-то посредине. Свинцовая угроза – результат неумеренного и недальновидного производства и использования свинца в течение минувших веков. Но сейчас на первый план выходит экологическая безопасность производств и технологических процессов, так что пришло время для тщательного анализа угроз окружающей среде и коренного пересмотра отношения к природе. Безусловно, свинец еще долгое время не потеряет своего значения в промышленности, но если находятся альтернативы, то ими необходимо воспользоваться. И мир вокруг нас станет еще немного чище.
Анатолий Жемчугов
по материалам пресс-службы КБЕ