УДК 546.4:631.42

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ безопасность гальваношлама

Даценко В.В.

Гальваношламы (ГШ), используемые в производстве строительных материалов, подвержены вымыванию из изделий ионов тяжелых металлов (ТМ) и тем самым могут представлять угрозу окружающей природной среды (ОПС) [1]. Для изучения выщелачивания ионов ТМ из ГШ в модельные среды выбраны металлы меди и цинка, что связано с их большим содержанием в промышленных ГШ и высоким классом опасности [2].

С целью определения экологической безопасности медно-цинкового ГШ до и после термообработки была проведена его санитарно-экологическая оценка. Определение уровня опасности ГШ до и после термообработки, а также для установления количества вымываемых Cu²⁺ и Zn²⁺ проводили с использованием экстрагентов [3]: дистиллированной воды, ацетатно-аммонийного буферного раствора. Как показывают представленные результаты, все виды вытяжек из ГШ, как до термообработки так и после, характеризуются достаточно высокими концентрациями ионов Cu²⁺ и Zn²⁺. Доля водорастворимых форм, характеризующих максимальную миграционную и биологическую активность, а также концентрация подвижных форм исследуемых ТМ, извлекаемых ацетатно-аммонийным буфером, довольно высокая. Во всех образцах ГШ преобладают труднорастворимые формы Cu и Zn, характеризующие их способность к вымыванию под действием определенных физико-химических факторов.

Наличие ингредиентов (ТМ) в водной вытяжке характеризует их максимальную миграционную и биохимическую активность и, следовательно, максимальную возможность неблагоприятного воздействия их на ОПС и человека. Нами была изучена миграция из модельного обожженного и необожженного ГШ в водную среду элементов цинка и меди. До термообработки в течение первых 7 суток происходит насыщение раствора ионами Cu²⁺. Длительное воздействие на ГШ водной среды (30 суток) приводит к незначительному возрастанию концентраций ионов меди в водных вытяжках. После термообработки поступление ионов меди из ГШ в водную вытяжку характеризуется интенсивным насыщением и имеет экстремальный характер в первые сутки контакта ГШ с водной средой. Через 3 суток наблюдается резкое уменьшение процесса растворения ионов и после 20 дней их миграция в водную фазу прекращается.

Наиболее адекватно прогнозировать потенциальную опасность промышленных отходов для окружающей среды позволяет ацетатно-аммонийная буферная вытяжка (рН-4,8), поскольку она наиболее приближена к реальным условиям и моделирует кислотность почвенного раствора и кислотных дождей. Поэтому, учитывая этот факт, нами проведены исследования по миграции ионов ТМ из исследуемого ГШ в ацетатно-аммонийную буферную вытяжку. Динамика вымывания ТМ из ГШ до термообработки буферными вытяжками качественно схожи и имеют восходящий характер. Т.е., процесс растворения соединений металлов из ГШ протекает в течение всего промежутка эксперимента.

Динамика растворения соединений меди и цинка из ГШ после термообработки в течение 3 суток в ацетатно-аммонийном буферном растворе аналогична процессами в водных вытяжках. Миграция ТМ имеет экстремальный характер, происходит интенсивное вымывание ионов. Снижение их содержания, как в водной так и в буферной вытяжках, отмечено на 3 сутки. Длительное воздействие на ГШ водной и буферной средах (30 суток) не приводит к значительному возрастанию концентраций ионов Cu²⁺ и Zn²⁺ в этих вытяжках. Характер такого поведения объясняется, прежде всего, кинетическими особенностями процесса. В первые сутки происходит миграция ТМ из поверхностных слоев образца ГШ в результате воздействия среды. Вследствие этого происходит переход металло-ионов в растворимые формы и их выщелачивание. В дальнейшем процесс миграции значительно замедляется, что связано с диффузионными затруднениями извлечения ионов ТМ из структуры образца ГШ.

Потенциальная водно-миграционная опасность изучаемого ГШ охарактеризована путем сопоставления максимального уровня фактического содержания ТМ шлама в водном и буферном экстрактах с их предельно допустимыми концентрациями для водоемов (ПДК_в). Критерием загрязнения ПО является кратность превышения нормативов (ПДК_в(Cu) = 1,0 мг/л; ПДК_в(Zn) = 1,0 мг/л) [4]. Результаты проведенного сравнительного анализа показали, что во всех вытяжках концентрации ионов Cu²⁺ и Zn²⁺ значительно превышают их ПДК для воды хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения. Так же следует отметить, что в медно-цинковом шламе как до термообработки так и после, ионы Zn²⁺ имеет повышенную водно-миграционную активность по сравнению с ионами Cu²⁺ в нейтральных (рН = 6,8) и слабокислых (рН = 5,1) средах. Т.е. кратность превышения концентрации ионов Zn²⁺ над ионами Cu²⁺ в водной вытяжке составляет 54, а в ацетатно-аммонийном буфере – 2.

ЛИТЕРАТУРА

1. Даценко В.В. Решение экологических проблем при утилизации компонентов сточных вод гальванических производств / В.В. Даценко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2012. – № 6/10(60). – С. 33-38.

2. Даценко В.В. Определение токсических свойств ингредиентов промышленных гальванических отходов / В.В. Даценко // Экология и промышленность. – 2012. – № 2. – С. 102-106.

3. Методические указания МУ 2.1.674-97. Санитарно-гигиеническая оценка стройматериалов с добавлением промотходов.

4. Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання. Наказ МОЗ України № 163/1940 від 15.04.97.