Экологический менеджмент промышленных предприятий

как путь уменьшения реального вклада стационарных источников в загрязнение окружающей среды свинцом в Российской Федерации

В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, в числе приоритетных загрязняющих веществ, содержание которых в объектах окружающей среды в последнее время значительно возросло, рассматривают тяжелые металлы (ТМ). Причем в отношении ТМ наиболее ярко проявляется та закономерность, что загрязнение окружающей среды (ОС) выступает как следствие нерационального использования природных ресурсов и их ускорившегося истощения и рассеяния.

Один из типичных ТМ - свинец - является металлом, известным человечеству с глубокой древности. Выплавка его и использование для различных целей осуществлялись в течение многих тысячелетий. В настоящее время общий мировой объем производства оценивается величиной порядка 2.5 миллиона тонн в год [1] при ежегодном потреблении (первичного и вторичного свинца) порядка 5.5 - 5.8 миллионов тонн [2]. Свинец входит в привлекающую максимум внимания исследователей первую пятерку ТМ с наибольшими показателями технофильности, определяемыми как отношение общей массы ежегодно добываемых элементов к соответствующим кларкам в литосфере [3].

В 1997 году в России был подготовлен и выпущен Доклад "О свинцовом загрязнении окружающей среды Российской Федерации и его влиянии на здоровье населения" [2]. Информация, представленная в этом документе, характеризуется подразделением по отраслям промышленности и дифференцированным подходом к анализу причин и следствий загрязнения окружающей среды свинцом, поступающим как от стационарных, так и передвижных источников. Следует отметить, что в Докладе [2] традиционным образом рассмотрена структура мирового, но не российского потребления свинца. Однако в разделе, посвященном машиностроительным предприятиям, описаны объемы производства свинца в СССР в 1985-1990 годах, а также приведена некоторая оценка масштабов спада производства в странах СНГ в последние годы (около 300 тысяч тонн). По сведениями, приведенным в работе [4], ежегодное потребление свинца собственно в России составляет 110-160 тысяч тонн, и, таким образом, не превышает 2-3% от мирового. Остановимся на этих цифрах и попытаемся относительно них оценить воздействие на окружающую среду (в том числе, и отдаленное во времени) по свинцу в Российской Федерации.

Суммарное мировое поступление свинца в атмосферный воздух от антропогенных источников в начале девяностых годов описывали величинами порядка 400 тысяч тонн в год [1,5]. Вклад стационарных источников загрязнения атмосферы оценивается в 130 тысяч тонн [1]. Приблизительно к тому же времени отнесена и величина ежегодных выбросов свинца (876 тонн) от стационарных источников на территории Российской Федерации [2]. Следовательно, вклад Российской Федерации в мировую эмиссию свинца от стационарных источников приближается к 0,7%. Полностью осознавая поверхностный характер произведенной оценки, отметим, однако, что Российская Федерация выступает в данном случае как прогрессивный производитель и пользователь свинца и его соединений, так как вклад в картину выбросов в атмосферный воздух в три-четыре раза ниже доли в структуре мирового потребления свинецсодержащей продукции.

В то же время, в Государственном докладе "О санитарно-эпидемиологической обстановке в РФ в 1996 году"[6] ежегодный выброс свинца стационарными источниками описан величинами порядка 1,1-1,6 тысяч тонн. К сожалению, ни в Докладе [2], ни в каких-либо доступных источниках не приводится сравнительный (российские-зарубежные производители) анализ действительных материальных потоков в свинцовых производствах, на основании которого можно было бы судить об истинности или ложности высказанного выше утверждения.

Отметим однако, что в Докладе [2], как и во всех статистических обзорах, подготовленных Госкомэкологией, заключения о количествах загрязняющих веществ (в нашем случае - свинца), поступающих в атмосферный воздух и в водные объекты основывается на численном материале, содержащемся в соответствующих формах статистической отчетности: Форма № 2-тп (воздух), Форма № 2-тп (водхоз), и в нормативных документах (проектах томов предельно допустимых выбросов и сбросов - ПДВ и ПДС).

Следует учесть тот факт, что предусмотренное в концепции ПДВ и ПДС условие полной нагрузки средоохранного оборудования и его регламентной работы соблюдается далеко не всегда. По данным 1990 года, полученным в результате обследования предприятий свинцово-цинковой подотрасли цветной металлургии [7], в среднем пятая часть газоочистных аппаратов всех видов требовала замены. В 1986 году 22% организованных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу не были оснащены пылегазоочистным оборудованием [8]. Причем обсуждаемые сведения касаются лишь наличия или потребности в замене очистного оборудования, установленного на организованных источниках выбросов загрязняющих веществ, в то время, как существует еще и вопрос об эффективности его использования. Инспекции одного из районных комитетов по охране окружающей среды, проведенные в 1997 году, выявили, что большая часть циклонов на предприятиях района функционировала с отклонениями от нормативных характеристик: степень очистки менее 60% вместо декларированной 75-80% зафиксирована практически повсеместно. Кроме того, значительную часть времени газоочистное оборудование простаивало (отключалось при различных нештатных ситуациях и в целях экономии электроэнергии). Необходимо подчеркнуть, что формы статистической отчетности, которые служат первичным материалом для формирования государственных докладов о состоянии окружающей среды и о влиянии отраслей промышленности на окружающую среду, предприятия заполняют в соответствии с формально установленными нормативами ПДВ или ВСВ, а также в некоторых случаях на основании результатов проверок, технологических расчетов, разовых замеров и т.д. "на конце трубы". При этом оценка реальных технологических потерь свинца (как, впрочем, и других загрязняющих веществ) осуществляется крайне редко. Заключения, сделанные в полном тексте Доклада [2] в отношении вклада отраслей промышленности и регионов в общую картину загрязнения территории РФ свинцом, основаны на прежде всего обзорах исследовательских работ, проведенных на предприятиях металлургического и электротехнического профиля; неорганизованные и нерегулируемые источники загрязнения в них не практически не учитываются.

В то же время, рассеяние аэрозолей, поступающих от организованных источников, оснащенных газопылеочистным оборудованием, не должно приводить к выраженному загрязнению участков территории, непосредственно примыкающих к промышленным площадкам. В тексте же Доклада о состоянии окружающей природной среды в Курской области [9] отмечено, что наибольшие уровни свинца в почвах определены именно в этой зоне. Причиной такого загрязнения являются неорганизованные и нерегулируемые источники поступления свинца в окружающую среду. Сведениями о таких источниках ни предприятия, ни комитеты по охране окружающей среды, как правило, не располагают.

Свинец не является исключением из общего правила, состоящего, к сожалению, в том, что принятие подавляющего большинства управленческих решений в области охраны окружающей среды основывается на данных статистической отчетности, не отражающих адекватно ни источников загрязнения (и деградации среды), ни его действительных масштабов.

Половина потребляемого в России свинца используется в производстве аккумуляторов [2]. Суммарные выбросы в атмосферу от семи аккумуляторных заводов оценены в Докладе величиной порядка 38 тонн в год (1995 г.), суммарные сбросы в канализацию - 35 тонн ежегодно. В отношении одного из предприятий объединения "Электрозаряд" в 1997 году была проведена экспертная оценка действительных масштабов потерь свинца в производстве, определяющих воздействие на окружающую среду.

Завод по производству свинцовых аккумуляторов декларирует следующие основные данные, характеризующие потоки соединений свинца в системе "производство-окружающая среда" (в пересчете на свинец):

основное сырье в слитках 17878 т/год,

готовая продукция 18700 т/год (определяется по нормируемому содержанию свинца в готовой продукции);

используемые отходы, направляемые на переработку 990 т/год,

организованные выбросы после очистки 1,42 т/год (нормативы ПДВ и ВСВ установлены в объеме 3,454 т/год);

организованные сбросы после очистки 0,54 т/год (норматив ПДС установлен в объеме 0,044 т/год и лимит сброса ВСС в объеме 0,434 т/год).

Какая-либо информация о неорганизованных выбросах и сбросах свинца, организованных выбросах и сбросах, выделяющихся без очистки (например, в залповых или аварийных режимах), о неорганизованном размещении и захоронении отходов на предприятии отсутствует.

Экспертная оценка фактического воздействия производства на окружающую среду проведена с использованием следующих дополнительных сведений и допущений:

предприятие осуществляет недекларируемые сбросы свинца в городскую и ливневую канализации в разовых (залповых, аварийных, "ночных") режимах без очистки; суммарно - порядка 15 т/год (оценка получена по результатам обработки данных рабочих журналов);

декларируемые выбросы свинца существенно занижены (реальный коэффициент пылеочистки по данным рабочих журналов составляет 78% вместо декларируемых 97%); таким образом, после очистки в воздух поступает около 9,4 тонн свинца ежегодно;

предприятие осуществляет недекларируемые организованные выбросы свинца в разовых режимах без очистки в результате аварийных остановок пылеочистного оборудования при работающем основном технологическом оборудовании (~10% от времени работы основного оборудования по данным рабочих журналов и результатам опроса службы эксплуатации); суммарно эти выбросы могут быть оценены величиной порядка 4,7 т/год;

неучтенные технологические потери свинца для данного производства могут составлять до 0,25% или 50 т/год от его общего потока 20000 т/год (экспертная оценка проведена по аналогии с металлургическими производствами, осуществляющими соответствующие балансовые оценки и расчеты); эти потери в первую очередь определяют недекларируемые неорганизованные выбросы (около 15 т/год ) и сбросы свинца (около 35 т/год ).

Дополнительным свидетельством адекватности проведенных оценок являются данные расчета количества свинца, поступающего со сточными водами на городские очистные сооружения. Обобщение результатов многолетних измерений концентраций свинца на входе в очистные сооружения дает среднюю величину сброса в канализационный коллектор порядка 15 т/год. Следует отметить возможность существенного занижения полученной величины, так как измерялась концентрация преимущественно растворимых в воде форм свинца.

Все имеющиеся исходные данные, дополнительные сведения и результаты балансовых оценок были сведены в обобщенную схему материальных потоков в системе "производство - окружающая среда", анализ которой приводит к заключению от том, что реальное поступление свинца в окружающую среду только от одного завода свинцовых аккумуляторов (порядка 80 т/год) превышает величину, суммарно декларированную по отрасли в целом. В такой ситуации следует ожидать, что и масштабы загрязнения среды в зоне воздействия предприятий отрасли превышают те, что оцениваются обычно по моделям рассеяния загрязняющих веществ на основании официально декларируемых данных. Такое заключение вполне согласуется с упомянутыми уже результатами исследования загрязнения почвы в г.Курске. Так, в ареале рассеяния, характеризующемся валовым содержанием свинца в почве не менее предельно допустимой концентрации, на площади около 1370 гектаров, примыкающей к промышленной площадке, в верхнем слое почвы толщиной 20 см накоплено дополнительно к фону порядка 400 тонн свинца. Для того, чтобы судить о том, какому периоду времени соответствует такое накопление, необходимы сведения о типе почв, водном режиме, ритмичности работы предприятия, о транспортных потоках. С очевидностью можно лишь заключить, что большая часть свинца в почву поступила от известного стационарного источника выброса - аккумуляторного завода.

На основании анализа литературных источников следует отметить, что работы технологов посвящены прежде всего обсуждению потребностей в новом оборудовании, статьи специалистов в области экологического мониторинга описывают сложившуюся картину загрязнения за пределами промплощадки. Сотрудники Департамента санэпиднадзора и врачи, работающие в области медицины труда, обсуждают соответственно случаи нарушения требований техники безопасности, условий труда, профзаболевания и рассеяние загрязняющих веществ в селитебной зоне. Несмотря на кажущуюся изученность проблемы свинцовго загрязнения в отношении аккумуляторных заводов, ни сопоставить накопленный экспериментальный материал, ни соотнести статистические сведения и реальные масштабы воздействия не представляется возможным. Система принятия решений по-прежнему основывается на некоторых абстрактных цифрах и заключениях, а задачи на будущее формулируются по принципу улучшения существующей (но неизвестной) ситуации.

Если в отношении электротехнической промышленности само утверждение о том, что отрасль является источником загрязнения ОС свинцом, выглядит тривиально, то стекольные заводы в государственной статистике в этом ракурсе до опубликования Доклада [2] не рассматривались вовсе. Например, типичные таблицы, публикуемые с определенной периодичностью в обзорных работах [10,11], содержат численный материал, характеризующий выбросы свинца в атмосферный воздух для ряда отраслей промышленности (медицинской и др.) с точностью до килограмма в год. Вклад черной металлургии и химической и нефтехимической промышленности в 1992 году (до интенсивного спада промышленного производства) учтены и составляют соответственно 19,1 и 7,44 тонн. В Докладе [2] несколько раз повторяется, что сведения относятся к отчитавшимся (а значит, включенным в базу данных Госкомстата) предприятиям. В том же 1992 году только одно предприятие, производившее хрустальную посуду, отразило в формах 2-тп (воздух) выброс в атмосферу от регулируемых источников 28,6 тонн свинца. Стекольная промышленность в сводной таблице не фигурирует. Судя по тому, что нижнюю позицию занимала в 1992 году все та же медицинская промышленность (12 килограммов), вклад стекольного производства на федеральном уровне рассматривался как меньший или не рассматривался вовсе. Предполагать, что стекольные предприятия описаны в разделе промышленности стройматериалов (22,2 тонны свинца в год) также не приходится.

Известно, что стекло - это аморфный изотропный материал, получаемый переохлаждением расплавов неметаллических оксидов и бескислородных соединений. Материалами, склонными к переохлаждению и к переходу в стеклообразное состояние, являются главным образом силикаты, бораты, фосфаты.

Производство стекла складывается из подготовки сырьевых материалов, смешивания этих материалов и приготовления однородной шихты, варки, формования и отжига стекла. В некоторых случаях требуется химическая, механическая и термическая обработка отформованных изделий. Характерной особенностью технологии стекла является общность методов подготовки сырья, составления шихты и стекловарения для различных производств; это обстоятельство позволяет рассматривать общие закономерности поступления загрязняющих веществ в окружающую среду на примере практически любого типичного предприятия отрасли.

Сырьевые материалы, применяемые в производстве стекла, делятся на главные стеклообразующие и вспомогательные материалы. Наряду с главными стеклообразующими для варки хрустальных стекол и хрусталя применяют оксид свинца PbO (от 10% в малосвинцовом стекле до 80% в свинцовом хрустале по массе), который вводят в стекло в виде свинцового сурика Pb3O4 (тяжелый порошок светло-красного цвета) или реже свинцового глета PbO (тяжелый порошок темно-желтого цвета). Оксид свинца также применяют для получения ювелирных стекол, силикатных обжиговых красок и эмалей для стекла и керамики [12]. Некоторое количество соединений свинца в виде примесей основных сырьевых материалов.

Варка стекла осуществляется при температурах около 1400-1450оС, осветление и гомогенизация - при 1500о, остудка - при 1200о. При этих температурах происходит интенсивное выделение компонентов шихты, поступающих с отходящими газами в атмосферных воздух.

На основании результатов экспериментальных исследований и оценки материального баланса свинца в производстве можно заключить, что потери свинцовых соединений при варке в газопламенных печах составляет 8-10%, а при варке в электрических печах с ручной выработкой и газоотапливаемыми выработочными бассейнами - 2-5,7%, для электрических печей с электрообогреваемыми выработочными устройствами с индивидуальными наборными ячейками - 1-2%.

Условно общие потери соединений свинца в производстве свинцовых стекол и хрусталя можно представить в виде нескольких составляющих, отнесенных к нескольким операциям и процессам:

приготовления шихты в составном цехе,

транспортировки и загрузки в печь,

поступления в