.jpg/1280px-August_2012,_Up_close_to_a_dredge_New_Bedford_Harbor,_MA_(7997417199).jpg)
Восстановление окружающей среды — это очистка от опасных веществ, связанная с удалением, обработкой и сдерживанием загрязнений или загрязняющих веществ из окружающей среды, такой как почва , грунтовые воды , отложения . [1] Реабилитация может потребоваться в соответствии с правилами до разработки проектов по возрождению земель. Застройщикам, которые соглашаются на добровольную очистку, могут быть предложены льготы в рамках государственных или муниципальных программ, таких как Программа очистки заброшенных территорий штата Нью-Йорк. Если восстановление осуществляется путем вывоза, отходы просто вывозятся за пределы площадки для утилизации в другом месте. Отходы также могут удерживаться с помощью физических барьеров, таких как стены из жидкого навоза . Использование жидких стен хорошо зарекомендовало себя в строительной отрасли. Применение цементации (низкого) давления , используемой для снижения риска разжижения почвы в Сан-Франциско и других сейсмических зонах, [2] дало неоднозначные результаты в полевых испытаниях по созданию барьеров, а результаты для конкретного участка зависят от многих переменных условий, которые могут значительно воздействие на результаты. [3] [4]
Меры по исправлению положения , как правило, регулируются рядом нормативных требований, а также могут быть основаны на оценке рисков для здоровья человека и экологии там, где отсутствуют законодательные стандарты или когда стандарты носят рекомендательный характер. [5]
В Соединенных Штатах наиболее полный набор предварительных целей восстановления (PRG) взят из региональных уровней проверки (RSL ) Агентства по охране окружающей среды (EPA ). [6] В Европе существует набор стандартов , который часто называют голландскими стандартами . Европейский Союз (ЕС) быстро движется к общеевропейским стандартам, хотя в настоящее время большинство промышленно развитых стран Европы имеют свои собственные стандарты. В Канаде большинство стандартов восстановления устанавливаются провинциями индивидуально, но Канадский совет министров окружающей среды предоставляет рекомендации на федеральном уровне в форме Канадских руководящих принципов качества окружающей среды и Общеканадских стандартов | Общеканадских стандартов для Нефтяные углеводороды в почве . [7]
Если возникает подозрение на загрязнение объекта, необходимо оценить уровень загрязнения. Часто оценка начинается с подготовки Фазы I экологической оценки объекта . [8] Историческое использование участка, а также материалы, используемые и производимые на участке, будут определять стратегию оценки и тип отбора проб и химического анализа, который необходимо провести. Часто близлежащие участки, принадлежащие одной и той же компании или находящиеся поблизости и были рекультивированы, выровнены или засыпаны, также оказываются загрязненными, даже если нынешнее землепользование кажется безобидным. Например, автостоянка могла быть выровнена из-за засыпки загрязненных отходов . Также важно учитывать загрязнение близлежащих участков, часто в течение десятилетий, в результате выбросов в почву , грунтовые воды и воздух. Потолочную пыль, верхний слой почвы , поверхностные и грунтовые воды близлежащих объектов также следует проверять как до, так и после любых восстановительных работ. Это спорный шаг, поскольку:
Часто корпорации , которые проводят добровольное тестирование своих объектов, защищены от раскрытия отчетов экологическим агентствам в соответствии с Законами о свободе информации , однако запрос о «свободе информации» часто приводит к получению других документов, которые не защищены, или к ссылкам на отчеты. [ нужна цитата ]
В США существует механизм налогообложения загрязняющих производств с целью создания Суперфонда для восстановления заброшенных объектов или судебного разбирательства с целью заставить корпорации восстановить свои загрязненные объекты. В других странах существуют другие механизмы, и обычно участки перераспределяются для «более высокого» использования, например, для строительства жилья с высокой плотностью застройки, чтобы придать земле более высокую ценность, чтобы после вычета затрат на очистку у застройщика все еще оставался стимул купить землю и очистить ее. , перепланировать его и продать, часто как квартиры (дома). [ нужна цитата ]
Существует несколько инструментов для картирования этих сайтов, которые позволяют пользователю просматривать дополнительную информацию. Одним из таких инструментов является TOXMAP , географическая информационная система (ГИС) от Отдела специализированных информационных служб Национальной медицинской библиотеки США (NLM), которая использует карты США, чтобы помочь пользователям визуально изучать данные из Службы охраны окружающей среды США . Программы Агентства (EPA) «Суперфонд» и инвентаризация выбросов токсичных веществ . [ нужна цитата ]
Технологии восстановления многочисленны и разнообразны, но в целом их можно разделить на методы ex-situ и in-situ. Методы ex-situ включают выемку загрязненных почв и последующую обработку на поверхности, а также извлечение загрязненных грунтовых вод и обработку на поверхности. Методы на месте направлены на очистку загрязнения без удаления почвы или грунтовых вод. Разработаны различные технологии рекультивации нефтезагрязненных почв/отложений. [9] [10]
Традиционные подходы к рекультивации включают выкапывание почвы и ее вывоз на свалку , а также «откачку и очистку» грунтовых вод . Технологии in-situ включают, помимо прочего: затвердевание и стабилизацию , извлечение паров почвы , проницаемые реактивные барьеры, контролируемое естественное затухание, биовосстановление - фиторемедиацию , химическое окисление, экстракцию с паром и термическую десорбцию на месте и широко используются в США. [11]
Загрязнения можно удалить с объекта или контролировать. Одним из вариантов контроля являются барьерные стены, которые могут быть временными, чтобы предотвратить загрязнение во время обработки и удаления, или более постоянными. Методы возведения барьерных стен включают глубокое перемешивание грунта, струйную цементацию , цементацию под низким давлением с цементом и химикатами, замораживание и навозные стены. Барьерные стены должны быть построены из непроницаемых материалов и устойчивы к разрушению в результате контакта с отходами на протяжении всего срока службы барьерной стены. Только после использования новых полимерных и химических растворов в 1950-х и 1960-х годах федеральные агентства правительства США осознали необходимость установления минимального срока службы проекта в 50 лет для реальных применений. [12]
Министерство энергетики является одним из правительственных агентств США, которое спонсирует исследования по разработке, тестированию и определению возможностей применения инновационных полимерных затирок, используемых в барьерах для сдерживания отходов. Портландцемент использовался и раньше, однако растрескивание и плохие эксплуатационные характеристики во влажно-сухих условиях на засушливых участках требуют улучшения материалов для устранения. Участки, требующие восстановления, имеют переменную влажность, влажность и состояние почвы. Реализация на местах остается сложной задачей: различные условия окружающей среды и площадки требуют разных материалов, а технологии нанесения зависят от характеристик используемых соединений, которые различаются по вязкости, времени гелеобразования и плотности: [13]
«Однако выбор подземных барьеров для любого участка, который нуждается в восстановлении, а также выбор конкретной барьерной технологии должен осуществляться посредством процесса Суперфонда, с особым упором на восстановительные исследования и технико-экономическое обоснование. Химическая совместимость Агентство по охране окружающей среды подчеркивает эту совместимость в своих руководящих документах, отмечая, что тщательное описание требуется исследование отходов, фильтрата, химического состава барьерного материала, геохимии площадки и тестирование совместимости барьерного материала с вероятной химической средой на месте захоронения».
Эти рекомендации касаются всех материалов – экспериментальных и традиционных.
Термическая десорбция – это технология рекультивации почв. В ходе процесса десорбер улетучивает загрязняющие вещества (например, нефть, ртуть или углеводороды), чтобы отделить их от почвы или шлама. После этого загрязняющие вещества могут быть собраны или уничтожены в системе очистки отходящих газов. [ нужна цитата ]
.jpg/1280px-Environmental_Remediation_Progress_at_the_Danang_Airport_site_(8966658935).jpg)
Процессы раскопок могут быть такими же простыми, как вывоз загрязненной почвы на регулируемую свалку , но также могут включать аэрацию выкопанного материала в случае содержания летучих органических соединений (ЛОС) . Недавние достижения в области биоаугментации и биостимуляции выкопанного материала также доказали способность восстанавливать полулетучие органические соединения (ЛОС) на месте. [14] Если загрязнение затронуло дно реки или залива, томожно провести выемку заливного ила или других илистых глин , содержащих загрязняющие вещества (в том числе осадки сточных вод с вредными микроорганизмами ). В последнее время химическое окисление ExSitu также используется для восстановления загрязненной почвы. Этот процесс включает в себя раскопки загрязненной территории на большие бермы, где они обрабатываются методами химического окисления. [15]
Это используется для удаления жидкостей неводной фазы (NAPL) из водоносного горизонта. Это осуществляется путем закачки раствора ПАВ в загрязненный водоносный горизонт с помощью нагнетательных скважин, которые проходят через загрязненные зоны к добывающим скважинам. Раствор поверхностно-активного вещества, содержащий загрязняющие вещества, затем улавливается и откачивается добывающими скважинами для дальнейшей обработки на поверхности. Затем вода после очистки сбрасывается в поверхностные воды или повторно закачивается в грунтовые воды. [16]
В геологических формациях, которые позволяют доставлять углеводородные смягчающие агенты или специальные поверхностно-активные вещества, этот подход обеспечивает экономически эффективное и постоянное решение для участков, на которых ранее не удалось использовать другие подходы к восстановлению. Эта технология также успешна, когда используется в качестве начального шага в многогранном подходе к исправлению ситуации с использованием SEAR, а затем окисления на месте, усиления биовосстановления или извлечения паров почвы (SVE). [ нужна цитата ]
Откачка и очистка включает в себя откачивание загрязненных грунтовых вод с помощью погружного или вакуумного насоса и очистку извлеченных грунтовых вод путем медленного прохождения через ряд сосудов, содержащих материалы, предназначенные для адсорбции загрязняющих веществ из грунтовых вод. Для загрязненных нефтью участков этот материал обычно представляет собой активированный уголь в гранулированной форме. Химические реагенты , такие как флокулянты , а затем песочные фильтры, также могут использоваться для уменьшения загрязнения грунтовых вод. Удаление воздуха — это метод, который может быть эффективен для удаления летучих загрязняющих веществ, таких как соединения БТЭК , содержащиеся в бензине. [ нужна цитата ]
Для большинства биоразлагаемых материалов, таких как БТЭК , МТБЭ и большинства углеводородов, можно использовать биореакторы для очистки загрязненной воды до необнаружимого уровня. С помощью биореакторов с псевдоожиженным слоем можно достичь очень низких концентраций выбросов, которые будут соответствовать или превышать требования к сбросам большинства загрязняющих веществ. [ нужна цитата ]
В зависимости от геологии и типа почвы, «откачать и обработать» может быть хорошим методом быстрого снижения высоких концентраций загрязняющих веществ. Труднее достичь достаточно низких концентраций, чтобы соответствовать стандартам рекультивации, из-за равновесия процессов поглощения / десорбции в почве. Однако «откачивать и лечить» обычно не лучший вариант лечения. Очистка грунтовых вод обходится дорого, и, как правило, это очень медленный процесс очистки выбросов с помощью насоса и очистки. Он лучше всего подходит для контроля гидравлического градиента и предотвращения дальнейшего распространения выброса. Лучшие варианты обработки на месте часто включают промывку воздухом/экстракцию паров почвы (AS/SVE) или двухфазную/многофазную экстракцию (DPE/MPE). Другие методы включают попытку увеличить содержание растворенного кислорода в грунтовых водах для поддержки микробного разложения соединений (особенно нефти) путем прямой закачки кислорода в недра или прямой закачки суспензии, которая с течением времени медленно выделяет кислород (обычно перекись магния). или оксигидроксид кальция). [ нужна цитата ]
Работы по укреплению и стабилизации имеют достаточно хорошие результаты, но также имеют ряд серьезных недостатков, связанных с долговечностью решений и потенциальными долгосрочными эффектами. Кроме того, выбросы CO 2 из-за использования цемента также становятся серьезным препятствием на пути его широкого использования в проектах по затвердеванию/стабилизации. [ нужна цитата ]
Стабилизация/затвердевание (S/S) – это технология восстановления и обработки, основанная на реакции между связующим веществом и почвой для остановки/предотвращения или уменьшения подвижности загрязнений. [ нужна цитата ]
Традиционное S/S является признанной технологией восстановления загрязненных почв и технологией очистки опасных отходов во многих странах мира. Однако внедрение технологий S/S было относительно скромным, и был выявлен ряд препятствий, в том числе :
Новые технологии окисления на месте стали популярными для устранения широкого спектра загрязнителей почвы и подземных вод. Восстановление путем химического окисления включает введение сильных окислителей , таких как перекись водорода , газообразный озон , перманганат калия или персульфаты. [17]
Также можно впрыскивать газообразный кислород или окружающий воздух, чтобы стимулировать рост аэробных бактерий, которые ускоряют естественное поглощение органических загрязнителей. Одним из недостатков этого подхода является возможность уменьшения естественного ослабления разрушения анаэробных загрязнителей , когда существующие условия усиливают действие анаэробных бактерий , которые обычно живут в почве, и предпочитают восстановительную среду . В целом, аэробная активность происходит намного быстрее, чем анаэробная, и общая скорость разрушения обычно выше, когда можно успешно стимулировать аэробную активность. [ нужна цитата ]
Закачка газов в грунтовые воды также может привести к более быстрому распространению загрязнения, чем обычно, в зависимости от гидрогеологии участка. В этих случаях закачки под градиентом потока грунтовых вод могут обеспечить адекватное микробное разрушение загрязнителей до их воздействия на поверхностные воды или скважины с питьевой водой. [ нужна цитата ]
Миграцию металлических примесей также необходимо учитывать при изменении подповерхностного окислительно-восстановительного потенциала. Некоторые металлы более растворимы в окислительных средах, тогда как другие более подвижны в восстановительных средах. [ нужна цитата ]
Экстракция паров почвы (SVE) является эффективной технологией восстановления почвы. [18] «Многофазная экстракция» (MPE) также является эффективной технологией восстановления, когда почва и грунтовые воды должны быть восстановлены одновременно. SVE и MPE используют разные технологии для очистки отходящих газов от летучих органических соединений (ЛОС), образующихся после вакуумного удаления воздуха и паров (и ЛОС) из недр, и включают гранулированный активированный уголь (наиболее часто используемый исторически), термический и / или каталитический окисление и конденсация паров. Обычно углерод используется для потоков паров с низкой (ниже 500 ppmV) концентрацией VOC, окисление используется для потоков паров с умеренной (до 4000 ppmV) концентрацией VOC, а конденсация пара используется для потоков паров с высокой (более 4000 ppmV) концентрацией VOC. Ниже приводится краткое описание каждой технологии. [ нужна цитата ]
Использование наноразмерных реактивных агентов для разложения или иммобилизации загрязнений называется нановосстановлением . При нановосстановлении почвы или подземных вод наночастицы вступают в контакт с загрязнителем посредством закачки на месте или процесса «накачивай и обрабатывай». Затем наноматериалы разлагают органические загрязнители посредством окислительно-восстановительных реакций или адсорбируются и иммобилизуют металлы, такие как свинец или мышьяк . В коммерческих условиях эта технология в основном применяется для восстановления грунтовых вод , а также исследований в области очистки сточных вод . [19] Исследования также изучают, как наночастицы могут быть применены для очистки почвы и газов. [20]
Наноматериалы обладают высокой реакционной способностью из-за их большой площади поверхности на единицу массы, и благодаря этой реакционной способности наноматериалы могут реагировать с целевыми загрязнителями с большей скоростью, чем более крупные частицы. В большинстве полевых применений нановосстановления используется нанонульвалентное железо (nZVI), которое можно эмульгировать или смешивать с другим металлом для улучшения дисперсии. [21] [22]
То, что наночастицы обладают высокой реакционной способностью, может означать, что они быстро слипаются или вступают в реакцию с частицами почвы или другим материалом в окружающей среде, ограничивая их распространение целевыми загрязнителями. [23] Некоторые из важных проблем, ограничивающих в настоящее время технологии нановосстановления, включают идентификацию покрытий или других составов, которые увеличивают рассеивание агентов наночастиц, чтобы лучше достигать целевых загрязнителей, одновременно ограничивая любую потенциальную токсичность для агентов биовосстановления, дикой природы или людей. [ нужна цитата ]
Биоремедиация — это процесс, при котором загрязненная территория очищается либо путем изменения условий окружающей среды для стимулирования роста микроорганизмов, либо посредством естественной активности микроорганизмов, что приводит к разложению целевых загрязнителей. Широкие категории биоремедиации включают биостимуляцию , биоаугментацию и естественное восстановление ( естественное ослабление ). Биоремедиация проводится либо на загрязненном участке (in situ), либо после удаления загрязненной почвы на другом, более контролируемом участке (ex situ).
В прошлом было трудно обратиться к биоремедиации как к реализуемому политическому решению, поскольку отсутствие адекватного производства восстанавливающих микробов приводило к ограничению возможностей для реализации. Те, кто производит микробы для биоремедиации, должны быть одобрены Агентством по охране окружающей среды; однако Агентство по охране окружающей среды традиционно более осторожно относится к негативным внешним последствиям, которые могут возникнуть или не возникнуть в результате интродукции этих видов. Одна из их опасений заключается в том, что токсичные химические вещества приведут к деградации генов микробов, которые затем передадутся другим вредным бактериям, создавая еще больше проблем, если патогены разовьют способность питаться загрязнителями. [24]
Энтоморемедиация — вариант биоремедиации, при котором насекомые обеззараживают почву. В методах энтоморемедиации задействованы микроорганизмы , коллемболы , муравьи , мухи , жуки и термиты . [25] Он зависит от личинок сапрофитных насекомых, устойчивых к неблагоприятным условиям окружающей среды и способных биоаккумулировать токсичные загрязнители тяжелых металлов .
Hermetia illucens (черная львинка — ЧФ) — важный участник энтоморемедиации. Было замечено, что H. illucens снижает сухую массу загрязненного субстрата на 49%. Было обнаружено, что личинки H. illucens накапливают кадмий в концентрации 93% и коэффициент биоаккумуляции 5,6, свинец , ртуть , цинк с коэффициентом биоаккумуляции 3,6 и мышьяк в концентрации 22%. [26] [27] Личинки черной львинки (BSFL) также использовались для мониторинга деградации и снижения антропогенного нефтяного загрязнения окружающей среды. [28]
Энтоморемедиация считается жизнеспособным как доступный низкоэнергетический, низкоуглеродный и высоковозобновляемый метод очистки окружающей среды. [ нужна цитата ]
Очистка нефтезагрязненных отложений с помощью саморазрушающихся микропузырьков воздуха недавно была исследована как безхимическая технология. Воздушные микропузырьки, образующиеся в воде без добавления каких-либо поверхностно-активных веществ, могут быть использованы для очистки загрязненных нефтью отложений. Эта технология перспективна по сравнению с использованием химических веществ (в основном ПАВ) для традиционной промывки нефтезагрязненных отложений. [29]
При подготовке к любому значительному восстановлению необходимо провести обширные консультации с общественностью. Инициатору следует как предоставлять информацию сообществу, так и запрашивать ее у сообщества. Инициатору необходимо узнать о «чувствительных» (будущих) видах использования, таких как уход за детьми, школы, больницы и игровые площадки, а также информацию о проблемах и интересах сообщества. Консультации должны быть открытыми, на групповой основе, чтобы каждый член сообщества был проинформирован о проблемах, о которых он, возможно, не задумывался индивидуально. Следует привлечь независимого председателя, приемлемого как для инициатора, так и для сообщества (за счет инициатора, если требуется оплата). Протоколы встреч, включая заданные вопросы и ответы на них, а также копии презентаций инициатора должны быть доступны как в Интернете, так и в местной библиотеке (даже школьной) или общественном центре. [ нужна цитата ]
Дополнительный риск для здоровья – это повышенный риск , с которым может столкнуться объект воздействия (обычно человек, проживающий поблизости) из-за (отсутствия) проекта восстановления. Использование дополнительного риска для здоровья основано на канцерогенных и других (например, мутагенных , тератогенных ) эффектах и часто предполагает оценочные суждения о приемлемой прогнозируемой скорости роста заболеваемости раком . В некоторых юрисдикциях это составляет 1 на 1 000 000, но в других юрисдикциях приемлемый прогнозируемый темп роста составляет 1 на 100 000. Относительно небольшой дополнительный риск для здоровья от одного проекта не вызывает особого утешения, если в районе уже существует относительно высокий риск для здоровья от других операций, таких как мусоросжигательные заводы или другие выбросы, или если в то же время существуют другие проекты, вызывающие больший совокупный риск или неприемлемо высокий общий риск. Специалисты по восстановлению часто используют аналогию, заключающуюся в сравнении риска восстановления близлежащих жителей с риском смерти в результате автомобильных аварий или курения табака . [ нужна цитата ]
Установлены стандарты для уровней пыли, шума, запаха, выбросов в воздух и грунтовые воды, а также сбросов в канализацию или водные пути всех вызывающих обеспокоенность химикатов или химикатов, которые могут быть произведены во время восстановления путем переработки загрязняющих веществ. Они сравниваются как с естественными фоновыми уровнями на территории, так и со стандартами для территорий, зонированных по принципу зонирования близлежащих территорий, а также со стандартами, использованными в других недавних рекультивациях. Тот факт, что выбросы исходят из промышленной зоны, не означает, что в близлежащем жилом районе должны быть разрешены любые превышения соответствующих жилых норм. [ нужна цитата ]
Мониторинг соблюдения каждого стандарта имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы превышения выявлялись и сообщались как властям, так и местному сообществу. [ нужна цитата ]
Правоприменение необходимо для обеспечения того, чтобы продолжающиеся или значительные нарушения приводили к штрафам или даже тюремному заключению для загрязнителя. [ нужна цитата ]
Штрафы должны быть значительными, поскольку в противном случае штрафы рассматриваются как обычные расходы на ведение бизнеса. Соблюдение требований должно быть дешевле, чем постоянные нарушения. [ нужна цитата ]
Следует провести оценку рисков, связанных с операциями, транспортировкой загрязненных материалов, удалением отходов, которые могут быть загрязнены, включая одежду рабочих, и разработать официальный план реагирования на чрезвычайные ситуации. Каждый работник и посетитель, входящий на объект, должен пройти инструктаж по технике безопасности, персонализированный с учетом его работы на объекте. [ нужна цитата ]
Изменение зонирования часто встречает сопротивление со стороны местных сообществ и местных органов власти из-за неблагоприятного воздействия на местные удобства восстановления и новой застройки. Основными воздействиями во время восстановления являются шум, пыль, запах и дополнительный риск для здоровья. Тогда есть шум, пыль и движение застроек. Кроме того, часто значительно увеличившееся местное население оказывает влияние на местное движение транспорта, школы, игровые площадки и другие общественные объекты. [30]
Диоксины компании Union Carbide , используемые при производстве ныне запрещенного пестицида 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоты и дефолианта Agent Orange, загрязнили залив Хоумбуш . Восстановление было завершено в 2010 году, но рыбная ловля будет запрещена в течение десятилетий. [31] [32]
В настоящее время находится в стадии реализации контракт ЕС на иммобилизацию загрязненной территории площадью 20 000 м 3 в Бакаре , Хорватия , на основе отверждения/стабилизации с помощью ImmoCem . [ нужна цитата ] После трех лет интенсивных исследований хорватского правительства ЕС профинансировал проект иммобилизации в Бакаре. Территория загрязнена большим количеством ТФХ , ПАУ и металлов. Для иммобилизации подрядчик решил использовать процедуру смешивания на заводе. [ нужна цитата ]
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)