Начала экскретологии

– сменяемые кожные покровы или их части (куколки при линьке насекомых, кожа при линьке пресмыкающихся, фрагменты кожи (болячки) при заживлении ран у млекопитающих;

– опадающие листья, увядшие соцветия, обломившиеся опавшие веточки и другие естественно сменяемые объекты флоры;

– погибшие естественной смертью объекты флоры и фауны (за исключением утрат).

Отбросы объектов флоры и фауны необходимы для нормального функционирования биоценозов – совокупности животных, растений и микроорганизмов, населяющих различные участки среды их обитания с примерно однородными условиями жизни. Поэтому отбросы живых организмов в среде их проживания не мусор, а важная составная часть биоценоза, вне среды их обитания отбросы на бытовом уровне рассматриваются как мусор.

Что касается антропогенной составляющей отбросов, то она соответствует определению мусора, являясь его частным случаем (фактически отбросы – это биологический мусор). Ввиду практической важности и массовости отбросов – как природных, так и связанных с деятельностью человека, – они выделены совместно с мусором и отходами в качестве отдельного экскретного блока (смотри схему Рис. 1.2.1).

Кратко отбросы можно определить так:

1). несъедобная пища и пищевые остатки;

2). продукты выделений живых организмов и их тела после естественной гибели (кроме утрат).

Отбросы являются необходимым звеном процессов существования живых организмов.

Свалки и полигоны

На бытовом уровне под свалкой понимают нагромождение вещей и предметов, затрудняющих хозяйственную деятельность, мешающих ходить, ездить и работать. Справочник даёт такое определение:

Свалка – территория для захоронения твёрдых бытовых и промышленных отходов [1].

В работе [18] поясняется далее: Свалка – территория,

предназначенная для складирования или захоронения твёрдых бытовых и промышленных отходов; груды мусора. В отличие от свалки – полигон – специальная свалка, место складирования токсичных, радиоактивных отходов.

Если пользоваться такими определениями как программой действий по складированию отходов, то можно забыть о призывах к безотходным технологиям, и тогда отходами и мусором вскоре будет завалена вся планета!

Известно, что абсолютное большинство современных российских свалок не оборудованы природозащитными средствами; они являются фактически клоаками, рассадниками вони и инфекций. Даже самая современная свалка является чужеродным для природы образованием, нарушающим естественные экологические законы места захоронения отходов и мусора. Поэтому более уместно несколько иное определение понятия свалки.

Свалка – место нецивилизованного антисанитарного складирования или захоронения отходов, связанное с выводом земли из хозяйственного использования, захламлением и отравлением природы.

Отметим, что свалки и полигоны имеются как на земле или в грунте, так и в водных объектах. На поверхностных свалках вываливаются бытовые и промышленные отходы, а на подводные – радиоактивные отходы и наиболее токсичные вещества и продукты – такие, как ядохимикаты и боевые отравляющие вещества [9, 11,21].

Загрязнители

Загрязнитель (Загрязняющее вещество) – любой природный или антропогенный агент, попадающий в окружающую природную среду в количествах, превышающих фоновые значения и вызывающий тем самым её загрязнение (также загрязнителем именуют и источник загрязнения, например, завод или полигон ТБО)[16].

Авторы этого «опуса» определяют загрязнитель через загрязнение, допуская тавтологию, то есть повторение того же самого другими словами без уточнения смысла [2].

В качестве загрязнителей могут выступать:

– механические загрязнители (инородные для среды физические тела);

– химические вещества, присутствующие в окружающей среде в количествах, превышающих фоновые значения;

– физические загрязнители (электромагнитное излучение, радиоактивное излучение, шум) в сверхнормативных дозах, интенсивностях или количествах;

– биологические загрязнители – биологические виды (в том числе микроорганизмы), нехарактерные для данного биогеоценоза или находящиеся там в излишних, превышающих обычные, количествах. Приведём другие определения понятия загрязнения.

Загрязнение – привнесение в природную или в антропогенную среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для этой среды физических, химических или биологических агентов, или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних колебаний) концентрации перечисленных выше агентов в среде, оказывающих вредное воздействие на человека, флору и фауну.

Загрязнение окружающей среды – процесс поступления и накопления в ней различных веществ, в результате чего в разных компонентах ландшафта (природных водах, воздухе, живом веществе, почвах и др.) эти вещества накапливаются в несвойственных им концентрациях, превышающих естественные (фоновые) значения.

Загрязнители в твёрдом или условно твёрдом виде, как правило, являются мусором во всех природных средах.

Аварии

Понятие аварии в технической литературе, как правило, трактуют в связи с конкретным производством или объектом. Аварией принято называть следующее происшествие [5]:

Авария – разрушительное высвобождение собственного энергозапаса промышленного предприятия, при котором сырьё, промежуточные продукты, продукция предприятия и отходы производства, установленное на промышленной площадке технологическое оборудование, вовлекаясь в аварийный процесс, создают поражающие факторы для населения, персонала, окружающей человека среды и самого промышленного предприятия.

В аварийной тематике часто используют также несколько другие определения. Авария-1). повреждение, разрушение транспортного средства, технологического оборудования, здания или сооружения, нарушение подачи электроэнергии, воды, тепла, газа, если при этом имеются единичные людские жертвы.

Авария– 2). разрушение сооружений и/или технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемый взрыв и/или выброс опасных веществ. Крупная авария (как правило, с человеческими жертвами) является катастрофой.

Отметим, что понятие аварии, как и некоторых других терминов в различных литературных источниках трактуется применительно к специфике объекта или производства.

Инцидент – отказ или повреждение технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, отклонение от режима технологического процесса, нарушение положений федеральных законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации, а также нормативных технических документов, устанавливающих правила ведения работ на опасном производственном объекте.

Происшествие (производственное) – событие, повлекшее появление ущерба вследствие резкого изменения свойств материальных объектов и/ или их окружения и обусловленное неконтролируемым распространением потоков энергии или вещества.

Природные происшествия также бывают катастрофического характера, то есть сопровождающимися множеством жертв объектов флоры и фауны. Тогда их называют катаклизмом или катастрофой.

Катаклизм – разрушительный переворот, катастрофа [3]. Теория катастроф (катастрофизм) является геологической концепцией, согласно которой в истории Земли периодически повторяются события, внезапно изменяющие первично горизонтальное залегание горных пород, рельеф земной поверхности и уничтожающие всё живое. Эта теория была выдвинута в 1812 году французским учёным Ж. Кувье для объяснения смены фаун и флор, наблюдаемых в геологических пластах [3]. Некоторые современные учёные связывают подобные разрушительные перевороты (кувырки) планеты с одномоментными изменениями её магнитного поля.

Аварии, инциденты, катастрофы и мусор тесно связаны между собой. Практически при любой аварии или катаклизме возникают выбросы мусора. Часто аварии (катаклизмы) бывают природные (цунами, наводнения, землетрясения, извержения вулканов и т. п.), а возникающий при этом мусор – антропогенный (фрагменты разрушенных объектов цивилизации). И наоборот – аварии антропогенные (падение самолёта в лесу, прорыв плотины, крушение поезда, взрыв на предприятии и т. п.,), а мусор – естественно-природный в виде обломков древесины, завалов и камнепадов, грязевых селей и т. п.

Выбросы

Понятие выброс в повседневной жизни используется довольно редко и обозначает выбрасывание; в технической литературе, как правило, применяют узкоспецифические определения этого понятия, которые применимы для конкретных областей знаний или производств. Например, в справочном пособии по аварийной тематике [5] даётся такое определение.

Выброс (release) – количество опасного (горючего или токсичного) вещества, выходящего из технологических установок или аппаратов при их разгерметизации в атмосферу и поэтому не контролируемого эффективно системами обеспечения безопасности.

В другом литературном источнике [6] приводится такое определение. Выброс (Emission; Effluent) – кратковременное или непрерывное (за час, сутки) поступление в окружающую среду вредных веществ (загрязнителей) военным объектом, промышленным предприятием, группой предприятий или населённым пунктом. Различают выброс от отдельного источника и суммарный выброс на площади населённого пункта, региона, государства или группы государств, планеты в целом.

Часто в литературе используются такие определения [7]. Выбросы (эмиссия) – кратковременное или за определенный отрезок времени поступление в окружающую среду любых загрязнителей. Аварийный выброс – поступление загрязняющих веществ в окружающую среду в результате аварии или нарушения технологического процесса.

Залповый выброс – единовременный концентрированный выброс значительного количества загрязняющих веществ в окружающую среду.

Предельно допустимый выброс – количество загрязняющего вещества за единицу времени, превышение которого ведёт к неблагоприятным последствиям в природной среде и опасно для здоровья человека.

При изучении экскретологии целесообразно использовать расширенное толкование этого понятия [8-15]. При этом слово «выброс» имеет два значения:

– 1). процесс поступления с некоторой скоростью какого-либо (практически любого) вещества или продукта из источника в окружающую среду;

– 2). материальный объект в виде некоторого объёма, поступивший или поступающий в окружающую среду.

В этой книге в зависимости от контекста нами будут использованы оба этих значения.

Что касается выбросов мусора, то нами используется следующее его определение. Мусорный выброс: – 1). процесс поступления мусора с некоторой скоростью из источника в окружающую среду;

2). объём мусора, поступающий (или поступивший) в окружающую среду.

В соответствии с этим определением практически все твёрдофазные выбросы объектов народного хозяйства являются мусорными, так как они при работе загрязняют, захламляют и заражают природу продуктами горения, химических реакций или биологическими ингредиентами.

Мусорные выбросы в понимании процесса могут быть подразделены по продолжительности процесса поступления вещества (продукта) на:

– мгновенные;

– кратковременные;

– продолжительные;

– постоянные.

Антропогенный мусор, как правило, имеет сложный состав, то есть является гетерогенной смесью. Он состоит в основном из твёрдых веществ с некоторыми количествами жидкостей и газов. Они представлены в объёме выброса в разных долях и комбинациях.

Природный мусор часто однороден и может моделироваться гомогенным выбросом.

В природные среды отходы, отбросы и мусор попадают, как правило, в виде выбросов, в которых загрязняющие вещества представляют собой смесь твёрдых тел, жидкостей и газов. Характеристикой, определяющей принадлежность выброса к объектам мусора, является, очевидно, степень его «твёрдости», то есть доля твёрдого вещества в нём. Опишем эту характеристику математически.

В общем случае масса М компактного объёма разнофазной смеси загрязняющих веществ выброса может быть записана в следующем виде:

М = Мт + Мж + Мг, (1)

где

Мт, Мж, Мг – соответственно, масса твёрдой, жидкой и газообразной его составляющих.

Вводя массовые концентрации отдельных фракций выброса с помощью выражений:

α = Мт/М;

β = Мж/М;

γ = Мг/М,

можно формулу (1) представить так:

1 = α + β + γ.

Откуда выражение для доли твёрдой фазы в выбросе записывается в следующем окончательном виде:

α=1-β-γ. (2).

При получении этих соотношений предполагалось, что выброс представляет собой компактный объём с примерно равномерным распределением в нём различных компонентов, а его газовая составляющая γ – это смесь воздуха с газами, выделяющимися из твёрдой и жидкой фаз.

Соотношения параметрова, β и γ в каждом конкретном выбросе загрязняющих веществ определяют его плотность («твёрдость») и следовательно принадлежность к одной из трёх категорий мусорных отходов: твёрдым, жидким или полужидким. Причём, объект является мусорным при

α ≥ α*,

где

α* – критическое значение массовой плотности загрязняющего выброса, задаваемое из физических или технологических соображений.

Необходимо отметить, что из-за слабой разработанности экскретной тематики в нашей стране эти термины нельзя считать устоявшимися и имеющими конкретные числовые значения. Для примера можно рассмотреть состояние этого вопроса в одной из наиболее «продвинутых в мусорном отношении» стран – в США, где традиционно используется классификация мусора на основе различных числовых значений записанных выше параметров.

При рассмотрении выбросов загрязняющих веществ в виде смесей твёрдых тел и жидкостей "твёрдыми отходамиАзоИй waste\ в США считаются «материалы, содержащие менее 70 % воды» [31], то есть со значением коэффициента

β < 0,7 (α* = 0,3).

При учёте формулы (2) и значения = 0,3 приходим к соотношению, определяющему твёрдость выброса, то есть принадлежность его к мусорному объекту. Оно записывается так:

α + γ ≥ 0,3. (3)

Из соотношения (3) следует, что при массовом содержании твёрдого вещества и газов в выбросе, превосходящем 30 %, его следует причислить к «твёрдым отходам» (в России – ТБО).

Если пренебречь газовой составляющей γ (на практике почти всегда присутствие газа в твёрдофазных и жидкостных выбросах носит «следовый» характер), то есть считать, что α < 1 то, приходим к приближённой оценке «твёрдости» мусорных отходов: