Общая характеристика ртутьсодержащих отходов

Ртуть – химический элемент II группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева, атомный номер – 80, относительная атомная масса – 200,59. Ртуть в обычных условиях представляет собой блестящий - белый тяжелый жидкий металл. Удельный вес ее при 20 ºС 13,546 г/см³, температура плавления (– 38,89 ºС), кипения – (+ 357,25 ºС).

При замерзании (-38,89 ºС) она становится твердой и легко поддается ковке. Даже в обычных условиях ртуть обладает повышенным давлением насыщенных паров и испаряется с довольно высокой скоростью, которая с ростом температуры увеличивается. Например при 24 ºС воздух, насыщенный парами ртути может содержать их в количестве около 18 мг/м³, что в 1800 раз превышает ПДК (предельно допустимую концентрацию) ртути в воздухе рабочей зоны и в 6000 раз ПДК в атмосферном воздухе. Ртуть способна испаряться через слои воды или другой жидкости. ПДК ртути в атмосферном воздухе составляет 0,0003 мг/м³, в воде – 0,001 мг/л, в почве – 0,00021 %, в воздухе рабочей зоны – 0,01 мг/м³.

Ртуть способна растворять металлы (серебро и золото) образуя амальгамы. Стали легированные углеродом, кремнием, хромом, никелем, молибденом и ниобием не амальгамируются. Так в 1970-е годы актуальной была проблема загрязнения самолетов в конструкции которых попадала ртуть, вызывающая жидкометаллическое охрупчивание алюминиевых сплавов.

Металлическая ртуть способна растворяться в органических растворителях и в воде, особенно в присутствии кислорода. Так в воде ртуть окисляется до ионной формы Hg₂₊, создавая концентрации до 40 мг/л.

В организме среднего человека (70 кг) содержится примерно 3 мг ртути. В последнее время появляются сведения, что ртуть оказывает стимулирующее действие на процессы жизнедеятельности. Видимо полное удаление ртути из организма нежелательно. Однако необходимость этого металла для человека и других организмов не доказана.

В то же время надежно установлено, что ртуть в дозах превышающих физиологическую потребность токсична для всех форм жизни. Наибольшим токсическим действием обладают пары ртути, до 80% которых задерживается в организме человека. Очень токсичны органические соединения ртути.

Технические требования, санитарные правила и гигиенические нормативы

В России составы, условия приемки, анализа, транспортировки и хранения ртути и ее соединений определяются государственными стандартами (ГОСТ 4658-73, ГОСТ 4519-48, ГОСТ 3203-68 и др.) и международным стандартом ИСО 1560-75. Наиболее широко используется ртуть, поставляемая по ГОСТ 4658-73, который распространяется на металл, предназначенный для производства полупроводниковых материалов, для использования в вакуумтехнике, электротехнике, электронике, приборостроении, фармацевтической, химической и металлургической промышленности.

Работы с металлической ртутью необходимо проводить в специально оборудованных помещениях, оснащенных приточно-вытяжной вентиляцией и вытяжными шкафами. Категорически запрещается хранение, и прием пищи, а также курение в помещениях, где имеет место выделение паров ртути и ее соединения. Все работы необходимо выполнять в спецодежде индивидуального пользования: белом халате с длинными рукавами, специальных перчатках и головном уборе. С металлической ртутью нужно работать в очках. При работе в атмосфере с содержанием паров ртути в 5 и более превышающими гигиенические нормативы следует пользоваться противортутными респираторами и противогазами, снабженными поглощающими ртутные пары элементами и фильтрами. По окончании работы необходимо принять душ, вымыть лицо с мылом, руки – с мылом и щеткой, рот и зубы прополоскать слабым раствором марганцовокислого калия или 2%-ным раствором поваренной соли. При остром отравлении ртутью пострадавшему следует промыть желудок водой с 20-30 г активного угля или с взбитым яичным белком, после чего дать молока, слабительное. В любом случае пострадавшего необходимо доставить в медицинское учреждение.

В нашей стране разработаны и утверждены нормативы – ПДК (предельно допустимые концентрации) и МДУ (максимально допустимые уровни) ртути в пищевых продуктах, кормах для сельскохозяйственных животных и птицы, в воздухе рабочей зоны и населенных пунктов, в природных водах и почве.

Обычно суточное поступление ртути (с воздухом, пищей, водой) в организм человека составляет менее 20 мкг, что, является "нормальной" дозой. Более высокие уровни отмечаются в тех местах, где население употребляет в пищу много рыбы. В районах с высоким местным загрязнением суточное поступление ртути может превышать 300 мкг, и именно такие уровни привели к вспышкам отравления метилртутью в Ираке и Японии. По рекомендациям ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения) в организм человека не должно попадать с пищей более 3,3 мкг метилртути на 1 кг массы тела за неделю. Средние контрольные (допустимые) значения общей ртути индикаторных средах человека, согласно ВОЗ, следующие: цельная кровь – 8 мкг/л, волосы - 2 мкг/г, моча – 4 мкг/л, плацента – 10 мкг/г сырой массы. 

Источники загрязнения ртутьсодержащими отходами

На многих предприятиях страны, для которых ртуть не характерна, источником загрязнения окружающей среды стали люминесцентные лампы, приборы с ртутным заполнением, продукты и отходы производства Все чаще ее обнаруживают на улицах городов, в школах и больницах, в жилых помещениях. Ртуть становится в ряде случаев орудием преступления, используемым против здоровья людей, а также для дестабилизации работы учреждений.

Ситуация усугубляется тем, что чрезвычайно токсичные ртуть и ее соединения широко распространены в повседневной жизни, доступны и имеют многовариантную возможность проникновения в организм человека (через органы дыхания, с питьевой водой, с пищей и парфюмерно-косметической продукцией).

Ртуть, проникая через клеточные мембраны, вызывает тяжелые расстройства нервной системы, функций почек, желудочно-кишечного тракта. Особенно чувствительны к воздействию ртути центральная нервная система детей дошкольного возраста с неокрепшей иммунной системой и эмбрионы в период внутриутробного развития. Наряду с прямым воздействием ртути и ее соединений на организм человека существует и опосредованное ее влияние за счет накопления в пищевых цепях биоаккумуляцни и биомагнификации. Ртуть, накапливаясь в организме человека (особенно в почках) в течение длительного времени контакта с ней, поступает в кровь и служит причиной отравления. Постоянный контакт с ней ведет к хроническому отравлению организма человека и увеличению вероятности летального исхода.

Основные источники загрязнению ртутью окружающей среды можно условно представить следующим образом:

• металлургические предприятия (производство ртути и цветных металлов);
• предприятия, использующие ртуть и ее соединения в технологических целях;
• предприятия, в технологическом процессе которых сжигаются большие количества топлива;
• приборостроительные предприятия;
• угольная промышленность (содержание ртути в углях от 0,86 г/т до 100 г/т);
• очистка и сжигание нефти и природного газа (содержание ртути в газах -0,005 мг/100л, в нефти - n (10-5-10-6 )%;
• производства хлора и каустика;
• применение ртуть содержащих органических соединений в сельском хозяйстве (пестициды);
• установки для сжигания осадка городских сточных вод (выбросы ртути 2-2,67 г/т осадка);
• ртутьсодержащне отходы производства и потребления (гальванические элементы, источники света с ртутным заполнением);
• металлическая ртуть.

Одним из самых крупных потребителей ртути в конце XX-го столетия являлся СССР. Более 80% потребляемой ртути использовалось на территории Российской Федерации. 

Номенклатура ртутьсодержащих отходов

Сочетание ряда свойств, которыми обладает ртуть, делает ее уникальным металлом. Области ее применения имеют самый разнообразный характер: среди них все передовые отрасли науки и техники, такие, как химия, физика, электроника, атомная энергетика, металлургия, медицина и ряд других.

Метод электролиза с применением ртутного электрода может быть использован для получения различных металлов. Но особенно большое промышленное применение он нашел в химической промышленности для получения каустической соды и хлора из раствора поваренной соли. Метод основан на способности амальгам натрия легко разлагаться водой.

Ртуть, циркулирующая по дну ванной, служит катодом, а в качестве анода используются графитовые электроды. В процессе электролиза происходит разложение поваренной соли с выделением на аноде хлора, а натрия – на катоде с образованием амальгам натрия с ртутью. 

Полученная амальгама натрия разлагается водой с образованием едкого натрия (каустическая сода) водорода и ртути, последняя снова используется в производстве.

При разложении амальгамы натрия в раствор едкого натра переходит 100-150 г ртути на тонну каустика, которая затем загрязняет продукцию, в производствах, которых используется каустическая сода, в частности, бумагу. Часть ртути теряется со шламами очистных сооружений, а другая часть в виде тонкодисперсных капелек уносится с водородом, выделяющимся на поверхности амальгамы в разлагателях. Эти потери оцениваются в 5-10 г на тонну едкого натра. По литературным данным суммарное количество потерь ртути, если не применять специальной очистки, составляет 300 г на тонну хлора или около 260 г на тонну каустической соды.

Распространение в химии в качестве катализаторов получили некоторые соли ртути, в том числе, сульфат окиси ртути применяется в качестве катализатора при получении ацетальдегида из ацетилена. Сернокислая соль закиси ртути применяется в качестве катализатора при окислении нафталина до фталиевой кислоты. Хлорид ртути (сулема) – при производстве винилхлорида. 

Применяются соли ртути при производстве искусственного каучука, уксусной кислоты, анилиновых красителей и др.

Если методы амальгамной металлургии для извлечения золота сохранились с глубокой древности до наших дней, то методы амальгамной металлургии для получения тугоплавких металлов (титана, циркония, урана) появились сравнительно недавно. Широкое использование нашли амальгамные методы в порошковой металлургии для получения порошков тугоплавких металлов и низкотемпературного получения сплавов на их основе. В 50-60 годы прошлого века амальгамные методы стали применяться для рафинирования металлов с получением металлов высокой частоты (99,9999 % - 99,999999 %).

В электротехнике, электровакуумной, электронной промышленности и приборостроении ртуть используется в производстве газоразрядных и люминесцентных ламп, газотронов, диодов, контакторов, выпрямителей тока, игнитронов, диффузионных вакуумных насосов и других электротехнических и физических приборов.

Большое распространение приобрели миниатюрные источники тока – гальваноэлементы - ртутноцинковые, ртутномарганцевые и другие.

Медицину можно отнести к одной из наиболее древних областей применения ртути.
Использование ртути в фармакологии в основном определяется антисептичностью ее соединений, т.е. ее ядовитыми свойствами, способностью убивать болезнетворные бактерии. При этом применяются как органические, так и неорганические соединения в виде порошков, растворов, мазей.

В области стоматологии ртуть применяется для изготовления амальгамных пломб.

Ртуть широко применяется в различных медицинских приборах: градусниках, приборах измерения давления, рефлекторах, ультрафиолетовых лампах и т.д.

Большое применение ртуть находит в оборонной промышленности и горном деле в качестве гремучей ртути (фульминат ртути) для изготовления детонаторов.

В сельском хозяйстве ртуть и ее соединения использовались в производстве пестицидов (гранозан, меркуран и др.) для протравливания древесины и семян, в судостроении – при изготовлении красителей для покраски подводной части морских судов, в теплотехнике – в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах.

Таким образом, перечисленные области применения ртути дают возможность выявить номенклатуру отходов производства и потребления.

Виды ртутьсодержащих отходов и их классификация

В Федеральном Законе “Об отходах производства и потребления” отходы подразделяются на:

• отходы потребления, которые образовались в процессе потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства;
• отходы производства – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, которые образовались в процессе производства.

Наличие в отходах производства и потребления ртути или ее химических соединений позволяет отнести такие отходы к опасным. В соответствии с Законом эти отходы подлежат паспортизации, т.е. составлению документа, удостоверяющего принадлежность конкретных отходов к отходам того или иного вида и класса опасности, и содержащего сведения об их составе и свойствах.

Классификация ртутьсодержащих отходов по ГОСТ 1639-93 "Лом и отходы цветных металлов и сплавов"

Отходы ртути и ее соединения классифицируются по:

• физическим признакам - на классы;
  • Класс Д. Ртуть отработанная
  • Класс Е. Отходы ртутьсодержащие твердые
  • Класс Г. Прочие отходы
• химическому составу - на группы;
• показателям качества - на сорта.

Cодержание ртути в отходах, классифицируемых ГОСТ 1639-93, всегда выше показателя 0,3 %. Эта система классификации создана для регламентации производственной деятельности, ее основным признаком является характеристика отхода как сырья, и экологическая опасность отходов не учитывается.

Классификация отходов по Федеральному классификационному каталогу отходов (ФККО)

В последние годы прослеживается тенденция к все большей природоохранительной ориентации системы классификации отходов, а соответствующие классификационные признаки часто являются превалирующими.

Такая система классификации отходов предусмотрена Федеральным классификационным каталогом отходов, утвержденным Приказом от 02.12.2002 г. № 786 «Об утверждении федерального классификационного каталога отходов» и Приказом от 30.07.2003 г. №663 «Дополнения к федеральному классификационному каталогу отходов» Министерства природных ресурсов РФ.

Каталог отходов – перечень видов отходов, систематизированных по совокупности приоритетных признаков: по происхождению отхода, агрегатному состоянию, химическому составу, экологической опасности.

В частности ртутьсодержащие отходы ФККО классифицируются следующим образом:

• 353 000 00 00 00 0 Лом и отходы цветных металлов
• 353 107 00 02 01 1 Отходы, содержащие ртуть 
• 353 300 00 13 00 1 Изделия, устройства, приборы, потерявшие потребительские свойства, содержащие ртуть
• 353 301 00 13 01 1 Ртутные лампы, люминесцентные ртутьсодержащие трубки отработанные и брак
• 353 302 00 13 01 1 Ртутные вентили (игнитроны и иное) отработанные и брак
• 353 303 00 13 01 1 Ртутные термометры отработанные и брак

ФККО включает не всю номенклатуру ртутьсодержащих отходов. В этой связи необходимо уточнить ФККО в части выделения ртутьсодержащих отходов в самостоятельную классификационную позицию. НИЦПУРО был разработан Локальный классификатор ртутьсодержащих отходов.