Механизмы загрязнения окружающей среды токсичными компонентами батареек и аккумуляторов

Различные типы батареек и аккумуляторов различаются своими характеристиками, назначением и составом. В зависимости от состава они могут быть отнесены к опасным отходам по причине токсичности содержащихся внутри них металлов и способности к самовзрыванию. Согласно российской классификации такие отходы могут быть отнесены к 1-4 классам опасности. В России ежегодно на свалки отправляется около 15 000 тонн батареек, которые загрязняют тяжелыми металлами воздух, почву и воду.

Существует ряд исследований экологических проблем отработанных химических элементов питания. Захоронение на полигонах ТБО приводит к выщелачиванию - переводу в раствор компонентов твердого вещества. Это процесс, с помощью которого металлы добывают из руды, но в условиях свалки происходит увеличение содержания высокотоксичных тяжелых металлов в фильтрате полигона. В толще свалки происходит миграция тяжелых металлов - часть их попадает в окружающую среду, а часть накапливается в теле свалки. Результаты исследования выщелачивания металлов из марганцево-цинковых батарей посредством моделирования их захоронения в заполненной почвой колонне показали, что концентрация цинка в почве увеличилась в 70 раз, а марганца - в 11 раз. Электролит гидроксид калия (КОН) повысил уровень рН почвы. Повышение уровня рН способствовало удержанию металлов в поверхностном слое почвы, но было недостаточным для прекращения их миграции. На большинстве российских полигонов сбор фильтрата не осуществляется, поэтому тяжелые металлы гарантированно попадают в почву, поверхностные и грунтовые воды. В случае, если фильтрат собирается, то наличие в нем тяжелых металлов усложняет очистку и обезвреживание образующихся шламов. Концентрация тяжелых металлов в фильтрате подавляет жизнедеятельность активного ила, что затрудняет биологическую очистку стоков.

При сжигании вместе с ТБО основная часть металлов (ртуть, кадмий, марганец, цинк) концентрируется в золе и шлаке и усложняет дальнейшую переработку. Часть будет присутствовать в отходящих газах, поэтому степень загрязнения воздуха будет зависеть от эффективности системы газоочистки. Поливинилхлоридные компоненты источников тока при сжигании становятся источником хлороводорода HCl, который связывается металлами и гидроксидом калия с образованием хлоридов. Металлы концентрируются в шлаке и в летучей золе в виде хлоридов и оксидов. Гидроксид калия частично нейтрализует образующиеся при сжигании кислые газы, но из-за коррозионной активности является одной из причин быстрого износа материалов печи. При сжигании батарей вместе с другими ТБО образование хлоридов металлов усиливается из-за присутствия в ТБО многих других хлорсодержащих материалов.

Загрязняя окружающую среду, тяжелые металлы неизбежно попадают в живые организмы и становятся причиной острых отравлений и хронических заболеваний, поскольку накапливаются в организме.

Соединения кадмия и марганца поражают ЦНС, печень, почки и нарушают фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление может привести к анемии и разрушению костей. Никель вызывает экземы и заболевания легких. Кадмий, также, как и никель, является канцерогенным веществом и может явиться причиной генетических отклонений.

Большое разнообразие игрушек на батарейках делает элементы питания доступными детям. Проглатывание батарейки вызывает химический ожог в результате воздействия электролита на слизистую, что может привести к различным осложнениям в зависимости от того, сколько времени опасное вещество проведет в организме ребенка.

Также батареи могут взрываться при взаимодействии с огнем или при попытке зарядить неперезаряжаемый элемент. В первую очередь это относится к источникам тока, содержащим литий. Взрыв может вызвать пожар и химический ожог при попадании лития на слизистые оболочки или влажную кожу.