ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 556.383: 628.4
ОБОСНОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ РЕШЕНИЙ ПО МИНИМИЗАЦИИ РИСКА, СВЯЗАННОГО С ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА УЧАСТКЕ РАЗМЕЩЕНИЯ ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ
БЫТОВЫХ ОТХОДОВ
©2013 г. И. В. Галицкая, В. С. Путилина, Т. И. Юганова
Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Уланский пер., 13, стр. 2, Москва, 101000 Россия. E-mail: galgeoenv@mail.ru
Поступила в редакцию 05.04.2012 г.
Предложен новый подход к оценке процессов, происходящих в местах складирования твердых бытовых отходов (ТБО), с использованием современных представлений о трансформации органического вещества в свалочном теле в течение всего "жизненного цикла" свалки. Обоснован выбор управляющих решений по рекультивации участков ТБО и снижению риска загрязнения подземных вод. Принимаемые решения зависят от результатов прогнозной оценки и влияния ТБО на экологическое состояние природных сред.
Ключевые слова: твердые бытовые отходы, свалки, загрязнение подземных вод, рекультивация, управляющие решения.
ВВЕДЕНИЕ
Несмотря на предпринимаемые усилия, организацию новых полигонов, строительство мусоросжигательных заводов, проблема утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) остается достаточно острой. В связи с тем, что складирование отходов на полигонах и свалках - один из основных способов их утилизации, задача обеспечения положения, при котором отсутствует угроза нанесения ущерба природной среде и здоровью населения при воздействии существующих и проектируемых полигонов, весьма актуальна.
Выбор эффективных управляющих решений на участках складирования бытовых отходов в значительной степени зависит от результатов прогнозной оценки влияния планируемых мероприятий на эколого-геохимическое состояние природных сред. Точность и достоверность такой оценки определяются уровнем знаний о процессах, происходящих на рассматриваемых участках. Исследования, проводимые на участках складирования ТБО, постоянно расширяют наши знания о стадиях деградации органического вещества свалочного тела, наиболее опасных периодах перехода загрязняющих веществ в фильтрат и их поступления в окружающую природную среду, закономерностях формирования кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных условий в теле
свалки и в природной среде в зоне ее влияния и миграции химических веществ, поступающих из свалочного тела. Использование опыта российских и зарубежных специалистов позволяет по-новому взглянуть на формирование эколого-геохимической обстановки и ее изменение в процессе жизненного цикла свалки.
В наших предыдущих работах [1, 2] рассматривались современные представления о преобразованиях органического вещества (ОВ) в местах захоронения ТБО в течение всего "жизненного цикла" свалки с последовательным анализом фаз и стадий разложения ОВ, об изменениях окислительно-восстановительного состояния водоносного горизонта в зоне влияния свалки ТБО. Эти данные были использованы при исследованиях, проводимых с целью обоснования управляющих решений по снижению риска, связанного с загрязнением подземных вод, в районе размещения полигона ТБО.
ОБОСНОВАНИЕ ПОСТАНОВКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Полигон ТБО расположен на водоразделе рек Клязьмы, Истры, Сестры и занимает часть выработанного карьера валунно-гравийно-песчаного месторождения (рис. 1). На полигон, эксплуатируемый на момент исследования в течение 20 лет,
Лес | | Болота 0 500 1000 м
Застройка ||||||| Сады,огороды
Реки __ Границы полигона ТБО и котлованов
«О Озера, пруды • 15 Скважины и их номера
Рис. 1. Схема участка исследования.
вывозились бытовые твердые отходы, бумага, пищевые остатки, резина, пластмасса, полиэтилен, металлолом, деревянные конструкции, жидкие бытовые отходы и т.д.
Постановка исследований обусловлена серьезными экологическими проблемами, связанными с загрязнением на данной территории природных сред. Воздействие полигона ТБО привело к увеличению содержания многих элементов в различных компонентах окружающей среды: почвах, поверхностных водах и донных отложениях, подземных водах. В почвенном покрове в результате поступления загрязняющих веществ при распылении и с поверхностным стоком сформировались техногенные ореолы токсичных элементов. Почвы характеризовались повышенным (в основном по сравнению с фоном) содержанием цинка, никеля, свинца, марганца, хрома, ртути, ванадия, олова, кобальта, 3,4-бензпирена и др. При этом, как обычно и наблюдается в случаях техногенного загрязнения, доля подвижных форм тяжелых элементов была достаточно велика. Содержание химических веществ в радиусе нескольких сотен метров, особенно в непосредственной близости от полигона, достигало значений, превышающих фоновые в десятки раз.
Поверхностные воды были загрязнены в основном аммонийным азотом, марганцем, железом,
алюминием, кадмием, титаном, хромом, никелем, бериллием, барием. Поступление загрязняющих веществ происходило с поверхностным стоком, так как в случае определяющего влияния разгрузки подземных вод в первую очередь наблюдалось бы увеличение концентрации хлорид-иона, содержащегося в загрязненных подземных водах в значительно более высоких концентрациях по сравнению с другими химическими веществами. Поступление загрязненного поверхностного стока в водотоки и водоемы и депонирование тяжелых металлов в донных отложениях привело к формированию в них повышенного (в 3-5 раз по сравнению с фоном) содержания кобальта, цинка, никеля и других тяжелых металлов. Таким образом, за время эксплуатации полигона в зоне его влияния в депонирующих средах (почвах и донных отложениях) сформировался вторичный источник загрязнения, что создало угрозу дополнительного загрязнения водных систем при изменении условий.
Особенно остро проблема загрязнения стояла для мезокайнозойских водоносных горизонтов, где уже присутствовали высокие концентрации аммония, железа, марганца, никеля, кобальта и др. В данных условиях оптимальным решением проблемы снижения риска являлось создание условий, максимально неблагоприятных для поступления загрязняющих веществ из свалочного тела и их миграции в подземные воды. С целью снижения воздействия полигона на природную среду было принято решение о рекультивации действующего и строительстве нового участка полигона ТБО.
Для научного обоснования эффективности управляющих решений выполнена оценка загрязнения подземных вод на перспективу развития полигона на основании результатов:
1) идентификации свалочного тела как источника загрязнения окружающей природной среды, в том числе:
- изучения химического состава складируемых отходов и фильтрата,
- определения стадии разложения вещества в свалочном теле;
2) идентификации гидрогеохимической опасности на участке расположения полигона ТБО и прилегающих территориях, в том числе:
- эколого-геохимической оценки состояния подземных вод,
- определения современного этапа развития гидрогеохимической обстановки на основании анализа ее изменения с момента введения полигона в эксплуатацию,
- выяснения закономерностей миграции загрязняющих веществ в свалочном теле и в под-
земных водах на различных этапах жизненного цикла полигона,
- оценки загрязнения подземных вод при рекультивации полигона,
- анализа факторов риска загрязнения подземных вод.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ СВАЛОЧНОГО ТЕЛА КАК ИСТОЧНИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
В теле полигона за длительный период его существования сформировался техногенный водоносный горизонт, приуроченный к двум типам образований: а) толще твердых бытовых отходов и б) толще вскрышных пород, образовавшейся при разработке котлованов. Техногенный водоносный горизонт характеризовался самостоятельным режимом, обусловленным спецификой водовмещающих образований, тесной взаимосвязью с поверхностными водами окружающих полигон дренажных канав и небольших водоемов, а также подземными водами. В техногенные грунты инфильтрова-лась большая часть выпадающих на территории полигона атмосферных осадков, которые, вступая в контакт с отходами, метаморфизовались до концентрированного раствора, именуемого фильтратом. По составу бытовые отходы чрезвычайно разнородны, в связи с чем находятся в различной степени разложения вплоть до образования в нижней части относительно однородной массы с текучей консистенцией, перенасыщенной фильтратом.
В процессе складирования укладка отходов производилась слоями, каждый из которых перекрывался слоем вскрышных суглинистых пород. Питание водоносного горизонта происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков. Величина питания существенно превышает характерные для естественных условий значения из-за практически полного отсутствия поверхностного стока с поверхности полигона. Вследствие этого в пределах территории полигона сформировался техногенный подземный водораздел, от которого движение грунтовых вод происходит во всех направлениях. Водоносный горизонт разгружается путем перетекания в нижележащие водоносные горизонты, а также в дренажные канавы, проложенные по контуру котлованов.
Для изучения химического состава отходов и фильтрата наиболее обоснованным было бы определение полного перечня потенциальных загрязняющих веществ на основе проведенного по сертифицированным методикам полного химического анализа отложений и отобранных из скважин проб вод техногенного водоносного горизонта.
К сожалению, перечень определяемых компонентов и показателей в различные годы изменялся, методики анализа не всегда позволяли точно оценить реальные концентрации компонентов. В связи с этим для представления о составе потенциальных загрязнителей использованы не только прямые данные, но и косвенные (химический состав почв на поверхности полигона и вокруг него, химический состав подземных вод в районе расположения полигона). Перечень основных потенциальных загрязняющих веществ, поступающих из свалочного тела, включает хлориды, натрий, нитраты, фосфаты, аммоний, железо, марганец, барий, стронций, бериллий, никель, хром, кобальт, цинк, медь, свинец, кадмий, ртуть, нефтепродукты, легкорастворимые органические вещества (по БПК), 3,4-бензпирен. Спектральный анализ вещества отходов показал высокие концентрации никеля, кобальта, хрома, стронция, бария и осо
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.