экологические аспекты захоронения твердых коммунальных
реклама
МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ РУП «Бел НИЦ «Экология» ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЗАХОРОНЕНИЯ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ НА ПОЛИГОНАХ Минск, Бел НИЦ «Экология» 2010 УДК 502.175:502.51(282.02) Д.М. Ерошина, В.В. Ходин, В.С. Зубрицкий, А.Л. Демидов Экологические аспекты захоронения твердых коммунальных отходов на полигонах. Минск: «Бел НИЦ «Экология», 2010. – 152 стр., ил. В монографии проанализированы и обобщены результаты экологического обследования полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО) Беларуси. Рассмотрены процессы, протекающие на полигонах ТКО, которые приводят к деструкции захораниваемых отходов с выделением жидких, газообразных и пылеватых веществ. На примере полигонов Минской области определен перечень характерных веществ, загрязняющих воды, почвы и атмосферный воздух и с учетом классов опасности этих веществ проведена количественная оценка экологических рисков каждого компонента природной среды. По степени опасности воздействия на природную среду проведена типизация и ранжирование полигонов и для каждой группы полигонов рекомендованы технические решения по снижению воздействия полигонов на подземные воды, почвы, атмосферный воздух. Монография предназначается для сотрудников Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь, и Министерства жилищно-коммунального хозяйства Республики Беларусь. Она будет полезна также для проектных и учебных организаций, для информирования общественности об экологическом состоянии полигонов твердых коммунальных отходов Минской области. Рецензенты: кандидат медицинских наук В.И. Ключенович кандидат технических наук, доцент Н.А. Лысухо УДК 502.175:502.51(282.02) © Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь, 2010 © РУП «Бел НИЦ «Экология», 2010 2 Содержание Введение 1 Отходы, захораниваемые на полигонах ТКО Беларуси 2 Процессы, протекающие на полигонах ТКО 3 Основные факторы риска воздействия полигонов ТКО на природную среду 3.1 Загрязнение фильтратом компонентов природной среды 3.2 Загрязнение атмосферного воздуха газообразными веществами полигона. 4 Поверхностные и подземные воды (гидросфера) 4.1 Химический состав подземных вод в природных условиях и источники их минерализации 4.2 Требования к качеству подземных вод как источнику водоснабжения 5 Геолого-гидрогеологические условия Минской области 5.1 Геологическое строение 5.2 Гидрогеологические условия 5.3 Устойчивость геологической среды к воздействию эмиссий от полигонов ТКО и условия естественной защищенности подземных вод 6 Загрязнение подземных вод 6.1 Фильтрат и фильтратные воды. 6.2 Химическое загрязнение подземных вод 6.2.1 Загрязнение подземных вод макрокомпонентами 6.2.2 Загрязнение подземных вод микроэлементами 6.2.3 Загрязнение подземных вод органическими соединениями 6.3 Оценка риска воздействия полигонов ТКО на подземные воды 3 5 7 10 15 16 21 24 24 33 42 42 46 47 54 54 60 60 68 73 75 7 8 8.1 Загрязнение почв Загрязнение атмосферного воздуха Краткий обзор опыта изучения эмиссии биогаза на территории Беларуси 8.2 Методика оценки эмиссии метана от полигонов ТКО 8.3 Расчет эмиссии метана от полигонов ТКО Минской области 9 Типизация полигонов Минской области 9.1 Прямые критерии 9.1.1 Воздействие на подземные воды 9.1.2 Воздействие на почвы 9.1.3 Воздействие на атмосферный воздух 9.2 Косвенные критерии 10 Оценка экологических рисков от полигонов ТКО и ранжирование полигонов Минской области по степени опасности 11 Технические решения и рекомендации по снижению воздействия полигонов ТКО на природную среду 11.1 Нормативные требования, предъявляемые к размещению, проектированию, строительству и эксплуатации полигонов ТКО 11.2 Рекомендации по снижению негативного воздействия полигонов на компоненты природной среды Список использованных источников 4 82 98 98 100 102 105 106 106 109 113 114 120 127 127 133 144 Введение Сегодня проблема обращения с твердыми коммунальными отходами (ТКО) в полной мере не решена ни в одной из стран мира, и в условиях урбанизации она остается на повестке дня XXI века. Как отмечал В.И.Вернадский, ни один биологический вид не может выжить в созданных им отходах. Поэтому удаление отходов – одна из насущных проблем человечества. Способ захоронения твердых коммунальных отходов на полигонах ТКО, т.е. в природной среде, является наиболее распространенным в мире, а в современных условиях Беларуси с экологических и экономических позиций – наиболее оптимальным способом удаления ТКО. Соприкасаясь с природной средой полигоны воздействуют на ее компоненты с большей или меньшей степенью. На примере полигонов Минской области изучены основные факторы экологических рисков от полигонов ТКО, проведена количественная оценка рисков, выявлены характерные наиболее опасные загрязнители подземных и поверхностных вод, земель (почв) и воздушного пространства, которые могут быть учтены при корректировке перечня параметров наблюдений за качеством подземных вод и земель (почв) на полигонах ТКО. Изучена устойчивость геологической среды к воздействию эмиссии загрязняющих веществ, разработаны рекомендации по совершенствованию локального мониторинга подземных вод на конкретных полигонах, предложены технические решения по снижению воздействия полигонов ТКО на окружающую среду. По нагрузке на природную среду проведена типизация полигонов. В основу типизации положены критерии, основными из которых являются: воздействие на подземные воды, воздействие на почвенный покров, воздействие на атмосферный воздух, тип геологической среды наличие природоохранных инженерно-технических сооружений или их отсутствие. Кроме того, принимались во внимание срок эксплуатации полигона, площадь, объем накопившихся отходов, годовое количество 5 принимаемых отходов, состав отходов, соблюдение размера санитарно-защитной зоны по отношению к населенным пунктам и водоохранным зонам. Исследовательские работы проводились РУП «Бел НИЦ «Экология» в 2009-2010 гг. в рамках выполнения Государственной Научно-технической программы «Экологическая безопасность» по заданию «Выявить факторы экологических рисков от полигонов твердых коммунальных отходов и провести их количественную оценку, ранжировать объекты по степени опасности и разработать технические решения по снижению воздействия на окружающую среду (на примере Минской области)». 6 1 Отходы, захораниваемые на полигонах ТКО Беларуси Проблема твердых отходов появилась вместе с человеком, и одновременно с этим решались вопросы их утилизации. Везде, где существуют населенные пункты, появляются полигоны (или свалки) коммунальных отходов. В Республике Беларусь, как и во всех развитых странах, с каждым годом возрастает объем образования отходов, в том числе твердых коммунальных отходов (ТКО). К коммунальным относятся отходы потребления и отходы производства, включенные в утверждаемый Министерством жилищно-коммунального хозяйства Республики Беларусь перечень отходов, относящихся к коммунальным отходам, удаление которых организуют местные исполнительные и распорядительные органы [32]. В течение последних двенадцати лет в Беларуси наблюдается постоянный рост образования коммунальных отходов (рисунок 1). Показатель удельного образования их увеличился за этот период с 0,485 до 0,877 кг/чел. в день, т.е. почти в 2 раза и приблизился к величине, характерной для стран Евросоюза (0,85 – 1,7 кг/чел. в день). Рисунок 1 – Образование твердых коммунальных отходов в Беларуси за 12 лет 7 За последние годы в составе коммунальных отходов заметно увеличилась доля полимерных материалов, отходов от упаковок, а также отходов стекла. В целом, коммунальные отходы имеют состав, представленный на рисунке 2 [56]. Рисунок 2 – Усредненный морфологический состав твердых коммунальных отходов По своему морфологическому составу коммунальные отходы Беларуси приближаются к отходам стран с развитой экономикой (рисунок 3), характерными особенностями которых является относительно высокий процент бумаги-картона, стекла, металлов и постоянно снижающийся процент органики. 8 Рисунок 3 – Морфологический состав ТКО, образующихся в странах с различными экономическими условиями В мировой практике существует достаточное количество методов удаления отходов производства и потребления. По технологическому принципу формально их можно разделить на термические, физикохимические, биологические, смешанные. Наиболее распространенными являются: захоронение на полигонах, сжигание, пиролиз, компостирование, комплексная переработка на специализированных полигонах, использование в качестве вторичных материальных ресурсов. В Беларуси преобладающим способом удаления твердых коммунальных отходов является их захоронение на полигонах ТКО. На этих же полигонах складируется и часть отходов производства: неопасных, 4-го, реже 3-го классов опасности, доля которых в общем объеме захораниваемых отходов достигает 37 % (в общей массе – более 50 %). Особенно велика доля отходов производства в крупных промышленных городах, где отсутствуют специальные объекты, предназначенные для захоронения производственных отходов. Количество захораниваемых на полигонах отходов производства и потребления, приведены в таблице 1 [42]. 9 Таблица 1 – Объемы отходов производства и потребления, захороненных на полигонах ТКО в 2008 г., тыс.м 3/тыс.т Всего захоронено В том числе Отходы потребления 16484 / 4624 отходы производства промышленнобытовые 10342 / 2234 3242 / 853 коммунальные отходы 13584 / 3087 промышленные 2899 / 1537 Таким образом, на полигонах Республики Беларусь ежегодно захоранивается порядка 16,5 млн. т или 7 млн. м3 отходов потребления и отходов производства. Суммарная площадь земельных отводов для этих полигонов составляет около 900 га, из которых более 50% занято отходами. 2 Процессы, протекающие на полигонах ТКО Захороненные на полигонах отходы, разнородные по составу, классам опасности, физико-химическим и биохимическим свойствам под воздействием атмосферного воздуха, воды, грунтов и, взаимодействуя друг с другом, претерпевают сложные изменения. Основные процессы, протекающие в массе отходов на полигонах (в теле полигона), – это физические, химические и биохимические. В реальной обстановке они накладываются друг на друга, суммируются, подавляются, видоизменяются. В первоначальный момент размещения отходов на полигонах превалируют физические процессы: уплотнение, сжатие, уменьшение размера частиц, адсорбция, ионный обмен и др. Увеличение плотности и уменьшение размера частиц способствуют адсорбции воды, повышению влажности отходов и ускоряют их разложение. Средняя плотность ТКО в местах их сбора обычно составляет 140 – 180 кг/м3, по другим источникам [20] – 150-287 кг/м3 , а при 10 специальном механическом уплотнении на полигонах она увеличивается до 600 – 800 кг/м3 и более [19, 7], согласно [20] - до 1500 кг/м3. Изменение плотности коммунальных отходов происходит непосредственно после их захоронения. Плотность зависит от морфологического состава (процентное содержание бумаги, древесины, пищевых и других органических отходов, уличного смета, текстиля и др.), возраста, длительности нахождения в неподвижном состоянии, количества перегрузок отходов и других механических воздействий. По своим механическим свойствам и структуре ТКО не имеют аналогов и практически несравнимы с другими широко распространенными материалами типа песка, щебня, грунта, торфа и т.д. После выгрузки отходов на свалку первоначальный их объем значительно уменьшается за счет самоуплотнения, при этом ТКО теряют сыпучесть. При высокой исходной влажности выделяется отжимная вода (фильтрат). Это явление получило название слеживаемости [5], а отходы преобразуются в своеобразный субстрат. Субстраты полигонов обладают аномальными геофизическими характеристиками (удельное электрическое сопротивление изменяется от 0,2 Ом·м/м3 в водонасыщенном состоянии до 20 Ом·м/м3 при естественной влажности) и аномальными инженерно-геологическими показателями (средняя плотность 0,6 – 0,8 т/м3, пористость 60 - 70%, влажность 20 - 60%), а также неоднородными фильтрационными свойствами (Кф = 0,1 - 1,5 м/сут) и плохой водоотдачей [64]. В толще полигона формируется техногенный водоносный горизонт, основу баланса которого составляют инфильтрационные воды, питающиеся за счет атмосферных осадков. Как правило, уровни техногенного горизонта заметно превышают уровни нижележащих водоносных горизонтов, что связано с наличием в подошве свалки слабопроницаемого слоя, образовавшегося вследствие скопления тонкодисперсных фракций грунтов, и значительным инфильтрационным питанием по площади свалки. Инфильтрационное питание – основа баланса техногенного горизонта, достигающая 60% суммы атмосферных осадков. 11 Высота уровня фильтрата над основанием полигона зависит от пористости отходов. В одном кубометре отходов плотностью 700 кг/м3 может содержаться до 0,33 м3 фильтрата [3]. Инфильтрация – ведущий фактор, влияющий на интенсивность протекания химико-биологических процессов, определяющий количество образующегося фильтрата и биогаза. Фильтрат и биогаз образуются в анаэробной зоне свалки, мощность (высота) которой может достигать 10 м и более за счет протекания процессов деполимеризации, сбраживания, гумификации органического вещества, сульфатредукции и других процессов. В итоге получается уникальный по своей токсичности раствор с минерализацией до нескольких десятков грамм на 1 л, содержанием ионов аммония и хлора, других макрокомпонентов до нескольких граммов на 1 л, высокими концентрациями тяжелых металлов (цинк, свинец, никель, хром, кадмий и др.) и органических соединений. При увеличении плотности ТКО уменьшается объем пор, заполненных воздухом, что оказывает влияние на воздушный режим. Основная масса отходов вскоре после попадания в рабочее тело полигона становится анаэробной, так как находящийся в отходах свободный кислород быстро расходуется, а из атмосферного воздуха новые порции глубже, чем на один метр в уплотненные отходы не проникают. Именно пористое сложение свалок и большое количество доступной микробам органики создают предпосылки для активного развития микробиологических процессов [19, 23]. На дальнейшей стадии разложения отходов все большую значимость приобретают химические и биохимические процессы, при этом не затухают и физические. Среди химических процессов преобладают окислительно-восстановительные и фотохимические реакции, происходит гидролиз и деполимеризация, образование трудно растворимых и комплексных соединений, зависящие от содержания кислорода в теле полигона, величины pH и др. параметров. Биохимические процессы возможны благодаря наличию в ТКО органосодержащих отходов, таких как бумага, картон, пищевые 12 отходы, дерево, текстиль, кость, кожа и пр. В составе коммунальных отходов доля органических фракций колеблется по миру не столь значительно: от 56% в развитых странах до 62% – в развивающихся [9, 23, 25, 46]. В Беларуси по данным Минжилкомхоза она составляет порядка 60%. Превалирующую роль при разложении отходов играют биохимические процессы, протекающие в аэробных и анаэробных условиях. Именно они определяют скорость и полноту разрушения органики, формирование состава и расход биогаза, качество фильтрата. Аэробные процессы обычно протекают быстрее, сопровождаются большим количеством выделяемого тепла [46, 48], идут до образования конечных продуктов разложения органических веществ: CO2, H2O, NH3, H2S. Среди процессов разложения органических веществ в аэробных условиях на полигонах ТКО основной удельный вес принадлежит окислению целлюлозы, жиров, углеводородов, азотсодержащих органических веществ, мочевины. Анаэробные процессы протекают значительно медленнее, сопровождаются на порядок меньшим выделением тепла. Температура анаэробной зоны полигона круглогодично поддерживается на уровне 30-400С, т.е. бытовой мусор разлагается в умеренно теплом температурном режиме, нередко используемом в промышленности при микробной ферментации органических отходов в биогаз. Этот температурный интервал оптимален для развития метанобразующих бактерий в толще отходов. Процесс разложения органических материалов ТКО можно разбить на три стадии [2, 5, 8, 19]. На первой – твердые и растворенные вещества (углеводороды, жиры, целлюлоза, пектиновые вещества и пр.) гидролизуются и под воздействием ферментов микробов расщепляются (разлагаются) до промежуточных продуктов: органических кислот, спиртов, глицерина водорода и диоксида углерода. На второй – ацетогеничные группы микробов превращают промежуточные продукты, полученные на первой стадии, в уксусную кислоту, водород и диоксид углерода. На третьей – образуется метан за счет воздействия метаногеничных групп микробов и диоксид углерода. 13 Описанные процессы подвергаются воздействию большого числа биологических и абиотических факторов. Из биологических факторов наибольшее значение имеют микробиальное сообщество, простейшие и более высоко организованные животные организмы. Из абиотических наиболее важны: кислород, водород, pH, щелочность, сульфаты, азот, температура, влажность и др. В совокупности эти факторы определяют скорость и глубину разложения ТКО, расход и состав фильтрата и биогаза в зависимости от количества и качества депонированных отходов. Оба процесса – аэробный и анаэробный – приводят к разложению органической части ТКО, образованию CO2, биомассы и выделению Рисунок 4 – Вертикальное распределение микробиологических процессов на полигоне ТКО [19] 14 тепла. Различие между ними заключается в том, что при аэробном процессе тепла выделяется на порядок больше, но не образуется метан, а при анаэробном процессе тепла выделяется меньше, но образуется метан. Толща полигона по вертикали весьма неоднородна по содержанию О2 и в соответствии с характером микробиологических процессов может быть стратифицирована сверху вниз на ряд зон: аэробную, переходную и анаэробную. Суммарная мощность первых двух зон обычно не превышает 1,5-2,5 м. [8, 19]. Поэтому ведущую роль в биодеструкции ТКО на полигонах играют анаэробные процессы. Вертикальное распределение микробиологических процессов в толще отходов на полигоне иллюстрирует схема (рисунок 4). В результате обмена газами между аэробной, переходной и анаэробной зонами формируется пищевая структура микробного ценоза свалки, роль продуцента в которой принадлежит микробам, обитающим в среде с низким содержанием кислорода. Центральный микробиологический процесс анаэробной зоны, замыкающий распад органических компонентов в толще отходов – это образование метана (СН4). Таким образом, от физических, химических и биохимических процессов, протекающих внутри толщи отходов на полигоне, в конечном итоге зависит время разложения ТКО. Образующиеся при этом газы и водорастворенные компоненты, переходящие в состав фильтрата, и определяют загрязняющее влияние полигонов на компоненты окружающей среды. 3 Основные факторы риска воздействия полигонов ТКО на природную среду Ученые, занимающиеся изучением протекающих в теле полигона процессов, пришли к заключению, что к числу основных факторов риска, от сконцентрированных на полигонах ТКО масс отходов, следует отнести вещества, содержащиеся в жидком фильтрате и газообразные выделения (так называемый свалочный газ) [26, 46, 47, 67, 69, 76, 81 и др.]. Каждый вид воздействия имеет многовекторное направление, результатом которого является риск загрязнения 15 компонентов природной среды: фильтратом полигона поверхностных и подземных вод, почв и подстилающих грунтов; веществами, содержащимися в биогазе – атмосферного воздуха, почв, грунтов, поверхностных вод. 3.1 Загрязнение фильтратом компонентов природной среды В зависимости от преобладания фазы разложения коммунальных отходов существуют два типа фильтрата: «молодой» фильтрат – кислотная среда и «старый» фильтрат – в основном щелочная среда метаногенной фазы [67]. Особенностями фильтрационных вод полигонов захоронения ТКО являются: *сложный химический состав, представленный органическими и неорганическими веществами, изменяющийся на каждом этапе жизненного цикла полигона; токсичных компонентов и *высокое содержание биорезистентных примесей; *присутствие в воде различных групп микроорганизмов, в том числе патогенных; *зависимость объема и состава фильтрационных вод от площади полигона, количества складируемых отходов, количества атмосферных осадков. Количество, состав и концентрация загрязнителей фильтрационных вод определяется совокупностью большого числа факторов, основными из которых являются: *морфологический и химический состав отходов; *климатические и гидрологические условия места размещения полигона; *инженерная подготовка территории (основания) для складирования отходов; *условия складирования: площадь, глубина (высота), влажность, степень уплотнения, реакция среды pH, температура в 16 теле полигона, условия изоляции от атмосферных дождевых и талых вод и др.; *наличие и состояние инженерных коммуникаций систем сбора и отвода фильтрата; *наличие и состояние инженерных коммуникаций систем сбора и отвода биогаза; *наличие и состояние инженерных систем сбора и отвода атмосферных дождевых и талых вод. На стадии активной эксплуатации полигона (10–30 лет) можно выделить следующие фазы биодеструкции ТКО: аэробная; анаэробная – гидролиз, ацетоногенезис, активный метаногенез [5, 19, 67]. В анаэробной фазе (рН=6,5-7,2) (на глубине до 50-80 см), длящейся несколько месяцев, протекает гидролиз и окисление пищевых отходов. Большинство металлов подвергаются коррозии с кислородной деполяризацией. Кислоты, образующиеся при окислении органических соединений, способствуют растворению металлов и переходу их в фильтрат. Обычно на аэробной стадии в связи с ее непродолжительностью образуется незначительное количество фильтрата. В ацетогенной фазе (рН=4,5-6,5), длящейся от 1 года до 4 лет, происходит дальнейший распад быстро и средне разлагаемых фракций ТКО, основными продуктами которого являются уксусная и пропионовая кислоты, углекислый газ и вода. Фильтрационные воды в этот период характеризуются высокими значениями ХПК и БПК (десятки и сотни тысяч мг О2/л) и концентрацией ионов тяжелых металлов (до 70 мг/л). На стадии активного метаногенеза (до 30 лет с момента депонирования) протекает ферментативное разложение образованных в ацетогенной фазе кислот, которое сопровождается значительным выделением газов (метан, углекислый газ, меркаптаны, аммиак и др.) и повышением рН среды (7,2-8,6). На этой стадии происходит разложение 50-70 % целлюлозы и гемицеллюлозы с образованием биогаза и соединений гумусовой природы, полифенолов и др. 17 На этой стадии в фильтрационных водах снижается содержание органических веществ (ХПК=3000-4000 мг/л, БПК5=100-400 мг/л) и увеличивается доля биорезистентных компонентов (ПАВ, хлорорганические соединения, гуматы металлов и гуминовые соединения). Фильтрационные воды характеризуются повышенной минерализацией (до 7000 мг/л). Химический состав фильтрационных вод типичного полигона в зависимости от этапа биохимической деструкции ТКО характеризуется усредненными показателями: «молодой» фильтрат (0-5 лет) – БПК5 = 10640,0 мг О2/л, ХПК = 26800,0 мг О2/л; «старый» фильтрат (5-35 лет) – БПК5 = 680,0 мг О2/л, ХПК = 2280,0 мг О2/л [39]. В целом же фильтрат представляет собой минерализованный раствор с общим солесодержанием до 14-17 г/дм3. В его составе содержание ряда веществ существенно превышает требования СанПиН [35]. В частности, содержание сульфатов достигает 6,7 ПДК, общего железа – 1700 ПДК, хлора – 12 ПДК, нитратов – 1,3 ПДК, аммония – 230,5 ПДК. В фильтрате любого полигона ТКО содержится ряд тяжелых металлов. В первую очередь это: никель, хром, марганец, свинец, кадмий, цинк, кобальт, медь, алюминий. Выяснение реальной способности к переходу микроэлементов в раствор из твердых фаз полигонной массы путем анализа водных вытяжек показало [47], что водная вытяжка ТКО по сравнению с океаническими водами заметно обогащена алюминием, фосфором, железом, никелем, медью, цинком, барием, a в сопоставлении с речными водами – также бором, натрием, магнием, калием, кальцием и стронцием. Концентрации ряда элементов (B, Zn, Cu, Ni и P) близки или превышают ПДК для природных вод. В фильтратных водах содержание ионов марганца, цинка, свинца, кадмия, никеля, хрома достигает, соответственно, 128; 100; 16,7; 500; 11; 10,4 ПДК. Следовательно, в случае проникновения жидкой фазы полигона в подземные воды произойдет их существенное загрязнение. 18 При недостаточности природоохранных сооружений или их отсутствии (обваловка, кольцевой канал, водоотводная канава и др.), фильтрат может растекаться временными водными потоками и, просачиваясь в почвы и грунты вокруг полигона, поступать в ближайшие водные объекты. Поскольку фильтрат по своей сути и есть водный раствор, то при попадании в водоем или водоток происходит его разбавление. Концентрации загрязняющих веществ в водном объекте при этом зачастую возрастают и нередко достигают или превышают ПДК. Отсутствие или несовершенство противофильтрационных экранов приводит к просачиванию фильтрата вглубь через грунты и попаданию его в подземные воды. Механизм формирования техногенных гидрогеохимических аномалий подземных вод на полигонах ТКО состоит из трех стадий [20]. Первая соответствует инфильтрации загрязненных вод через зону аэрации и характеризуется метаморфизацией фильтрата вследствие процессов комплексообразования, растворения, выщелачивания, обменно-адсорбционных процессов, сопровождающих движение загрязненных вод через зону аэрации. На второй стадии происходит смешение метаморфизованного фильтрата с подземными водами. Третья стадия соответствует переносу загрязняющих веществ по водоносному горизонту, которая начинается практически одновременно со второй. Важнейшими факторами миграции загрязнений являются естественная скорость потока подземных вод и активная пористость водовмещающих пород. Во время третьей стадии происходит формирование области загрязнения в водоносном горизонте и распространение загрязнения по площади. Естественное самоочищение подземных вод в пределах ореола загрязнения растягивается на многие годы – десятилетия. Дальность переноса загрязняющих веществ зависит как от литологического состава грунтов и их проницаемости, так и от типа загрязняющих веществ. Замечено [30], что органические 19 вещества, поддающиеся биологическому разложению, разрушаются вблизи очага загрязнения, неорганические ионы переносятся на значительные расстояния. В плотных грунтах, характеризующихся весьма низкими фильтрационными свойствами (суглинки, глины), скорость перемещения загрязняющих веществ настолько мала, что в течение многих лет не наблюдается их отрицательное влияние. Наиболее стойки к распаду или задерживанию в грунтах хлорсодержащие ионы, которые в следствие этих свойств многими исследователями считаются индикатором движения фильтрата – его скорости и дальности. Вместе с фильтратом не исключен вынос бактерий, вызывающих кишечные заболевания, туберкулез, столбняк, желтуху и др. Снижению миграционной способности многих микроэлементов способствует формирование щелочной и слабощелочной среды от полигонов [50, 51], что является одним из защитных свойств природной среды. В подземных водах от полигонов ТКО показатель pH колеблется в пределах 7,6 – 8,35 [30, 67]. Значит, по основным гидрохимическим показателям даже наиболее загрязненные подземные воды способны к «самоочищению» на расстоянии от полигона 400 – 500 м. Основными путями поступления загрязняющих веществ в почвы и грунты в районах размещения полигонов ТКО с отходами являются поверхностные лито- и гидрохимические потоки с территории полигонов, внутрипочвенный поток, растекание фильтратов, ветровой разнос пылеватых частиц отходов и их аэрозольное выпадение с атмосферными осадками, а также продукты горения отходов, оседающие на почвы. Аэрогенным путем в почвы привносятся аммиак, тяжелые металлы, диоксиды, фенол, бензол и органо-минеральные соединения [20]. Одним из основных загрязнителей почв и грунтов от полигонов являются тяжелые металлы. В почвах тяжелые 20 металлы содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. Водорастворимые формы, как правило, представлены хлоридами, нитратами, сульфатами и органическими комплексными соединениями тяжелых металлов [17]. Содержание в почвах меди, цинка, никеля, свинца, кадмия в 2-10 раз может превышать ПДК для этих элементов в почвах, а на расстоянии до полукилометра содержание тяжелых металлов зачастую выше кларковых показателей. В радиусе до 250 м от полигонов ТКО, как правило, образуется ореол загрязнения почв. Концентрация и уровень загрязнения почв связаны с ландшафтной структурой территории размещения полигонов, обуславливающей пути миграции загрязняющих веществ с полигона (вынос, транзит и аккумуляция). Кроме тяжелых металлов, загрязнителями почвы являются также некоторые неорганические водорастворимые соли, мигрирующие вместе с фильтратом за пределы полигона: Na, NH4, Cl, SO4, NO3 и др. По литературным источникам известно, что при прекращении поступления загрязнителей, почвы со временем более или менее очищаются под влиянием атмосферных осадков. Атмосферные воды, растворяя загрязняющие вещества, фильтруются в подземные воды или стоками выносятся в поверхностные водоемы, которые также питают подземные воды. В этом плане загрязнение подземных вод в зоне влияния полигона является в определенной мере интегрированным показателем загрязнения. 3.2 Загрязнение атмосферного воздуха газообразными веществами полигона Жизнедеятельность разнообразной микрофлоры в теле полигона ведет к глубокой минерализации органических веществ и к образованию большого количества газообразных 21 соединений, в составе которых: CH4 – 40–60 %, CO2 – 30–45 %, N2 – несколько процентов, H2 – до 1 %, H2S – 0,5-1,5 %, NH3 – до 0,5 %, а также микроколичеств нескольких десятков ароматических, галогенсодержащих и хлорированных углеводородов, а всего более 100 компонентов [19, 82]. По характеру воздействия на людей и природную среду газообразные выделения из свалочных масс на полигонах твердых коммунальных отходов можно разделить на две группы [7, 19, 26]. Одна группа включает выделения токсичных соединений, в первую очередь, NH3, H2S, CO, SO2, NO2, NO и Н2. К этой же группе нужно отнести также мелкие пылеватые частицы, уносимые ветром с поверхности массы отходов. Такая пыль опасна, так как может содержать весьма токсичные вещества, попадающие на полигоны или образующиеся на них. Доля этих газов в общем составе выделений полигона незначительна, однако на части территории полигона могут наблюдаться концентрации газов, заметно превышающие для воздуха населенных мест максимально разовые ПДК, а в случае СО – ПДК для воздуха рабочей зоны [47]. Вторая группа биогаза содержит практически нетоксичные газы - метан и углекислый газ. Эти газы, поступая в природную среду, также формируют негативные эффекты, так как относятся к парниковым газам. К сожалению в Беларуси отсутствуют данные по определению состава и количества выделяемых на полигонах токсичных газов. Однако установлен перечень показателей, которые должны определяться при анализе проб атмосферного воздуха [66]. Помимо метана и двуокиси углерода в этот перечень вошли сероводород, аммиак, окись углерода, бензол, трихлорметан, четыреххлористый углерод, фенол, хлорбензол, формальдегид. Биохимические процессы, протекающие в толще полигона в анаэробных условиях, при которых образуются метан и углекислый газ, можно представить следующим образом [68]: 22 (С6H12O6)n → n(С6H12O6); целлюлоза глюкоза n (С6H12O6) → микроорганизмы → 2n(СH3 СH2OH) + 2n(CO2) + n(238,6 кДж); глюкоза этанол углекислый выделение газ тепла 2n(СH3 СH2OH) + n(CO2) → метановые бактерии → 2n(СH3 СОOH) + n(CH4); этанол углекислый уксусная метан газ кислота 2n(СH3 СОOH) → метановые бактерии → 2n(CH4) + 2n(CO2) уксусная метан углекислый кислота газ В случае возгорания полигона состав выделяющихся газов резко изменяется, и не только потому, что гидриды, в том числе метан, окисляются до оксидов. Сгорание органических фракций при недостатке кислорода приводит к образованию канцерогенных полиароматических углеводородов и других опасных веществ (аммиак, диоксины, фенол, бензол, органоминеральные соединения и пр.), концентрации некоторых из них в атмосферном воздухе значительно превышают ПДК: метан – в 8500 раз, метилбензол – в 1025, кумол – в 2285, хлороформ – в 66, хлорэтан – в 1320, дихлорэтан – в 98, тетрахлорэтан – в 2367, сероводород в 25 тыс. раз [69]. В продуктах сгорания отходов, содержание тяжелых металлов в некоторых случаях в тысячи раз больше, чем в “обычном” виде. При этом, тяжелые металлы как и твердые остатки горения, могут сохраняться долгие годы, накапливаясь в донных отложениях, в почвах и с пылью попадать в организм человека [31]. Распространение газа и неприятного запаха от полигонов происходит на расстояние до 300 - 400 метров. Вызываемые газом нагрузки от запаха обусловлены наличием примесей таких компонентов как сероводород, органические соединения серы (меркаптаны), различные эфиры, алкинбензолы и др. Эти вещества с интенсивным запахом в малых количествах могут оказывать вредное действие на самочувствие жителей близлежащих районов. 23 Неконтролируемая эмиссия биогаза приводит к возникновению пожаров и увеличению риска взрывов. Горение может происходить как на поверхности (открыто), так и в толще отходов (скрытое, пиролитическое горение). При скрытом горении происходит разогрев поверхностных горизонтов отходов до 155°С [80]. Под толщей отходов выгорают большие пустоты, что приводит к просадкам слоев отходов. Задача ликвидации таких очагов горения трудна и требует больших затрат. Масштабы образования биогаза от полигонов соотносимы с геологическими и полигоны в этом отношении можно считать биогазовыми месторождениями [19,72]. По подсчетам экспертной группы Межправительственной комиссии по изменению климата (IPCC), проведенными в середине 90-х годов, глобальная эмиссия свалочного метана составляет 40 млн.т в год, или около 8% его общепланетарного потока [52]. В Республике Беларусь эмиссия метана от захоронения твердых коммунальных отходов на полигонах составляет порядка 130 тыс.т / год [41]. 4 Поверхностные и подземные воды (гидросфера) Сведения о поверхностных водах вблизи полигонов весьма скудные, т.к. водоемы и водотоки находятся за пределами санитарно-защитных зон и практически вне зон воздействия на них полигонов. В связи с этим изучение поверхностных вод ограничилось в основном данными по трем полигонам, у которых в обводных или отводной канавах присутствовала вода. Анализы показали, что эта вода значительно загрязнена фильтратом, и поэтому отнесена к фильтратным водам, которые рассматриваются совместно с фильтратом. 4.1 Химический состав подземных вод в природных условиях и источники их минерализации Химический состав подземных вод формируется под влиянием многих природных факторов и в связи с этим 24 отличается большим разнообразием. Подземные воды самой верхней зоны, тесно связаны с составом поверхностных и атмосферных вод и в целом испытывают влияние климатических факторов, рельефа и характера гидрографической сети. Значительное влияние на химический состав подземных вод оказывают состав и строение пород водоносного пласта, а также более глубокие подземные воды, которые принимают участие в питании водоносных горизонтов [11, 23]. Геологическая среда, с которой непосредственно контактируют полигоны ТКО, в пределах Минской области повсеместно представлена покровными четвертичными отложениями. Толща четвертичных отложений находится в верхней части зоны активного водообмена, который обеспечивается достаточно высокой проницаемостью пород, что в условиях гумидного климата и высокой промытости водовмещающих отложений предопределяет формирование на участках, не испытывающих антропогенного загрязнения, преимущественно пресных и ультропресных вод гидрокарбонатного кальциево-магниевого состава. Их минерализация варьирует от 15 до 700 мг/л и более, составляя в среднем 200-400 мг/л. Формула среднего химического состава подземных вод четвертичных отложений в выборке из 4580 проб имеет вид [11]: М0,25 НСО387 CI12SO41 pH7,2 Ca67 Mg20Na12K1 В химическом составе пресных подземных вод выделяют макрокомпоненты, содержащиеся в количестве единиц, десятков и даже нескольких сотен мг/л, и микроэлементы, встречающиеся в очень малых количествах и редко достигающие содержания 1-5 мг/л. Макрокомпоненты – это растворимые в воде твердые неорганические вещества, которые существуют в виде ионов и молекул и часто находятся в преобладающих относительно других компонентов содержаниях. К макрокомпонентам относятся ионы Na+, K+, Ca ++ , Mg++ , Cl- , SO4 - -HCO3 - , CO3 - их 25 относительное содержание определяет гидрохимический тип вод. К микрокомпонентам относятся Br, J, F, B, Li, Sz, а также V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zu, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb и др. микроэлементы [3]. Промежуточное положение между макрокомпонентами и микроэлементами занимают ионы Н+, Н4+, NО3-, NО2-, H3SiO4, Fe2+ и Fe3+, органические вещества и сульфиды, количество которых в подземных водах может быть заметным. Кроме того, в подземных водах могут находиться газы и микроорганизмы. Ниже приводится характеристика веществ по [3]. На первом месте в составе макроанионов пресных подземных вод стоят обычно гидрокарбонатные ионы – НСО3-, происхождение которых связано с растворением карбонатов кальция и магния, входящих в состав известняков, мергелей, доломитов и карбонатного цемента других осадочных пород; немалое значение имеют также биогенные процессы, ведущие к накоплению в воде углекислоты. В аэробных условиях карбонат и сульфат – ионы образуются в результате биохимического разложения органических веществ по схеме: CxHyOzNS| + O2 +H2O HCO3+NH4+NO3+SO4 РН – концентрация водородных ионов рН - -lg (H+) является важной кислотно-основной характеристикой природных вод, т.к. ионы водорода играют исключительную роль в гидрохимических процессах. Величина рН в природных водах зависит от содержания в них различных форм угольной кислоты, от присутствия органических кислот, газов, микроорганизмов, от гидролиза солей. Для большинства природных вод рН определяется, главным образом, соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов НСО-4, CO-3. 26 В пресных водах НСО3- накапливается в количествах не более 200-250 мг/л в связи с тем, что с кальцием НСО3- образует слаборастворимую соль. Сульфатные ионы (SO4- -) занимают в составе пресных подземных вод второе место. Появление этих ионов в воде связано с выщелачиванием осадочных пород, содержащих легкорастворимые соли - гипс, ангидрит, мирабилит, а также с окислением сульфидов (галенит, пирит, халькопирит). Сульфаты слабо сорбируются, но их количество в подземных водах ограничивается присутствием в воде кальция, с которым сульфаты образуют нерастворимые соединения. Удаление сульфатов из воды происходит также в результате биогенных процессов. В анаэробных условиях, т.е. без кислорода, и под действием сульфатредуцирующих бактерий в присутствии органических веществ, сульфаты восстанавливаются до сероводорода; при этом в воде появляются Na2СО3, CO2. Хлоридные ионы (Cl-) являются непременным элементом химического состава подземных вод, поскольку в горных породах имеются многочисленные источники этого элемента (галит и др.), и вместе с тем хлориды не образуют труднорастворимых соединений, не удаляются из воды биогенным путем и плохо адсорбируются коллоидными системами. В пресных водах хлориды по количеству занимают третье место. Среди макрокатионов, входящих в состав пресных, подземных вод, на первом месте - кальций (Са++) и магний (Mg++). Они поступают в подземные воды при растворении известняков, доломитов, гипса, при выветривании и разложении некоторых силикатов. В пресных подземных водах содержание кальция и магния измеряется десятками мг/л. С ростом минерализации воды количество кальция уменьшается вследствие связывания его в малорастворимые сульфаты и 27 карбонаты; кроме того, кальций и магний могут переходить в поглощающий комплекс дисперсной части пород. В водоносных горизонтах, содержащихся в осадочных породах, количество кальция обычно в 2-4 раза выше, чем магния. Общая жесткость [16]. При оценке качества питьевой воды, а также воды, применяемой для технических целей, существенное значение имеет общая жесткость. Она равна сумме концентраций, находящихся в воде катионов Са++ и Mg++. Жесткость воды, согласно введенному в настоящее время стандарту, выражается в миллимолях количества вещества эквивалента Са и Mg, содержащихся в 1 литре воды. Один ммоль/л жесткости соответствует 20,04 мг Са++/л или 12,16 Mg++/л. Если в воде содержатся те и другие соли, то жесткость выражается суммой миллимолей количества вещества эквивалента Са++ и Mg++ в 1 л воды. Na+- по распространению среди катионов стоит на первом месте [3]. Все соли натрия обладают очень высокой растворимостью. Ионы натрия (Na+) после кальция и магния занимают третье место в числе макрокатионов пресных подземных вод. Большая часть ионов натрия уравновешивается ионами хлора (С1), образуя подвижные и устойчивые соединения. Поскольку все соли натрия хорошо растворимы и он не задерживается живыми организмами, удаление натрия из воды возможно, главным образом, вследствие обменных реакций с поглощающим комплексом пород. Поступает натрий в подземные воды из соленосных пород, из продуктов выветривания изверженных пород, а также при вытеснении натрия из поглощенного комплекса пород ионами кальция и магния. При техногенном загрязнении Na+ поступает в воды с различными видами промышленных отходов, с разложившимися твердыми бытовыми отходами (в окисл. об-ке) и при интенсивном использовании минеральных удобрений. Количество калия (K+) в природных водах обычно невелико, несмотря на то, что источники калия в породах значительны и 28 калий, подобно натрию, образует легкорастворимые соединения. Являясь биологически активным элементом, калий интенсивно извлекается из подземных и поверхностных вод животными и растительными организмами. Как элемент-загрязнитель поступает в воды, в основном, в результате загрязнения бытовыми сельскохозяйственными отходами, при интенсивном употреблении калийных удобрений. Соединения азота NH4+, NО3-, NО2-, происхождение которых обычно связано с бактериальным разложением органического вещества, встречаются в самых верхних водоносных горизонтах. Ионы NH4+ в присутствии свободного кислорода под влиянием нитрифицирующих бактерий переходят в NО2- и затем в NО3-. В незагрязненных подземных водах NH4+ и NО2- содержатся в сотых, десятых долях мг/л, а количество NH3- иногда достигает нескольких мг/л. Кремний в природных водах присутствует в виде соединений кремневой кислоты в разных состояниях. Главным источником соединений кремния в природных водах являются процессы химического выветривания и растворения кремнесодержащих минералов. Соли кремниевой кислоты (силикаты), являясь одним из основных компонентов, входящих в состав горных пород, характеризуются малой растворимостью, что объясняет малое содержание кремния в воде. Значительные количества кремния поступают в природные воды в процессе отмирания наземных и водных растительных организмов, с атмосферными осадками, а также со сточными водами предприятий. В воде кремневые кислоты образуют коллоидные растворы. Гели кремневых кислот (силикагели) используют как адсорбенты. Сульфидные соединения H2S и HS - присутствуют обычно в незначительных количествах; их повышенное содержание может быть связано с разложением органических веществ, с восстановлением сульфатов в анаэробных условиях и пр. 29 Железо в подземные воды поступает как продукт выветривания горных пород. В восстановительной среде железо может находиться в двухвалентном виде Fe2+ и его содержание иногда достигает ~10-30 мг/л. В воде в присутствии свободного кислорода двухвалентное железо переходит в трехвалентное; этому процессу также способствуют железобактерии. Трехвалентное железо в воде находится преимущественно в коллоидном состоянии - в виде Fe(OH)3. Марганец в подземных водах встречается чаще всего как и железо в виде бикарбоната - Mn (HCO3)2. В грунтовых водах, тесно связанных с поверхностными, марганец может входить в состав комплексных соединений с гуминовыми кислотами. Под фосфором общим понимают сумму органического и минерального фосфора [12]. Органический фосфор поступает в природные воды в результате процессов жизнедеятельности и распада водных организмов, обмена с донными отложениями. Соединения минерального фосфора поступают в природные воды в результате выветривания и растворения пород, содержащих ортофосфаты (апатиты, фосфориты), а также в результате смыва фосфорсодержащих удобрений с полей в виде орто-, мета-, пиро- и полифосфат – ионов [16]. Минерализация. Важной характеристикой вод является общая минерализация или количество растворенных компонентов в мг или г на 1 л раствора. Минеральный состав вод представлен, главным образом, гидрокарбонатами Са, Mg, Na и др., реже сульфатами и хлоридами. В условиях загрязнения солевой состав разнообразен. Минерализацию принято выражать по сумме определяемых компонентов или по сухому остатку (с.о.). При необходимости пересчета общей минерализации (по сумме определяемых компонентов) на сухой остаток, учитывают превышение гидрокарбонатов в карбонаты при выпаривании раствора. Вычисленный сухой остаток равен общей минерализации (по сумме определяемых компонентов) минус 50% весового количества гидрокарбонат-ионов. 30 Органическое вещество поступает в грунтовые и подземные воды верхних водоносных горизонтов вместе с инфильтрующимися поверхностными водами в результате выноса из почв гумусовых веществ и других продуктов жизнедеятельности и распада животных и растительных организмов. Содержание органических веществ в воде (макро- и микрокомпонентов, бактериологических компонентов, синезеленых водорослей и пр.) оценивается величиной окисляемости. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная и др. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость. Окисляемость перманганатная основана на окислении органических веществ перманганатом калия (KMnO4) в сернокислой среде (в мгО2/л). В более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК) [16]. Основные органические загрязняющие вещества – это фенолы, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и нефтепродукты. Фенолы [83] представляют собой производные бензолы с одной или несколькими гидроксильными группами. Их принято делить на две группы – летучие с паром фенолы (фенол, крезолы, ксиленолы, гваякол, тимол) и нелетучие фенолы (резорцин, пирокатехин, гидрохинон, пирогаллол и другие многоатомные фенолы). Фенолы в естественных условиях образуются в процессах метаболизма водных организмов, при биохимическом распаде и трансформации органических веществ, протекающих как в водной толще, так и в донных отложениях. Фенолы – соединения нестойкие и подвергаются биохимическому и химическому окислению. В результате хлорирования воды, содержащей фенолы, образуются устойчивые соединения хлорфенолов. 31 ПАВ (поверхностно активные вещества, СПАВ – синтетические ПАВ) входят в различные моющие средства и источником загрязнения ими природных вод являются коммунальные и промышленные предприятия, а также сельское хозяйство, где ПАВ используются в качестве эмульгаторов пестицидов. ПАВ сами хорошо мигрируют и способствуют миграции плохо растворимых загрязнителей (нефтепродуктов, пестицидов и др. канцерогенных веществ). Нефтепродукты. Понятие «нефтепродукты» в гидрохимии условно ограничивается только углеводородной фракцией (алифатические, ароматические, алициклические углеводороды). Некоторые количества углеводородов поступают в воду в результате прижизненных выделений растительными и животными организмами, а также в результате их посмертного разложения. Основная масса нефтепродуктов в природных водах имеет техническое происхождение. В результате протекающих в водоеме процессов испарения, сорбции, биохимического и химического окисления концентрация нефтепродуктов может существенно снижаться, при этом значительным изменениям может подвергаться их химический состав. Наиболее устойчивы ароматические углеводороды, наименее - н - алканы. Микроэлементы (микрокомпоненты) могут находиться в подземных водах в коллоидном виде, в форме комплексов с органическими веществами, в виде свободных ионов, недиссоциированных молекул и др. Присутствие микроэлементов в подземных водах связано, главным образом, с выносом солей из осадочных пород и выщелачиванием продуктов выветривания изверженных метаморфических горных пород. Очень малые концентрации микроэлементов в пресных подземных водах связаны с тем, что они образуют малорастворимые соединения и, кроме того, хорошо адсорбируются и извлекаются из воды глинистыми минералами и микроорганизмами. 32 Микроэлементы обладают высокой биологической активностью и поэтому, несмотря на их малое содержание, существенно влияют на качество подземных вод. Примеси, содержащиеся в природных водах, состоят из: 1) макрои микрокомпонентов природных и сточных вод в виде свободных ионов и комплексных соединений; 2) взвешенных веществ – продуктов выветривания пород, остатков растений; 3) коллоидных веществ (солей кремневой кислоты, гидроокислов железа, продуктов разложения микроорганизмов); 4) растворенных газов (углекислый газ, кислород, азот, сероводород); 5) бактерий и других микроорганизмов (фито- и зоопланктон) [3]. 4.2 Требования к качеству подземных вод как источнику водоснабжения Для количественной оценки состояния окружающей природной среды и, в особенности, для принятия определенных мер, в том числе административных, по недопущению ее загрязнения конкретными поллютантами или ее улучшению, необходимо знать контрольные значения содержания загрязняющих веществ в различных средах. Начиная с этих значений, дальнейшая концентрация поллютантов должна считаться неприемлемой. Такие контрольные значения содержаний установлены для почв, воздуха, подземных и поверхностных вод, растений (в первую очередь для сельскохозяйственных культур, употребляемых в пищу). Для каждого загрязняющего вещества они установлены отдельно. Требования к качеству подземных и поверхностных вод предъявляются в зависимости от характера применения воды (для хозяйственнопитьевых нужд, для технологических процессов, в сельском хозяйстве и др.). Качество воды по химическому составу устанавливается по четырем группам показателей: 1) общее содержание; водородный показатель; 2) концентрации макрокомпонентов, микроэлементов; встречающихся в природных подземных водах; 3) концентрации веществ, являющихся промышленными и сельскохозяйственными 33 загрязнениями; 4) концентрации веществ, которые могут попасть в воду при ее обработке на очистных сооружениях. По отношению к подземным и поверхностным водам, оказавшимся в зоне влияния полигонов ТКО, применяются предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования [13], а также гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения [63] Макрокомпоненты, мг/л. Na+ NH4+ NO3NO23Fe общ. Cl SO42Si PO4 (натрий) (азот аммоний) (азот нитратный) (азот нитритный) (железо общ.) (хлориды) (сульфаты) (кремний) (полифосфаты) 200 2 45 3,3 0,3 350 500 10 3,5 Общая минерализация (сухой остаток) – 1000 мг/л (для источников нецентрализованного водоснабжения показатель увеличен до 1500 мг/л); Жесткость - 7 ммоль/л вещества эквивалента (для водопроводов без специальной обработки воды 7-10 до 1500 мг/л. Водородный показатель рН 6,0-9,0. (для нецентрализованного водоснабжения 6-10). Окисляемость перманганатная 5 мгО2/л (для нецентрализованного водоснабжения допускается 5-7 мгО2/л). Нефтепродукты, суммарно-0,1 мг/л; СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества) – 0,5 мг/л; Фенолы – 0,1 мг/л. 34 Микроэлементы, мг/л Ba B Br V Cd Mn Cu -0,1 -0,5 -0,2 -0,1 -0,001 -0,1 -1,0 As Mo Ni Hg Pb Se Ag -0,05 -0,25 -0,1 -0,0005 -0,03 -0,01 -0,05 Sr Zn Al F Cr6+ Co Cr3+ -7 -1 -0,5 -1,5 -0,05 -0,1 -0,5 При определении значений ПДК учитывались максимальные концентрации, при которых вещества не оказывают прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения (при воздействии на организм в течение всей жизни) и не ухудшают гигиенические условия водопользования [13]. Наряду с величинами ПДК указан класс опасности и лимитирующий показатель вредности, по которому установлена ПДК (таблица 2): -санитарно-токсикологический (далее – с.-т.); -общесанитарный (далее – общ.); -органолептический (далее – орг.), с расшифровкой характера изменения органолептических свойств воды: (изменяется запах воды (далее – зап.), увеличивает мутность воды (далее – мутн.), придает воде окраску (далее – окр.), вызывает образование пены (далее – пен.), образует пленку на поверхности воды (далее – пл.), придает воде привкус (далее – првк.) вызывает опалесцению (далее – оп.) и др. Лимитирующий показатель вредности учитывается при одновременном содержании нескольких веществ в воде. В случае присутствия в воде нескольких веществ 1-2 классов опасности сумма отношений фактических концентраций каждого из них (С1,С2 Сn) к их ПДК не должна превышать единицы: Сn C1 С2 ... 1 ПДК 1 ПДК 2 ПДК n 35 Вещества подразделяются на четыре класса опасности [13]: 1 класс – чрезвычайно опасные 2 класс – высокоопасные 3 класс – опасные 4 класс – умеренно опасные. В основу классификации положены показатели, характеризующие различную степень опасности для человека химических соединений, загрязняющих воду, в зависимости от токсичности, кумулятивности, способности вызвать отдаленные эффекты, лимитирующего показателя вредности. Классы опасности веществ должны учитываться при выборе соединений, подлежащих первоочередному контролю в воде в качестве индикаторных для установления природоохранных мероприятий, требующих определенных капиталовложений. Классы опасности, лимитирующие показатели вредности загрязняющих веществ в воде, ПДК веществ и краткие сведения об их токсичном воздействии на организм человека приведены в таблице 2. Безопасность воды в эпидемиологическом отношении определяется отсутствием в ней болезнетворных бактерий, вирусов и простейших микроорганизмов, ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям [13]. Таблица 2 – Классы опасности загрязняющих веществ и лимитирующие показатели вредности, по которым установлены их предельно допустимы концентрации (ПДК) Вещество Кл. опасности [13] Лимитирующий показатель вредности [13] ПДК мг/л [13] Воздействие на человеческий организм 1. Макрокомпоненты Минерализация общая (сухой остаток) 1000 36 Очень малая минерализация <100 мг/л вызывает предрасположенность к заболеваниям сердечнососудистой системы. Лишенная же солей вода понижает осмотическое давление внутри клетки [16]. Продолжение таблицы 2 Азот аммонийный NH4 + 3 с-т (санитарнотоксикологический) с-т Азот нитратный NО3 3 Полифосфаты РО4 - 3 орг. (органические) 3,5 Сульфаты SO4 4 орг. 500 Хлориды 3 орг. 350 2 Присутствие аммония в концентрациях порядка 1 мг/л снижает способность гемоглобина связывать кислород. Токсичность аммония возрастает с повышением рН среды [16]. При воздействии на человека различают: первичную токсичность собственно нитрат – иона; вторичную – связанную с образованием из нитритов и аминов нитрозаминов. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г.; допустимое суточное потребление (по рекомендациям Всемирных продовольственных организаций, здравоохранения) – 5 мг/кг массы тела. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов (от 25 до 100 мг/дм 3 по азоту), у людей резко возрастает концентрация метгемоглобина в крови. В то же время азот - это один из первостепенных биогенных (необходимых для жизни) элементов. Именно этим обусловлено применение соединений азота в качестве удобрений, но с другой стороны, с этим связан вклад вынесенного с сельскохозяйственных земель азота в развитие процессов эвтрофикации водоемов. Так, с одного гектара орошаемых земель выносится в водные системы 8-10 кг азота [16]. Полифосфаты малотоксичны. Токсичность полифосфатов объясняется их способностью к образованию комплексов с биологически важными ионами, особенно с кальцием. Общее токсическое действие солей фосфорной кислоты возможно лишь при весьма высоких дозах и чаще всего обусловлено примесями фтора [16]. Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека. Поскольку сульфат обладает слабительными свойствами, его ПДК строго регламентируется нормативными актами [16]. В крови развивается лейкоцитоз, на 2-3 день – лимороцитоз. При тяжелом отравлении – токсический отек легких, теряется сознание. Последствия острых отравлений – хро-нические катары слизистых оболочек верхних дыхательных путей, бронхиты, с последующим пневмосклерозом легочно-сердечной недостаточности [16]. 45 37 Продолжение таблицы 2 Жесткость ммоль/л Ca (фосфат) Mg (хлорат) Кремниевая кислота по Si 4 3 общ. Общ. 7 2 с-т 10 ПАВ (поверхностно активные вещества) 0,5 [30] Железо Fe (общ.) 3 орг-окр. (окраска) 0,3 Фенол 4 орг. зап. 0,1 Нефтепродукты Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая действие на органы пищеварения [16]. Кремний является постоянным компонентом химического состава природных вод. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г. кремния. Соединения кремния относительно нетоксичны. Но очень опасно вдыхание высокодисперсных частиц как силикатов, так и диоксида кремния, которые при попадании в легкие, разрушают легочную ткань и вызывают – силикоз [83]. ПАВ относится к биологически активным соединениям. Интоксификация сопровождается нарушением функций нервной системы, гематологическими изменениями (снижение гемоглобина, увеличение уровня холестерина) патологическими изменениями легких, желудочно-кишечного тракта, почек и печени [54]. При отравлении железом наблюдаются тошнота, рвота с примесью крови, боли в животе, жидкий стул черного цвета из-за образования сульфида Fe; ощущение жара, гиперемия в области головы и шеи, цианоз, резкое снижение свертываемости крови; поражение печени, желтуха. Главная причина летальных исходов – вазомоторный коллапс, шок. [9]. В токсикологическом и органолептическом отношении фенолы неравноценны. Летучие с паром более токсичны и обладают более интенсивным запахом при хлорировании. Наиболее резкие запахи дают простой фенол и крезолы [83]. Входящие в состав нефтепродуктов низкомолекулярные, алифатические, нафтеновые и особенно ароматические углеводороды оказывают токсическое и, в некоторой степени, наркотическое воздействие на организм, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы. Наибольшую опасность представляют полициклические конденсированные углеводороды типа 3,4 – бензапирена [83]. 0,1 38 Продолжение таблицы 2 2. Микроэлементы Алюминий Al 2 с-т 0,5 Ионы алюминия обладают токсичностью по отношению ко многим видам водных живых организмов и человеку; токсичность проявляется, прежде всего, в кислой среде [16, 17]. Соединения бария вызывают воспалительные заболевания головного мозга, действуют на гладкую и сердечную мускулатуру. Ядовитость солей зависит от растворимости (возрастает с увеличением растворимости) при хроническом отравлении, накапливаясь преимущественно в костях, барий оказывает лейкозогенное действие на костный мозг. При минеральном обмене вытесняет P и Ca, что приводит к остеопорозу [9]. Понижение кислотности желудочного сока и как следствие похудание, ухудшение аппетита, тошнота. При длительном воздействии поражаются печень, почки, центральная нервная система [9]. Барий Ba 2 с-т 0,1 Бор B 2 с-т 0,5 Ванадий V 3 орг. окр. 0,1 При интоксификации ванадием возникает риноназофарингит, бронхит, бронхопневмония, головные боли, сердцебиение, рвота, понос [9]. Кадмий Cd 2 с-т 0,001 Кобальт Co 2 с-т 0,1 Марганец Mn 3 орг. окр. 0,1 Соединения кадмия действуют на органы дыхания и желудочно-кишечного тракта может накапливаться в организме. Поражаются центральная и периферическая нервная система, сердце, почки, печень, скелетная мускулатура и костная ткань. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей [9]. Биологически важный элемент. В высоких дозах угнетает ряд ферментов, регулирующих тканевое дыхание, кроветворение и пр. При отравлении наблюдаются тошнота, затрудненность дыхания, слабость, боли в суставах, расширенные или суженные зрачки, двойное видение и др. [9]. Для манганотоксикоза характерны нарушения центральной нервной системы (иногда с проявлением паркинсонизма), сердечнососудистой системы, поражение печени, аллергические явления. На ранних стадиях нарушения функций щитовидной, надпочечных и половых желез [9]. 39 Продолжение таблицы 2 Медь Cu 3 орг. привкус 1,0 Соединения меди очень токсичны – обладают мутагенными свойствами. При интоксикации поражаются печень, легкие, развивается гипертония, возможны развитие аллергии и расстройства нервной системы [21]. Молибден Mo 2 с-т 0,25 Мышьяк As 2 с-т 0,05 Никель Ni 3 с-т 0,1 Ртуть Нg 1 с-т 0,0005 Действие на почки хлорида молибдена сходно с эффектом HCl. Молибден - микроэлемент растительных и животных организмов участвует в тканевом дыхании, в пуриновом обмене, в синтезе аскорбиновой кислоты, в углеводном обмене, влияет на внутрисекреторную функцию половых желез и др. [9]. Интоксикация мышьяком характеризуется полиморфной клинической симтоматикой: рак легких, кожные болезни, гематологические эффекты, в т.ч. анемия. Жалобы на утомляемость, тошноту, головокружение, боли в кишечнике, конечностях, груди, горле, отек лица и век, онемение пальцев рук и ног. В крови снижены количество эритроцитов, уровень Hв, количество лейкоцитов, изменение ЭКГ [9]. Общетоксикологическое действие, которое выражается в головных болях, одышке, болях в эпигастральной области, артериальной гипотонией, в гастритах, изменения со стороны сердечной мышцы. Хроническая интоксикация приводит к возникновению заболеваний носоглотки, легких, к дерматитам и экземам [9]. Ртуть попадает в организм при дыхании, с пищей и через кожу. Особенно токсичны органические соединения ртути; метилртуть, этилртуть. В организме человека ртуть циркулирует в крови, соединяясь с белками, частично откладывается в печени, почках, селезенке, ткани мозга. Характерный признак отравления ртутью: появление по краям десен каймы сине-черного цвета [21]. Заболевание выражалось преимущественно симптомами поражения центральной нервной системы. При этом отмечались расстройства речи, нарушения походки, понижение слуха и зрения. Из организма ртуть выделяется через почки, кишечник, потовые железы. Необходимо примерно 70 дней, чтобы накопленное в организме количество ртути уменьшилось в два раза [9]. 40 Окончание таблицы 2 Свинец Pb 2 с-т 0,03 Хром Cr+3 Cr+6 3 с-т 0,5 0,05 Цинк Zn 3 общ. санит. 1,0 Свинец воздействует на нервную и кроветворную системы. Развивается поражение мозга (энцефалопатия), нарушается дыхательная функция крови вследствие разрушения эритроцитов, нарушение функции пищеварительного тракта в результате атрофии слизистой оболочки тонкого кишечника. За счет вытеснения свинцом цинка и меди происходит угнетение целого ряда ферментов. Десять лет требуется для того, чтобы накопленный в костях свинец уменьшился лишь на половину. Установлена зависимость между уровнями свинца и кадмия в волосах школьников и Степенью их умственного развития. [21]. Токсичность хрома и его канцерогенное действие зависят от валентности металла: наиболее опасен в этом отношении шестивалентный хром. Он вызывает раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, оказывает сенсибилизирующее действие, являясь аллергеном. Хром вызывает поражение печени, почек, сердца, аллергию, рак, расстройства психики. [21]. Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов. В то же время многие соединения цинка токсичны, прежде всего, сульфат и хлорид. В водной среде токсичность цинка усиливают ионы меди и никеля. Кроме того, следует учитывать, что в большинстве случаев спутником цинка является кадмий, присутствующий в значительно меньших количествах, но отличающийся высокой токсичностью [9]. 41 5 Геолого-гидрогеологические условия Минской области 5.1 Геологическое строение Геологическому строению территории уделяется особое внимание, т.к. геолого-гидрогеологические критерии являются основополагающими при поисках и альтернативном выборе площадок для размещения объектов захоронения и хранения отходов. В геологическом отношении особую роль в формировании экологической ситуации территории Беларуси играют наиболее подверженные к техногенному воздействию четвертичные отложения. Они представлены сложной толщей всех горизонтов плейстоцена и голоцена, характеризующихся большой пестротой литологического состава, строения разреза и гидрогеологических условий,. В сложении грунтов, залегающих с поверхности, на территории Минской области участвуют отложения среднего и верхнего звена плейстоцена, а также голоценовые (современные) отложения. Согласно стратиграфической схеме Беларуси [11] в среднем звене выделяются: александрийский, днепровский, шкловский и сожский горизонты. В верхнем звене – муравинский, поозерский и голоценовый горизонты. Геолого-гидрогеологические условия изложены по материалам гидрогеологических и инженерно-геологических съемок масштаба 1:200 000, проводившихся в 1975-1997 гг. центральной гидрогеологической экспедицией РУП «Белгеология» по территории листов Минской области. Сожский горизонт имеет весьма широкое распространение (вплоть до северной границы Полесья), подразделяется на два моренных подгоризонта, подморенные, межморенные и надморенные образования. – Подморенные образования представлены флювиогляциальными разнозернистыми песками (мощность 0,632 м) и озерно-ледниковыми супесями бурыми и серыми с прослоями песков и суглинков мощностью от 1,2 до 8 м. 42 – Отложения нижней морены, мощностью от 0,4 до 37,8 м, развиты повсеместно за исключением древних водоразделов Минской возвышенности. Наибольшие мощности этих отложений приурочены к наиболее высоким современным водоразделам Минской возвышенности, а самые малые - к Центрально-Березинской равнине. Представлены отложения супесями красными, бурыми грубыми и тонкими с включением гравия и гальки, а также суглинками. – Межморенные образования представлены флювиогляциальными, озерно-ледниковыми и озерноаллювиальными отложениями. Флювиогляциальные отложения составляют большую часть разреза (мощность от 3-5 до 50 м), сложены преимущественно песками, разнозернистыми серыми, алевритами. Озерно-ледниковые и аллювиальные отложения играют подчиненную роль в разрезе межморенных образований, слагая пласты и линзы мощностью до 3-8 м, представлены глинами, супесями и суглинками бурыми, серыми, желтыми. – Отложения верхней морены сложены супесями и суглинками красно-бурыми с прослоями песчано-гравийного материала и прослоями разнозернистого песка. Мощность ледниковых отложений в среднем составляет 20-30 м. На поверхность выходят по склонам долин, заболоченных понижений на водораздельных участках. На остальной части территории они перекрыты водноледниковыми отложениями времени отступания сожского ледника. На территории Минской области широко развит комплекс краевых образований сожского оледенения: кроме моренных и флювиогляциальных – озерно-ледниковые, зандровые, камовые, озовые. – Озерно-ледниковые краевые отложения встречаются в толще краевых образований редко, чаще в виде линз. Максимальная мощность 15 м. Представлены суглинками красно-бурыми и бурыми тонкими и грубыми; глинами желтовато-серыми, с тонкими прослоями песков серых 43 мелкозернистых, хорошо отсортированных; слоистыми алевритами. – Флювиогляциальные отложения камов слагают отдельные холмы в пределах зандровых полей мощностью до 20м. Залегают на отложениях краевой или основной морены, представлены косослоистой толщей песков или песчаногравийного материала. Флювиогляциальные отложения озов слагают единичные озовые гряды. Представлены песками желтыми, буроватожелтыми, слоистыми - с горизонтальной, косой (со сдвигами) или обтекающей слоистостью, хорошо отсортированы. Пески от мелкозернистых до крупнозернистых с прослоями гравия, реже галечника. Мощность не более 20 м. Флювиогляциальные отложения зандровых полей слагают пологохолмистые равнины, а также выровненные площадки, примыкающие к древнеозерным котловинам. Залегают с поверхности или под поозерскими или современными озерными, озерно-аллювиальными и болотными отложениями на глубинах 0-34 м. Представлены песками желтыми, бурыми, желто-серыми, преимущественно мелкозернистыми, с включениями гравия и галечника. Муравинский горизонт - Озерные, озерно-аллювиальные и болотные отложения сложены супесями буро-серыми, тонкими, пылеватыми с растительными остатками; суглинками темносерыми до черного тонкими гумусированными, торфами темнобурыми и черными, хорошо и среднеразложившимися, песками и алевролитами темно-серыми мелкозернистыми. Мощность менее 13,4 м. Поозерский горизонт Лессовидные отложения распространены отдельными участками по всей территории залегая с поверхности или под маломощными пролювиальноделювиальными и современными отложениями. Мощность = 11,5 м, реже 4-5 м. Представлены супесями желто-бурыми, серыми тонкими и грубыми, пылеватыми, иногда суглинками, 44 микропористыми, реже алевритами глинистыми. Залегают главным образом на краевых, реже на моренных и флювиогляциальных отложениях сожского горизонта, иногда на муравинских озерных отложениях. Аллювиальные отложения первых надпойменных террас. Встречаются в долинах рек. Залегают с поверхности или под современными аллювиальными, болотными и эоловыми отложениями. Представлены песками мелкозернистыми с включениями гравия и гальки, Мощность до 10 м. Озерно-аллювиальные отложения слагают плоские равнины. Мощность до 3-5 м., максимальная – 10 м. Представлены супесями серыми, голубовато-серыми, тонкими, пылеватыми; алевритами иногда песками, хорошо отсортированы, с разложившимися растительными остатками, в песках гравийные зерна до 1,5%. Голоценовый горизонт - Аллювиальные отложения развиты в долинах рек и ручьев и слагают пойменную террасу. Залегают с поверхности или под современными болотными, озерными, эоловыми образованиями. Мощность от 0,2 до12,8 м. Чем больше река, тем мощнее отложения. Старичная фация представлена супесями и суглинками заиленными с желваками болотной железной руды; илами; сапропелями тонкодетритовыми; торфами черными, заиленными, низинными. Пойменная фация сложена песками желтыми и бурыми, мелко - и среднезернистыми, реже разнозернистыми, с гравием и галькой, с прослоями торфа, супесей и суглинков; супесями. Озерные отложения выстилают днища заросших и современных озер. Мощность не превышает 4 м, реже 8 м. Выделяются прибрежная и глубоководная фации. В прибрежной фации преобладают супеси, пески и алевриты, в глубоководной – доминируют алевриты, суглинки; сапропели пористые детритовые с раковинами моллюсков, мергели. Отложения гумусированы плохо разложившимися растительными остатками. 45 Болотные отложения представлены торфом главным образом низменного типа, реже - верхового типа. Низменные торфы серые, землисто-черные, бурые, темно-бурые, осоковые, древесно-осоковые, древесно-тростниковые и др. Верховые торфы светло-коричневые, желтые, темно-коричневые, бурые пушицево-сфагновые, сфагновые, сосново-пушицевые, мощность до 6,6 м. Эоловые отложения распространены в придолинных участках рек. Слагают дюны, холмы, бугры и поля, залегая с поверхности. Мощность = 0,5-7 м. Представлены песками желтыми мелкозернистыми хорошо сортированными. 5.2 Гидрогеологические условия Первые от поверхности водоносные горизонты и комплексы приурочены к четвертичным отложениям, мощность которых достигает 180 м. Количество водоносных комплексов определяется количеством морен, делящих обводненную толщу на ряд самостоятельных водоносных комплексов, гидравлически связанных между собой. Региональное распространение на территоории области имеют межморенные днепровско – сожский и нижнеплейстоценовый-днепровский водоносные комплексы, на эксплуатации подземных вод которых базируется в основном централизованное водоснабжение крупных городов и поселков области. Основным источником водоснабжения мелких потребителей, а также сельских населенных пунктов являются подземные воды внутриморенных и надморенных отложений сожского горизонта. Наименее защищены от техногенного загрязнения грунтовые воды. Они распространены практически повсеместно и приурочены к различным генетическим типам четвертичных отложений: к болотным отложениям, аллювиальным отложениям пойм и террас, водноледниковым надморенным отложениям времени отступания сожского ледника, озерно46 аллювиальным отложениям. Залегают они на глубине, в основном, до 5 м, реже до 10 м. Почти повсеместно ложем грунтовых вод являются сожская морена до границы сожского оледенения, южнее – днепровская морена. Поэтому мощность горизонта грунтовых вод определяется глубиной залегания моренных отложений. Основными показателями, обуславливающими естественную защищенность грунтовых вод, являются мощность зоны аэрации, ее литологический состав и фильтрационные свойства слагающих ее пород. Важным условием при оценке степени защищенности является наличие в зоне аэрации слабопроницаемых прослоев суглинков и глин, которые способны предотвращать проникновение загрязняющих веществ в подземные воды. Питание грунтовых вод осуществляется, главным образом, за счет инфильтрации атмосферных осадков в осенне-зимний период и весной во время таяния снега и разлива рек. В меньшей мере летом в периоды паводков, вызванных обложными дождями. К первым относительным водоупорам на территории области отнесены сожские и днепровские моренные отложения. Представлены они, в основном, супесчаными отложениями, которые на отдельных участках замещаются многометровыми толщами (до 20 м) песчаных, песчано-гравийных и гравийногалечных пород, часто обводненных. На значительных площадях (речные долины, долины ледникового размыва) они вообще отсутствуют. 5.3 Устойчивость геологической среды к воздействию эмиссий от полигонов ТКО и условия естественной защищенности подземных вод Полигоны ТКО, располагаясь на поверхности земли, воздействуют на геологическую среду, непосредственно с которой соприкасаются. 47 Устойчивость геологической среды к воздействию полигонов ТКО характеризуется двумя основными свойствами: способностью обеспечивать полную или частичную изоляцию подземных вод от эмиссий объектов с отходами и способностью среды к самовосстановлению (самоочищению химическому – ионному обмену, гидробиологическому, путем осаждения, сорбции, минералообразования, кальмации, и прочих процессов). Под защищенностью подземных вод [4], понимается «перекрытость водоносного горизонта отложениями (прежде всего слабопроницаемыми), препятствующими проникновению загрязняющих веществ с поверхности земли в подземные воды». Естественная защищенность подземных вод, как правило, определяется глубиной их залегания, мощностью, литодологией, фильтрационными и сорбционными свойствами вмещающих пород, в т. ч. слагающих зону аэрации. Способность подземных вод к самоочищению называется буферностью. Концентрации загрязняющих веществ, которые могут быть приняты и переработаны подземными водами без ущерба для их качества, определяются понятием экологическая емкость подземных вод или допустимая нагрузка. Среди загрязняющих веществ имеются такие, буферность подземных вод по отношению к которым не может проявляться. Это вещества, образующие хорошо растворимые соединения с ионами вод, например – NO3 ,–NO2 . Подземные воды являются беззащитными по отношению к этим компонентам и не могут самоочищаться от них [4]. Оба фактора - естественная защищенность подземных вод и их буферность в природных условиях тесно взаимодействуют друг с другом. При фильтрации в водоносном пласте загрязненные воды взаимодействуют с чистыми природными подземными водами и породами водоносного горизонта. Это взаимодействие проявляется в виде задержания взвешенных и эмульгированных веществ, разбавления исходной воды, молекулярной диффузии, фильтрационной дисперсии, поглощения отдельных компонентов 48 (физическая и химическая сорбция), газовыделения, растворения твердой породы, теплообмена и т.д. [4]. Вследствие названных процессов перемещающиеся в водоносном пласте загрязненные подземные воды постепенно изменяют свой первоначальный состав. При этом некоторые компоненты полностью или частично удаляются из воды (в результате механической задержки, сорбции, осаждения, распада), а другие – увеличивают свою концентрацию или возникают вновь в результате выщелачивания солей из породы, реакций гидролиза, комплексообразования и пр. Вещества, не подвергающиеся физикохимическим изменениям в подземных водах, могут перемещаться в пласте неопределенно долгое время и на большие расстояния (например, нитраты). По отношению к органическим загрязнителям в районе полигонов образуются зоны: восстановительная, переходная и окислительная [3]. Восстановительная зона, характеризуется значительным дефицитом или отсутствием растворенного кислорода, увеличением содержания CO2, аммиака и двухвалентного железа, а иногда и дефицитом NO3. Типичными являются самые высокие количества бактерий и микроорганизмов. Аминокислоты и сульфаты бактериями расщепляются до сероводорода. Переходная зона отличается пониженным количеством практически всех видов микроорганизмов, увеличением содержания растворенного кислорода и значительно пониженными содержаниями двухвалентного железа и аммиака. В окислительной зоне происходит полная минерализация органических веществ микроорганизмами и окисление всех оставшихся восстановительных форм азота и серы. Железо и марганец переходят в более высокие валентные формы и осаждаются в форме гидроокисей. Дальность действия отдельных зон у каждого полигона различна и даже у одного и того же полигона может меняться со 49 временем. Это зависит от характера загрязнения и гидрогеологических условий в окрестности полигона. Полигоны для захоронения отходов посредством разгрузки загрязненных ими подземных вод могут оставлять свой след на ближайших реках и водоемах. Разгрузка загрязненных подземных вод может оказаться индикатором, указывающим на наличие действующей или старой заброшенной свалки отходов. При размещении приемников отходов обязательно должны учитываться инженерно-геологические условия, наличие водоупоров, угроза загрязнения подземных вод и водозаборных сооружений. Во многих случаях фактор опасности загрязнения подземных вод является главным при решении вопросов размещения полигонов ТКО. Следует отметить, что при рассмотрении сорбции загрязнений при фильтрации в породах активными компонентами являются катионы. Они в той или иной степени сорбируются частицами пород, которые, как правило, имеют отрицательно заряженную сорбирующую поверхность. Поглощение ионов может иметь разнообразный характер и интенсивность. Так грубодисперсные взвеси, а также некоторые микроорганизмы механически задерживаются при фильтрации в порах породы, вызывая кальматацию. В других случаях задержание примесей проявляется как результат собственно физической и химической сорбции. К подобным собственно сорбционным можно отнести также процесс задержки вещества в так называемых «тупиковых» порах, некоторые ионообменные реакции и др. [4]. Изучение распределения элементов по гранулометрическим фракциям загрязненных донных отложений [39] показали увеличение концентраций практически во всех фракциях – от фракции крупного песка (1-0,25 мм) к глинистым частицам (< 0,01 мм), достигающее максимума в самой тонкой (глинистой) фракции. Среди природных литологических разностей пород, проявляющих сорбционные свойства, глина обладает исключительными качествами, такими как 50 дисперсность, гидрофильность, пластичность, способность к сорбции и ионному обмену. Эти свойства глин используются для защиты и улучшения окружающей среды (очистка сточных вод от тяжелых металлов, ионов аммония, радионуклидов, для очистки питьевой воды, газопылевых выбросов, загрязненных тяжелыми металлами и пр.). Поглотительную способность глин иллюстрирует таблица 3 [39]. Таблица 3 – Предельная емкость поглощения глинистой породы, мг/г Элемент Pb Zn Cd Cu Ni Co Cr Mn Емкость 108 65 31 100 9 8 20 10 Таким образом, наличие глинистой составляющей в разновидностях пород, слагающих геологический разрез в основании полигона, является одним из критериев защищенности подземных вод, т.к. с одной стороны, глины, обладая низкой пористостью, малопроницаемы для многих видов загрязнителей, с другой – способны сорбировать эти загрязнители. К хорошим сорбентам кроме глины относятся органическое вещество, входящее в состав горных пород, почв, илов (гумус, торф и др.), коллоидные формы кремнезема, гидроксиды марганца, железа и алюминия и др. [36]. Ввиду отсутствия сведений о степени глинистости пород в основании полигонов Минской области, при изучении относительной устойчивости геологической среды и, в частности, защищенности подземных вод от загрязнений нами проведена типизация геологической среды [29, 31]. Как показали исследования геолого-гидрогеологических условий площадок размещения полигонов ТКО, в основании изученных полигонов залегают комплексы пород четвертичных отложений широкого литологического спектра и различного 51 гранулометрического состава. Основные породы, слагающие грунты в основании полигонов: -пески от пылевых и мелкозернистых до крупнозернистых, иногда глинистые; содержание глинистой фракции менее 10 %; -супеси, содержание глинистых фракций 10-20 %; -суглинки, содержание глинистых фракций более 50 %; -глины, встречаются в виде прослоев во всех видах пород. Содержания глинистых фракций в породах не определялись и приведены согласно [51]. По степени устойчивости к технологическому загрязнению и способности удерживать эмиссии загрязнителей в подземные воды на основе проведенной типизации геологической среды [30] установлено, что в Минской области полигоны ТКО располагаются в основном в пределах развития трех литологогенетических комплексов: 1- аллювиально-болотном , 2 флювиогляциальном и 3 - моренном. К комплексу 1 отнесены преимущественно болотноаллювиальные отложения, представленные песками от пылеватых до крупнозернистых часто гумусированными, а также торфами, сапропелями, илами и гиттиями, с включениями суглинков, глин и илов. Комплекс характеризуется высоким стоянием грунтовых вод – 0…1,5 м. К этому комплексу приурочен полигон ТКО г. Борисов. Местность, на которой организован полигон, представляет заболоченную ложбину стока, запруженную отходами. Отходы контактируют непосредственно с болотной водой, которая питает грунтовые воды. Объектом наблюдения являются грунтовые воды. К комплексу 2 отнесены в основном водно-ледниковые разновозрастные отложения. Комплекс представлен песками от пылеватых до крупнозернистых с линзами супесей и суглинков. Грунтовые воды безнапорные или локально слабонапорные. Мощность зоны аэрации 0,1…5 м., чаще 2-3 м., редко до 7 м. На отложениях этого комплекса размещено около четверти 52 полигонов Минской области. Объектом наблюдения являются, как правило, грунтовые воды. Комплекс 3 моренных и конечноморенных образований, сложенный чередующимися между собой суглинками, супесями, песками разнозернистыми, нередко песчаногравийными породами, которые встречаются также в виде прослоев и отдельных включений. Соотношения перечисленных видов пород колеблются в широком диапазоне, в связи с чем устойчивость моренного комплекса к технологическому загрязнению весьма различна. Моренные отложения содержат воды спорадического распространения, как правило, слабонапорные, залегающие на различных глубинах. Мощность комплекса 5-20 м., средняя -1015 м. Водоносный горизонт, подстилающий моренный комплекс, содержит напорные воды, которые, как правило, являются объектом локального мониторинга. Степень воздействия на грунтовые водоносные горизонты зависит от факторов, определяющих возможность, скорость и время фильтрации загрязнения с поверхности в грунтовый горизонт. К таким факторам можно отнести: - мощность и фильтрационные свойства отложений зоны аэрации; - глубину залегания уровня грунтовых вод; - сорбционные свойства пород зоны аэрации. Степень воздействия на пластовые водоносные горизонты, определяются: - наличием и распространением слабопроницаемых отложений; - фильтрационными свойствами перекрывающей водоносный горизонт слабопроницаемой толщи; - взаимоотношением уровней поверхности земли, грунтовых и пластовых подземных вод; - сорбционными свойствами пород. 53 6 Загрязнение подземных вод При рассмотрении загрязнения подземных вод использовались данные локального мониторинга по скважинам, который проводился на полигонах с 2006 г. по 2009 г., а по некоторым полигонам – данные, полученные авторами при обследовании полигонов в разные годы. 6.1 Фильтрат и фильтратные воды Фильтрат является основным фактором риска загрязнения подземных вод. Фильтрат представляет собой минерализованный раствор с общим солесодержанием до 14-25 г/дм 3 . В его составе концентрации ряда макрокомпонентов существенно превышают гигиенические нормативы [14]. Как отмечалось ранее [7], водная вытяжка из отходов по сравнению с океаническими водами заметно обогащена алюминием, фосфором, железом, никелем, медью, цинком и барием, а в сопоставлении с речными водами – также бором, натрием, магнием, калием, кальцием и стронцием. Концентрации ряда элементов (B, Zn, Cu, Ni, и P) близки или превышают ПДК для природных вод, Следовательно, в случае проникновения жидкой фазы полигона в подземные воды произойдет существенное загрязнение последних. В связи с многообразием факторов, влияющих на концентрацию и состав неорганических и органических примесей в фильтрате, определение химического состава его для конкретного полигона является достаточно сложной задачей и решается, как правило, экспериментальным путем. Фильтрат и фильтратные воды (смесь фильтрата с поверхностными стоками вблизи полигона) опробовались на полигонах ТКО г. Минска «Тростенец» и «Северный» и на полигоне г. Борисова. При этом пробы отбирались непосредственно в местах «высачивания» фильтрата из-под тела полигона и в канавах и поверхностных водоемах, где фильтрат разбавлялся поверхностными 54 стоками. Результаты химических анализов (данные 1998-2003 гг.) приведены в таблицах 4, 5. Как видно из таблицы 4, «высачивающийся» из-под отходов, фильтрат характеризуется минерализацией 16-22 г/л и концентрациями большинства макрокомпонентов, превышающими в десятки и сотни раз фоновые значения природных вод. Фильтрат характеризуется щелочной реакцией (8,05-8,25) и специфическим макрокомпонентным составом HCO3- NH4- Cl- Na, в котором по величине концентраций после гидрокарбонатов следует отметить аммоний. И в этом плане количественное соотношение азота аммонийного, натрия, хлоридов и сульфатов в фильтрате исследуемых полигонов сопоставимо с опубликованными данными по составу фильтратных вод ряда российских полигонов [14]: концентрации натрия достигает 8-20 ПДК, хлоридов 9-25 ПДК, сульфатов – до 3 ПДК. 55 Тростенец Северный Среднее Отношение к ПДК 1750 1557,50 1653,75 8,27 1102,5 1700,00 1401,25 - 1821 5250,05 3535,53 1767,76 18,70 18,70 62,33 2668,5 2454,00 2561,25 7,32 Тростенец Северный Борисов Среднее Отношение к ПДК 1000,00 2226,50 1613,25 8,07 830,00 330,50 580,25 - 3,00 80,00 41,5 20,75 8,20 13,00 10,6 35,33 1288,00 3280,00 2284 6,526 500 нет Фильтрат 124.5 555,50 340,00 0,68 6832 2716,00 4774,00 - Окисляемость 350 Жесткость (ммоль/л) 0,3 pH 2 Сухой остаток Хлориды (Cl-) Нет SiO2 Fe (общ) 200 Азот нит ратный (NO3) Азот аммонийный (NH4) ПДК, мг/л Сульфаты (SO4) K 56 Na Полигон Гидрокарбонат ы (HCO3) Таблица 4 – Значения основных химических показателей в фильтрате и фильтратных водах 10,2 10 1000 6-9 7 5 2,6 0,10 1,35 0,13 37,00 37,00 3,70 14457,5 17982,25 16219,88 16,22 8,05 8,25 8,15 - 10,78 15,48 13,13 1,88 741,00 741,00 148,20 0,10 0,85 0,475 0,047 23,00 11,00 17 1,7 10157,00 9995,75 6779,00 8977,25 8,977 7,95 8,30 7,70 7,983 - 18,00 18 2,57 160,00 43,00 101,5 20,3 Фильтратные воды 107,00 545,00 326 0,652 1647,00 784,50 1215,75 - Таблица 5 – Содержание микрокомпонентов в фильтрате и фильтратных водах Полигон ПДК,мг/л Ni 0,1 Co 0,1 Mn 0,1 Cr 0,5 Pb 0,03 Mo 0,25 Cu 1 Zn 1 Cd 0,001 Ba 0,1 D 0,5 Fs 0,05 Фильтрат 57 Тростенец Северный Среднее Отношение к ПДК 1,124 0.64 0.88 0,047 0,16 0,10 0,3387 2,14 1,24 0,826 1,48 1,15 0,027 0,30 0,17 0,34 0,03 0,18 0,7075 0,29 0,50 0,4555 0,14 0,30 0,00 0,00 0,00 0,041 0,37 0,21 0,00 0,67 0,33 0,00 0,00 0,00 8.82 0,01 12,40 2,31 5,53 0,74 0,50 0,30 0,50 2,07 0,67 0,00 Фильтратные воды Тростенец Северный Борисов Среднее Отношение к ПДК 0,134 0,926 0,110 0,390 0,039 0,035 0,063 0,046 0,740 0,326 0,134 0,400 0,695 0,096 0,002 0,364 0,015 0,151 0,066 0,077 0,009 0,009 0,009 0,009 0,490 0,072 0,374 0,312 0,000 0,704 0,013 0,239 0,000 0,003 0,013 0,005 0,000 0,098 0,521 0,206 0,000 1,431 2,260 1,230 0,000 0,048 0,003 0,017 3,898 0,456 4,001 0,529 2,575 0,035 0,312 0,239 5,278 2,062 2,460 0,342 По отношению концентрации основных химических показателей к их ПДК ряды приоритетности фильтрата и фильтратных вод выглядят следующим образом: фильтрат – NH 4 окисляемость Fe c.o. Na Cl жесткость SO4 1767 148 62 16,2 8,3 7,3 2,5 0,68 фильтратные воды – NH 4 SO4 Fe окисляемость c.o. Na Cl жесткость 35,3 20,7 20,3 9 8,1 6,5 2,5 0,65 (число в знаменателе показывает, во сколько раз концентрация компонента в растворе превышает его ПДК). В приоритетном ряду фильтрата лидирует азот аммонийный, весьма высокие значения окисляемости – до 741 мгО2/л., что соответствует 148,2 ПДК, а также Fe общ. – 18,7 мг/л или более 62 ПДК. Фильтратные воды по сути своей представляют собой поверхностные воды, скапливающиеся в обводных каналах и в водоотводных канавах, реже – на прилегающих к полигонам (к отвалам отходов) территориях в периоды подтоплений, с которыми смешивается фильтрат. Фильтратные воды характеризуются снижением общей минерализации по сравнению с фильтратом почти вдвое. Обусловлено это, главным образом, уменьшением концентраций гидрокарбонатов. А такие показатели минерального состава как Na, Ca, Mg, Cl, SO4 остались в тех же концентрациях и соотношениях друг к другу, о чем свидетельствует правая часть (после с.о.) приоритетного ряда фильтратных вод. В фильтратных водах резко снизилось по сравнению с фильтратом содержание азота аммонийного (в 85 раз) и как следствие – показателя биогенно-органических соединений, которые оцениваются величиной окисляемости, в 7,3 раза. Железо, концентрация которого уменьшилась наполовину, в ряду приоритетности загрязнителей фильтратных вод заняло 58 лидирующее положение. Соотношения составов фильтрата и фильтратных вод иллюстрирует график (рисунок 5). Рисунок 5 – Соотношение химических показателей в фильтрате и фильтратных водах Обращает на себя внимание тот факт, что ни в фильтрате, ни в фильтратных водах содержания сульфатов, нитратов, фосфатов и фенолов не превысило соответствующих ПДК. Микрокомпонентный состав фильтрата и фильтратных вод изменчив – концентрации отдельных компонентов варьируют в широких пределах. В ряду приоритетности по отношению средних значений микроэлементов к их ПДК лидируют Mn, Ni и Pb, концентрации которых достигают 12, 8,8 и 5,5 ПДК соответственно. Отличаются также превышающие ПДК содержания Cr, Ba, Co, в отдельных пробах Cd (полигон ТКО г. Борисова) и В. Ряды приоритетности микрокомпонентов: Фильтрат – Mn Ni Pb Cr Ba Co Cd Mo B Cu 12,4 8,8 5,5 2,3 2,1 1,0 1,0 0,74 0,67 0,5 Фильтратные воды – Cd Mn 5,3 4, 0 Ni Pb B Ba Cr Co Cu Zn 3,9 2, 6 2,5 2,1 0,5 0,46 0,3 0, 2 59 6.2 Химическое загрязнение подземных вод Загрязнение подземных вод показано на примере полигонов Минской области. Для оценки воздействия полигонов на геологическую среду или способности геологической среды удерживать эмиссии загрязнителей в подземные воды полигоны объединены в группы в соответствии с выделенными геолого-генетическими комплексами пород, залегающими в их основании, и с учетом наличия или отсутствия противофильтрационного экрана в основании полигона. Всего выделено пять групп. В группу 1 вошел один полигон ТКО г. Борисов. В группы 2 и 3 вошли полигоны, в основании которых залегают флювиогляциальные (водно-ледниковые) отложения, а в группы 4 и 5 – полигоны, в основании которых залегают моренные образования. При этом, в группах 1 и 4 полигоны не оборудованы противофильтрационными экранами, а в группы 3 и 5 объединены полигоны с экранами пленочными или глиняными. Для получения качественной и количественной оценки загрязнения подземных вод основные загрязняющие вещества рассматривались дифференцированно по типам: макрокомпоненты, микроэлементы, органические вещества. 6.2.1 Загрязнение подземных вод макрокомпонентами Для каждого полигона подсчитаны суммарные коэффициенты загрязнения подземных вод К з С : ПДК - по показателям, для которых установлены ПДК и имеются значения (исключая железо); - по 6 показателям, вошедшим в обязательный перечень наблюдений локального мониторинга [35]. Суммарные коэффициенты позволяют сопоставлять между собой полигоны по степени загрязнения подземных вод. 60 Для подсчета суммарного коэффициента загрязнения на каждом полигоне выбиралась скважина (одна или две) с максимально загрязненными водами. Чаще эти скважины находятся вниз по подземному потоку от полигона, но на некоторых полигонах скважины с наиболее грязными водами располагаются несколько в стороне от основного направления, хотя и попадают в зону рассеянного загрязнения. В этих случаях реальное загрязнение вод от полигона может быть выше зафиксированного в скважине с наиболее загрязненной водой. Такие ситуации встречаются почти во всех группах полигонов. Поэтому в целом по группам цена ошибки не будет превышать средней величины вариации содержаний химических элементов. На полигонах, где загрязнение подземных вод по всем скважинам примерно одинаковое, суммарное загрязнение вод по полигону рассчитывалось как средняя величина по всем скважинам. В этом случае отношение среднего значения суммарного загрязнения к фону не определялось. Группа I. В эту группу вошел полигон г. Борисов. Как и следовало ожидать, подземные воды на этом полигоне оказались наиболее загрязненные. Уровень грунтовых вод в скважинах первого пояса наблюдения – 0,85…2,16 м. В пробах болотной воды вокруг полигона и в 40 м. ниже по потоку все показатели превышают в несколько раз ПДК и вода представляет собой разбавленный фильтрат ( таблица 2), в 200-х метрах от полигона они снижаются несущественно: минерализация – до 6240 мг/л, окисляемость – до 35,9 мгО2/л. В группе I суммарный показатель загрязнения вод макрокомпонентами по 11 показателям– 72,55 (по 6 показателям, вошедшим в перечень параметров наблюдения согласно [35] - 54,34). В группу II вошло 8 полигонов: гг. Вилейка, Крупки, Молодечно, Несвиж, Слуцк, Солигорск, Нарочь, Червень. Все они расположены в области развития флювиогляциальных отложений и в основании не оборудованы или частично оборудованы 61 противофильтрационными экранами. Загрязненные грунтовые воды (вниз по течению от полигона) залегают на глубинах от 0,1 до 4,9 м. Результаты опробования показали, что грунтовые воды практически не защищены от эмиссий загрязнителей. Содержание сухого остатка колеблется от 379 до 2395 мг/л, в среднем составляет 1275 мг/л и в 4 случаев из 8 превышает ПДК; отмечаются запредельные концентрации азота аммонийного, жесткости, окисляемости, хлоридов, натрия. Суммарный показатель загрязнения подземных вод колеблется от 4,03 (п. ТКО г. Несвиж) до 38,85 (п. ТКО г. Молодечно), в среднем по группе II по 11 показателям составляет 24,04 (16,3 - по 6 показателям). Самый низкий по II группе суммарный показатель загрязнения грунтовых вод (4,03) отмеченный на полигоне г. Несвиж, обусловлен тем, что на этом полигоне все 3 скважины, по нашему мнению, расположены в стороне от подземного водного потока. Высокие показатели суммарного загрязнения подземных вод – 15,48 – 38,85 отмечаются на полигонах, срок и эксплуатации которых превышают 21-24 года. К группе III отнесены 6 полигонов: гг. Березино, Любань, Свирь, Марьина Горка, Дружный. Эти полигоны так же как и полигоны группы II расположены в области развития флювиогляциальных отложений, а уровни подземных вод колеблются от 0,1 до 7 м. По сравнению с предыдущей группой значительно снизились концентрации всех макрокомпонентов и в среднем они не превышают ПДК за исключением окисляемости, аномальное значение которой обнаружилось в пробах 2009 г. на полигоне г. Марьина Горка. Суммарные показатели загрязнения подземных вод на полигонах III группы по макрокомпонентам колеблются от 0,57 до 5,68 (г. Марьина Горка). Средний суммарный показатель загрязнения вод по III группе полигонов по 11 показателям равен 6,96 (по 6 показателям 2,18). Можно констатировать, что наличие экрана в этой группе полигонов снизило загрязнение подземных вод почти в 3,5 раза. 62 В группу IV объединены полигоны гг. Копыль, Мядель, Смолевичи, Столбцы, Узда – всего 5 полигонов. Расположены в области развития моренных и конечно-моренных образований. Противофильтрационные экраны либо вовсе отсутствуют, либо обустроены только на отдельных новых картах. Большинство из них располагается в выработанных карьерах из-под песка или песчано-гравийной смеси, где днища, как правило, слагают супесчаные и суглинистые грунты, а глубина залегания подземных вод от днища составляет 4-10 м. В подземных водах этой группы полигонов общая минерализация по сравнению с фоновой повышена, но в основном не превышает ПДК, за исключением полигона г. Столбцы. На полигонах гг. Столбцы и Копыль отмечены превышающие ПДК значения аммония, хлора, окисляемости, двуокиси кремния, жесткости. Суммарные показатели загрязнения вод макрокомпонентами на полигонах IV группы колеблются в пределах 0,59 (г. Мядель) – 4,02 (г. Столбцы). Низкий суммарный показатель загрязнения подземных вод на полигоне г. Мяделя, по всей вероятности, обусловлен неправильным расположением наблюдательных скважин по отношению к подземному водотоку, и определить направление пока не представляется возможным. В целом по группе IV суммарный показатель загрязнения по 11 макрокомпонентам составляет 5,83 (2,13- по 6 компонентам). На примере сопоставления величин загрязнения подземных вод полигонов II и III групп видно, что геолого-гидрогеологические условия площадки (состав грунтов в основании, глубина залегания грунтовых вод) выполняют функции противофильтрационных экранов: суммарные коэффициенты загрязнения грунтовых вод у этих типов полигонов весьма близки – 6,96 (2,18) и 5,83 (2,13). В группе V рассматриваются 8 объектов: полигоны гг. Клецк, Логойск, Плещеницы, Городея, Радошковичи, Заславль, Жодино, Красная Слобода. Все эти полигоны приурочены к области развития моренных и конечно-моренных образований. Но в отличие от 63 полигонов IV группы оборудованы противофильтрационными экранами. В подземных водах V группы полигонов большинство показателей соответствует нормативам. Исключение составляют азот аммонийный и окисляемость, которые на отдельных полигонах превышают предельно допустимые значения. Суммарные показатели загрязнения подземных вод на полигонах этой группы колеблются от 0,53 до (Плещеницы) до 2,04 (Красная Слобода, Жодино). Минимальное загрязнение подземных вод на полигоне г. Жодино с минимальным сроком эксплуатации (5лет). Средний суммарный показатель по V группе составляет 3,33 (по 6 показателям – 1,47). Этот показатель в 1,75 раз ниже суммарного показателя загрязнения подземных вод предыдущей IV группы полигонов, характеризующейся теми же геолого-гидрогеологическими условиями, но на которых отсутствуют противофильтрационные экраны. Отношения средних содержаний макрокомпонентов к их ПДК и суммарные коэффициенты по группам полигонов сведены в таблицу 6 и показаны на графике (рисунок 6). Окисляемость КЗ по 6-ти элементам* сухой остаток 8,281 0,876 0,006 0,009 0,325 6,240 7,180 1,218 72,550 II 1,077 13,060 1,801 0,087 0,067 0,010 0,981 1,275 2,498 3,191 24,040 III 0,058 0,638 0,520 0,075 0,291 0,010 0,483 0,648 3,340 0,909 6,960 54,34 0 16,30 0 2,180 IV V 0,388 0,112 0,843 0,561 0,522 0,096 0,038 0,026 0,065 0,268 0,004 0,020 0,693 0,379 0,658 0,319 1,889 0,847 0,730 0,725 5,830 3,330 2,130 1,290 КЗ (общий) SiO2 38,925 Жесткость (общ) РО4 Азот нитратный (N03) сульфаты (S04) 9,500 Na I Элемент хлориды (Сl-) азот аммонийный (NH4) Таблица 6 – Отношения средних содержаний макрокомпонентов к их ПДК и суммарные коэффициенты загрязнения по группам полигонов * расчет произведен по следующим элементам: NH4; CI; S04; N03; Р04; сухой остаток 64 Рисунок 6 – Отношения средних содержаний макрокомпонентов к их ПДК по группам полигонов По потенциальной опасности для окружающей среды наблюдаемые показатели в рядах приоритетности, рассчитанные по отношению содержания к ПДК по выделенным группам полигонов выглядят следующим образом: I NH 4 Na Cl окисл. c.o. жест. SO4 SiO2 NO3 PO4 38,92 9,5 8,28 7,18 6,24 1,22 0,87 0,32 0,01 0,01 NH жест. окисл. Cl c.o. Na SiO2 SO4 NO3 PO4 4 II 13,06 3,19 2,50 1,80 1,27 1,08 0,98 0,09 0,07 0,01 III окисл. жест. с.о. NH 4 Cl SiO2 NO 3 SO4 Na PO4 3,34 0,91 0,65 0,64 0,52 0,48 0,29 0,07 0,06 0,01 NO3 SO4 NH PO4 . . SiO2 окисл жест c.o. Cl Na 4 IV 1,89 0,84 0,73 0,69 0,66 0,52 0,37 0,07 0,04 0,004 V окисл. жест. NH 4 SiO2 c.o. NO3 Na Cl SO4 PO4 0,85 0,72 0,56 0,38 0,32 0,27 0,11 0,09 0,03 0,02 В рядах приоритетности во всех группах полигонов из макрокомпонентов лидируют или азот аммонийный (NH4) или 65 окисляемость, причем азот аммонийный лидирует на полигонах, где подземные (грунтовые) воды абсолютно не защищены от загрязнения – (в I и II группах). В III, IV и V группах полигонов, где подземные воды защищены либо посредством противофильтрационных экранов, либо защитными свойствами естественных грунтов, аммоний, являясь одним из основных загрязнителей вод, уступает лидерство окисляемости. В I группе после азота аммонийного к основным макрокомпонентам - загрязнителям можно отнести Na, Cl, окисляемость. В остальных группах полигонов хлор и сопряженный с ним натрий по мере степени защищенности подземных вод отодвигаются на более скромные 5-ое, 6 – ое, 9 –ое места. И если в II - IV группах полигонов к приоритетным загрязнителям подземных вод Cl и Na можно отнести с большей долей условности, то в V группе эти компоненты наряду с нитратами, фосфатами и сульфатами замыкают ряд приоритетности. В III, IV и V группах кроме окисляемости и азота аммонийного на первом плане выступают жесткость, сухой остаток и двуокись кремния. В целом, на полигонах Минской области макрокомпоненты в ряду приоритетности показателей загрязнения подземных вод выглядят следующим образом (подсчитаны способом средневзвешенного согласно количеству полигонов в каждой группе): NH 4 окисл. жест. Cl SiO2 NO3 SO4 PO4 ; c.o. Na 5,43 2,67 1,49 1,0 0,96 0,75 0,63 0,18 0,09 0,02 - лидирующими и основными показателями загрязнения подземных вод являются: азот аммонийный (NH4), окисляемость и жесткость, величины которых по отношению к их ПДК увеличены в 1,5 раза и выше; - сухой остаток, Cl, Na, и SiO2 практически на уровне ПДК или выше 0,6 ПДК; - показатели SO4, NO3 завершают ряд приоритетности – их концентрации в подземных водах колеблются на уровне фоновых и относить их к основным загрязнителям, по-видимому, не следует. 66 Как отмечалось выше, при подсчетах суммарного загрязнения подземных вод по полигонам и по группам полигонов нами было исключено железо общее (Feобщ.), т.к. предварительный анализ результатов опробования вод показал резкие колебания его концентраций во времени в одних и тех же скважинах, непредсказуемость и хаотичность содержания этого компонента в пробах, независящего от степени загрязнения вод другими ингредиентами. В подтверждение этих наблюдений был проведен корреляционный анализ, в котором содержания железа ассоциированы с другими ингредиентами, которые, как и железо, входят в обязательный перечень наблюдательных показателей: с общей минерализацией (сухим остатком) – одним из основных показателей загрязнения подземных вод; с другими металлами – цинком, медью; с марганцем, который, как и железо, встречается в подземных водах в виде бикарбоната, активно участвует в окислительно-востановительных реакциях, в биохимических процессах, отражением которых в подземных водах в какой-то мере является окисляемость. Коэффициенты корреляции между железом и сухим остатком, между железом и названными микроэлементами составляют 0,014-0,067, между железом и окисляемостью - 0,192. Для сравнения – коэффициент корреляции между сухим остатком и концентрациями гидрокарбонатов, поступающих в подземные воды от полигонов, равен 0,7, т.е. корреляционная ассоциация весьма существенная. И это закономерно, т.к. сухой остаток представлен главным образом гидрокарбонатами Ca, Mg, Na, реже сульфатами и хлоридами, а также бикарбонатами Fe, Mn. Непредсказуемость и неадекватность общему загрязнению подземных вод содержания железа в пробах из скважин, по нашему мнению, является следствием недоброкачественного отбора проб, при котором предварительные откачки застоявшейся воды из скважин проводились недостаточно или вовсе не проводились. В таких случаях в пробу воды попадала ржавчина со стенок железных труб. Возможно, некачественный отбор проб воды из скважин искажает картину истинного загрязнения подземных вод и по другим 67 показателям, но по железу наиболее существенно, т.к. вода в скважинах контактирует с железными обсадными трубами. 6.2.2 Загрязнение подземных вод микроэлементами Загрязнение подземных вод от полигонов микроэлементами (тяжелыми металлами) изучалось по тем же выделенным пяти группам полигонов. В связи с введением в текст термина «тяжелые металлы» следует отметить, что термин «тяжелые металлы» получил в последнее время значительное распространение. В различных научных и прикладных работах по-разному трактуется значение этого понятия, в связи, с чем количество элементов, относимых к группе тяжелых металлов, варьирует в широких пределах. В качестве критериев принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают металлоиды или другие элементы (например, мышьяк, висмут) [16]. В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 элементов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением Pb, Hg, Cd и Bi, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах [16]. Из микроэлементов, присутствующих в подземных водах выделенных групп полигонов, нами изучались особенности распределения Ni, Co, Mn, Cu, Zn, Cd, Ba, B, As, Hg. Уровни загрязнения подземных вод микроэлементами по выделенным группам полигонов и по суммарным коэффициентам загрязнения сведены в таблицу 7 и представлены на графике (рисунок 7). 68 Элемент Таблица 7 - Отношения средних содержаний микроэлементов к их ПДК и суммарные коэффициенты загрязнения по группам полигонов 69 I II III IV V КЗ по 8Ni Co Mn Cr Pb Mo Си Zn 0,4123 0,595 0,139 0,1684 0,0533 1,025 0,1781 0,0845 0,0652 0,0674 12,9 7,0782 4,122 3,5375 1,975 0,1491 0,391 0,1699 0,2878 0,1605 1,9006 0,551 0,3592 0,7775 0,4582 0,0298 0,0104 0,0565 0,045 0,0299 0,058 0,0276 0,0123 0,3383 0,0538 0,012 0,0858 0,043 0,0157 0,0139 Cd 11,667 4,596 0,8 0 0,2857 Ba В As Hg 3,16 1,5021 0,665 0,8467 0,4825 2,016 0,1284 0,018 0,0262 0,0112 0,0667 0,138 0,05 0 0,1714 0 0,188 0,217 0 0,2857 * расчет произведен по следующим элементам: Со; Cr; Pb; Си; Zn; Cd; As; Hg КЗ ми общий элементам* 33,396 15,276 4,978 4,993 2,254 14,878 6,154 1,735 1,485 1,497 70 Рисунок 7 - Отношения средних содержаний микроэлементов к их ПДК по группам полигонов Из таблицы 7 видно, что наибольшее количество микроэлементов, превышающих ПДК, (значение показателей выше 1), отмечается на полигоне ТКО г. Борисов (группа полигонов I). Здесь превышают ПДК концентрации марганца (Mn), кадмия (Cd), ртути (Hg), бора (B), бария (Ba), свинца (Pb) и кобальта (Co). Во второй группе полигонов из названных показателей отмечаются превышающие ПДК значения Mn, Cd и Ba, в остальных группах – только Mn. По потенциальной опасности для окружающей среды микроэлементы в рядах приоритетности, рассчитанных по отношению содержания к ПДК, для подземных вод выделенных групп полигонов, располагаются следующим образом: I Mn Cd Ba B Pb Co Ni Cr As Cu Mo Zn Hg 12,90 11,67 3,16 2,02 1,9 1,02 0,41 0,15 0,07 0,06 0,03 0,01 6 II Mn Cd Ba Ni Pb Cr Hg Co As B Zn Cu Mo 7,08 4,11 1,50 0,59 0,55 0,39 0,19 0,18 0,14 0,13 0,08 0,03 0,01 III Mn Cd Ba Pb Hg Cr Ni Co Mo As Zn B Cu 4,12 0,8 0,66 0,36 0,2 0,17 0,14 0,08 0,06 0,05 0,04 0,02 0,01 IV V ; Mn Ba Pb Cu Cr Ni Co Mo B Zn Cd , As, Hg 3,54 0,85 0,78 0,34 0,29 0,17 0,06 0,04 0,03 0,02 0 Mn Ba Pb Cd Hg As Cr Co Ni Cu Mo Zn B 1,97 0,48 0,46 0,28 0,28 0,17 0,16 0,07 0,05 0,05 0,03 0,01 0,01 ; ; ; . В выделенных группах полигонов в рядах приоритетности лидирующим микроэлементом является Mn, концентрации которого в соответствии со степенью защищенности подземных вод от загрязнений закономерно снижаются от I до V групп с 12,90 ПДК до 2,27 ПДК. В целом по полигонам Минской области ряд приоритетности микроэлементов выглядит следующим образом (подсчитаны способом средневзвешенного): Mn Cd Ba Pb Ni Cr Hg Co B As Cu Zn Mo 4,66 2,05 0,99 0,58 0,27 0,26 0,18 0,14 0,12 0,10 0,09 0,04 0,03 71 Приоритетными загрязнителями после Mn являются кадмий (Cd), барий (Ba), свинец (Pb), никель (Ni), хром (Cr), в меньшей степени кобальт (Co), бор (B). Такие микроэлементы как медь (Cu), мышьяк (As), цинк (Zn),молибден (Mo), и ртуть (Hg) в подземных водах от полигонов находятся в весьма незначительных количествах, измеряемых в сотых, реже десятых долях ПДК. Как правило, эти элементы завершают приоритетные ряды по потенциальной опасности. Такая последовательность распределения микроэлементов по потенциальной опасности в некоторой мере соответствует геохимической подвижности элементов [50]: Fe>Pb>V>Cr>Mn>P>Ni>Co>Zn>Cu>Mo Наблюдающиеся аномальные значения некоторых микроэлементов, не вписывающиеся в общую схему распределения элементов по приоритетности в определенной группе полигонов, объясняются экстремальными концентрациями в подземных водах единичных скважин того или иного полигона этой группы. Например, в ряду приоритетности полигонов III и V групп на довольно высокое место претендует ртуть. Причина – на полигоне г.п. Дружный зафиксированы высокие концентрации ртути (превышающие ПДК в 3 раза) как в фоновой, так и в «грязной» скважине, расположенной вниз по потоку подземных вод. В группе V высокие концентрации ртути отмечены на двух полигонах – г.п. Плещеницы и Красная Слобода. Таким образом, аномально высокие концентрации ртути отмечены на 3 полигонах из 27. В целом, ряды приоритетности макрокомпонентов и микроэлементов, рассчитанные по отношению содержания к ПДК дают представление о потенциальной опасности для подземных вод этих загрязнителей. 72 6.2.3 Загрязнение подземных вод органическими соединениями В показатели наблюдения локального мониторинга подземных вод на полигонах ТКО включены органические соединения – нефтепродукты, фенолы и СПАВ. Содержание органических соединений в подземных водах полигонов Минской области в наиболее загрязненных скважинах приведены в таблице 8. Таблица 8 - Содержание органических соединений в подземных водах Название полигона ТКО № скважины Дата отбора проб Содержание, мг/л нефтепр одукты 73 г. Березино г. Борисов г. Вилейка г. Клецк г. Копыль г. Крупки г. Логойск г.п. Плещеницы г. Любань г. "Тростенецкий" г. Заславль г. Молодечно г.п. Радошковичи г. Мядель к.п. Нарочь г. Несвиж г.п. Городея г. Марьина Горка г.п. Дружный г. Слуцк 3 6 1 76 6 4 14В 12А 3 1Н 2 5 1 2 3 10В 11А 2 12В 4 2009 2009 2009 2008 2006 2009 2009 2008 2009 2007 2009 2009 2009 2009 2009 2006 2009 2009 2006 2009 0,040 0,340 0,050 0,020 0,070 0,080 0,130 0,030 0,070 0,020 0,210 0,160 0,120 0,180 0,020 0,000 0,210 0,070 0,000 фенолы СПАВ 0,000 0,240 0,000 0,000 0,030 0,050 0,060 0,000 0,030 0,180 0,000 0,150 0,020 0,010 0,050 0,000 0,660 0,040 0,010 0,080 0,170 0,030 0,000 0,000 0,075 0,020 0,230 0,000 0,030 0,200 0,020 0,000 0,730 0,020 0,180 0,000 0,380 0,010 0,040 Отношение к ПДк нефтепро дукты фенолы СПАВ 0,1 0,400 3,400 0,500 0,200 0,700 0,800 1,300 0,300 0,700 0,000 0,200 2,100 1,600 1,200 1,800 0,200 0,000 2,100 0,700 0,000 од 0,000 2,400 0,000 0,000 0,300 0,500 0,600 0,000 0,300 1,800 0,000 1,500 0,200 0,100 0,500 0,000 0,000 3,800 0,100 0,400 0,5 0,000 1,320 0,080 0,020 0,160 0,340 0,060 0,000 0,000 0,150 0,040 0,460 0,000 0,060 0,400 0,040 0,000 1,460 0,040 0,360 Индекс загрязнения органическими соединениями 0,400 6,120 0,580 0,220 1,160 1,630 1,960 0,300 1,000 1,950 0,240 4,060 1,800 1,360 2,700 0,240 0,000 7,360 0,840 0,760 Окончание таблицы 8 г. Смолевичи г. Жодино г. Солигорск г.п. Красная Слобода г. Столбцы г. Узда г. Червень Среднее содержание Средний коэффициент загрязнения 2 2 5 1 4 3 4 2006 2009 2009 2009 2009 2009 2009 0,060 0,010 0,050 0,057 0,100 0,000 0,050 0,082 0,030 0,000 0,010 0,005 0,020 0,020 0,020 0,052 0,160 0,000 0,090 0,025 0,020 0,080 0,230 0,118 0,600 0,100 0,500 0,570 1,000 0,000 0,500 0,300 0,000 0,100 0,050 0,200 0,200 0,200 0,320 0,000 0,180 0,050 0,040 0,160 0,460 0,820 0,520 0,059 1,220 0,100 0,780 0,670 1,240 0,360 1,160 74 Анализ результатов опробования подземных вод показал, что содержание СПАВ колеблется от 0 до 0,23 мг/л и очень редко приближается к 0,66-0,73 мг/л (скв. 6 полигона г. Борисова и скв. 2 полигона Марьина Горка) – величине превышающей ПДК. Среднее значение составляет 0,118 мг/л при ПДК = 0,5 мг/л. Следует отметить, что СПАВ сами хорошо мигрируют и способствуют миграции нефтепродуктов, пестицидов и других веществ. Содержание фенолов, как правило, колеблется от 0 до 0,06 мг/л и в единичных случаях превышает ПДК, достигая 0,18-0,38 мг/л (полигоны ТКО гг. Борисов, Марьина Горка, Молодечно и «Тростенецкий»). Среднее содержание по всем полигонам - 0,052 мг/л при ПДК = 0,1 мг/л. Загрязнение подземных вод нефтепродуктами до уровня, превышающего ПДК, встречается гораздо чаще: загрязненные нефтепродуктами воды отмечаются на полигонах гг. Борисов, Логойск, Молодечно, Радошковичи, Мядель, Нарочь, Марьина Горка. Содержание нефтепродуктов в подземных водах колеблется от 0,01–0,02 до 0,07 мг/л и выше. Среднее содержание составляет 0,082 мг/л при ПДК = 0,1 мг/л. Следует отметить, что совместное присутствие в водах нефтепродуктов и СПАВ вызывает синергический эффект, т.е. токсикологическое воздействие каждого из них на живые организмы увеличивается. В этом отношении наиболее опасными являются полигоны гг. Борисов и Марьина Горка, где оба компонента превышают ПДК. 6.3 Оценка риска воздействия полигонов ТКО на подземные воды Риск можно представить как функцию двух переменных: вероятности неблагоприятного события и потенциального ущерба в случае его реализации. Существует понятие «управление рисками». Экологический риск в качестве объекта управления рассматривается как возможность реализации неблагоприятных событий природного и техногенного характера [24]. Экологический риск как вероятность нанесения определенного ущерба природной среде и здоровью людей, сопровождает практически любые виды человеческой деятельности. Согласно концепции приемлемого экологического риска [24] должны быть допустимые значения риска, в рамках которых может осуществляться экономический рост. Приемлемые уровни рисков устанавливаются с помощью разработки системы нормативов устойчивого природопользования. Но даже в пределах установленных норм воздействие на окружающую среду наносит ей определенный вред. В отношении проблемы, связанной с полигонами ТКО, основными факторами экологических рисков являются, 75 образующийся на полигонах фильтрат (жидкая фаза) и биогаз. С фильтратом загрязняющие вещества с большей или меньшей степенью вероятности могут попадать в подземные воды. Величина риска загрязнения подземных вод зависит от инженерно-технических сооружений, главным образом, - от противофильтрационного экрана и грунтов, лежащих в основании полигона, которые являются естественным геохимическим барьером, обладающим водоупорными и сорбционными свойствами и препятствующим проникновению фильтрата в подземные воды. Для предотвращения или минимизации степени воздействия факторов риска от полигонов установлены регламентации по обустройству полигонов инженерно-техническими сооружениями [75], рекомендации относительно мест их расположения, учитывающие геолого-гидрогеологические условия площадок, нормативные показатели загрязнения подземных вод [66, 75]. На примере полигонов Минской области установлена четкая зависимость загрязнения подземных вод от первых двух факторов – геолого-гидрогеологического (естественного геохимического) барьера и наличия или отсутствия инженернотехнических сооружений (противофильтрационного экрана). Анализ показал, что наибольшим суммарным индексом загрязнения подземных вод макрокомпонентами и микроэлементами (таблицы 6, 7) характеризуются грунтовые воды I и II группы полигонов, характеризующихся песчаными грунтами и маломощной зоной аэрации. На полигонах этой группы отсутствуют противофильтрационные экраны. Присутствие экранов на полигонах III группы, в тех же геологических условиях, снижает загрязнение грунтовых вод более чем в 3 раза. Такой же эффект загрязнения подземных вод наблюдается на полигонах IV группы, не оснащенных противофильтрационными экранами, но расположенных на супесчано-суглинистых грунтах, являющимися относительными 76 водоупорами, с относительно глубоким залеганием подземных вод. На полигонах V группы, характеризующимися супесчаносуглинистыми грунтами и на которых к тому же обустроены экраны, суммарный индекс загрязнения снижается в 10 раз. Таким образом, геолого-гидрогеологические (инженерногеологические) условия площадки и инженерно-технические сооружения являются факторами, позволяющими управлять рисками загрязнения подземных вод. Чтобы в дальнейшем «не реагировать и выправлять», а «предвидеть и предупреждать» при строительстве новых полигонов, эти факторы не следует игнорировать. Применительно к природным условиям Беларуси они весьма существенны. Факторы риска количественно могут характеризоваться потенциальной возможностью загрязнения подземных вод, которая на действующих полигонах определена суммарным коэффициентом загрязнения, рассчитанным по сумме отношений концентрации показателей к их ПДК. Согласно [13] при одновременном содержании нескольких веществ в воде лимитируется показатель вредности. При этом нормативом устанавливается: сумма отношений фактических концентраций каждого вещества 1-2 классов опасности к их ПДК не должна превышать единицы, т.е. Сn C1 С2 1 ПДК 1 ПДК 2 ПДК n Эти требования предъявляются к питьевой воде. В загрязненных от полигонов подземных водах, кроме веществ, отнесенных к 1-2 классам опасности, содержатся ингредиенты 3-4 классов или без класса опасности, концентрации которых в десятки раз могут превышать концентрации веществ 1-2 классов опасности, являясь тем самым существенными показателями загрязнения вод. Такие показатели наблюдаются среди макрокомпонентов и микроэлементов. 77 Так, в ряду приоритетности макрокомпонентов в подземных водах полигонов Минской области в целом по всем группам, выстроенном по отношению концентраций компонентов к их ПДК, проставлены классы опасности (рисунок 8). Рисунок 8 - Ряд приоритетности макрокомпанентов в подземных водах Одним из ведущих загрязнителей являются окисляемость и жесткость, хотя классы опасности им не определены и они не включены в перечень обязательных показателей загрязнения [34]. В то же время, окисляемость характеризует содержание в воде всех видов органических веществ, тем самым являясь существенным показателем загрязнения вод. Жесткость характеризует наличие в водах Ca и Mg, которые в определенных условиях могут образовывать фосфаты и хлораты, отнесенные к 3 и 4 классам опасности. Игнорировать эти компоненты при определении факторов риска от полигонов было бы неправильно. Что касается окисляемости, то в Беларуси более 10 лет определялась перманганатная окисляемость, которая рекомендуется, как правило, для малозагрязненных вод. По литературным источникам в подземных водах от полигонов чаще определяется бихроматная окисляемость (ХПК) и этот показатель считается одним из основных показателей 78 загрязнения вод. Более того, этот показатель некоторыми исследователями [26] рекомендуется использовать при определении факторов риска от полигонов ТКО. Таким образом, величина загрязнения подземных вод макрокомпонентами должна определяться не только классами опасности, но и отношениями концентраций к их ПДК, т.к. ПДК являясь гигиеническим нормативом, лимитируют концентрацию веществ в воде, ограничивая тем самым вредное воздействие их на здоровье человека. При оценке величины воздействия полигонов на подземные воды по макрокомпонентам предлагается учитывать сумму отношений к ПДК следующих параметров: -концентрация натрия (Na); -концентрация азота аммонийного (NH4); -концентрация хлоридов (Cl); -концентрация кремния (по Si); -концентрация сухого остатка; -жесткость; -окисляемость. Фосфаты, сульфаты и нитраты из-за незначительности концентраций в подземных водах изученных полигонов при оценке риска можно не учитывать. Железо (Fe общ.) нами пока не рассматривается, в силу неадекватности его содержаний причина которых рассмотрена выше. На полигонах значителен риск загрязнения подземных вод микроэлементами. Распределение их приоритетности по величине отношения концентраций к ПДК на существующих полигонах показана на рисунке 9. В ряду приоритетности под каждым элементом обозначен его класс опасности. 79 Рисунок 9 - Ряд приоритетности микроэлементов в подземных водах Как видим, класс опасности элемента в ряду приоритетности не всегда соответствует его концентрации в воде. При определении экологического риска воздействия полигонов на подземные воды по микроэлементам возможны три варианта: - суммарный коэффициент загрязнения определять по всем веществам 1-3 классов опасности (всего 13 показателей); суммарные коэффициенты загрязнения определять раздельно по веществам 1-2 классов опасности (8 показателей) и по веществам 3 класса опасности (5 показателей). Этот вариант предлагается также [26], при этом в группе веществ 1-2 классов опасности названы ртуть, кадмий, свинец и хром; во второй группе – марганец, медь и цинк; - суммарный коэффициент загрязнения определять только по веществам 1-2 классов опасности [10]. Второй вариант с учетом элементов 1-2 и 3 классов опасности наиболее предпочтителен с учетом особенностей загрязнения вод на изученных полигонах. Целесообразно включить в перечень показателей марганец, потому что по концентрации и отношению к ПДК он лидирует в рядах приоритетности всех групп полигонов, намного опережая другие элементы. Следует отметить, что Mn является одним из основных загрязнителей, содержащихся не только в 80 коммунальных отходах, но и в отходах производства. То же можно сказать о барии, концентрация которого в среднем превышают ПДК. А на полигонах ТКО доля отходов от производства составляет от 30 до 50 %. Исходя из полученных результатов, при определении степени воздействия полигонов на подземные воды предлагается использовать отношения к ПДК следующих микроэлементов: Hg, Mn, Cd, Ba, Pb, Ni, Cr и Co. Из перечня показателей, предусмотренных [34] целесообразно исключать Cu, As и Zn, т.к. их концентрации в подземных водах от полигонов ТКО ничтожно малы и не превышают сотые доли по отношению к ПДК. Возможно, эти элементы в качестве загрязнителей играют существенную роль на полигонах ТКО, где захоранивается значительный объем отходов производства в связи с отсутствием специализированных полигонов. К таким объектам можно отнести почти все полигоны ТКО, обслуживающие областные центры (кроме г. Минска) с развитой промышленной инфраструктурой. Относительно органических соединений в подземных водах полигонов (нефтепродукты, фенолы и СПАВ) отметим следующее. Концентрации фенолов и СПАВ, как правило, не превышают сотые и десятые доли ПДК и редко превышают ПДК в единичных скважинах в отдельные непродолжительные периоды на отдельных полигонах. Поэтому, фенолы и СПАВ предлагается исключить из перечня показателей, применяемых при локальном мониторинге подземных вод. При включении окисляемости в перечень показателей загрязнения подземных вод, отпадает необходимость использовать для этих целей названные показатели. Нефтепродукты желательно оставить, т.к. их роль в загрязнении подземных вод более существенна. 81 7 Загрязнение почв Для оценки воздействия полигонов ТКО на почвенный покров прилегающей территории были использованы результаты анализов проб, отобранных сотрудниками РУП «Бел НИЦ «Экология» в период с 1998 г. по 2009 г. За этот период было обследовано 34 полигона ТКО Минской области, из них на 14 пробы почв отбирались дважды. Отбор проб почвы производился в нескольких точках, расположенных по периметру полигона. Количество отбираемых проб зависело от размеров полигона. При выборе места расположения площадок отбора учитывался рельеф местности. Выбирались наиболее низкие участки, где предположительно наибольшее загрязнение, а также самые высокие участки, где концентрации загрязняющих веществ в почве близки к фоновым. На основании утвержденной методики проведения геохимического опробования почв [4], отбирался приповерхностный почвенный слой до глубины 15 – 20 см методом конверта, т.е. формировалась одна объединенная проба массой до 1 кг из 5 точечных, удаленных друг от друга на 4-5 м. Аналитические работы проводились в Центральной лаборатории РУП «Белгеология». Полученные результаты были занесены в базу данных обследований природных компонентов. Перечень веществ, концентрация которых в почве определялась, был непостоянным, всего получены данные по 20 параметрам: никель (Ni), кобальт (Co), ванадий (V), марганец (Mn), титан (Ti), хром (Cr), свинец (Pb), молибден (Mo), цинк (Zn), кадмий (Cd), медь (Cu), фосфор (P), литий (Li), бор (B), олово (Sn), цирконий (Zr), бериллий (Be), иттрий (Y), ниобий (Nb), нефтепродукты. Анализ проводился спектральным или атомно-абсорбционным методами. За основной критерий определения риска от загрязняющего вещества принималось отношение его фактической концентрации к предельно допустимой концентрации (ПДК) 82 химических веществ в почве. ПДК представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве, так как используемые при его научном обосновании критерии отражают все возможные пути опосредованного воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания веществ по каждому показателю вредности. Наименьшее из обоснованных уровней содержание является лимитирующим и принимается за ПДК вещества, так как отражает наиболее уязвимый путь воздействия данного токсиканта. В рамках работы руководствовались ПДК согласно [Гигиеническим нормативам 2.1.7.12-1-2004. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) химических веществ в почве. Методика 0212.4-97]. Для определения загрязняющих веществ, которые попадают в почвы от полигонов, была проведена следующая работа. Подсчитана средняя концентрация металлов и нефтепродуктов в почве по данным анализов всех проб на всех обследованных полигонах. Определено отношение рассчитанной средней концентрации загрязняющих веществ к их ПДК (ОДК), которое будем называть коэффициентом загрязнения почвы. Полученные результаты приведены в таблице 9. Таблица 9 – Коэффициент загрязнения почвы различными металлами и нефтепродуктами Элементы средняя концентрация, мг/кг ПДК (ОДК), мг/кг Ni Co V Mn Cr Pb Zn Cd Cu Нефт епрод укты 19,25 13,09 79,18 450,1 138,5 38,06 79,7 2,49 15,9 16,5 20 20 150 1000 100 32 55 0,5 33 50 83 Окончание таблицы 9 отношение средней концентрации к ПДК (ОДК) 0,96 0,65 0,53 0,45 1,38 1,19 1,45 4,98 0,48 0,33 В таблице отмечены вещества, коэффициент концентрации которых больше 1, т.е. те средняя концентрация которых превышает ПДК, а также те, концентрация которых очень близка к ПДК. Таким образом, было выявлено 5 металлов, являющихся основными загрязнителями почв от полигонов ТКО: никель, хром, свинец, цинк, кадмий. К настоящему времени установлены ПДК не всех вредных веществ. В связи с этим еще одним показателем, определяющим степень загрязнения почв тем или иным веществом, был принят коэффициент загрязнения, показывающий отношение среднего фактического содержания к показателю регионального Кларка этого элемента в почве. Разработано ряд показателей Кларков для различных почв мира. В своей работе мы использовали Кларки тяжелых металлов дерново-подзолистых почв Беларуси, разработанные Петуховой Н.Н., Феденей В.М., Матвеевой В.И. [51] (таблица 10), а также фоновые значения концентраций в дерновоподзолистых почвах умеренных широт [14] (таблица 11). Таблица 10 - Кларки тяжелых металлов дерново-подзолистых почв Беларуси, мг/кг Элемент Региональный фон Элемент Региональный фон Марганец (Mn) 247 Кадмий (Cd) 0,1 Медь (Cu) 13,0 Никель (Ni) 20,0 Молибден (Мо) 1,5 Цинк (Zn) 35 Ванадий (V) 34 Кобальт (Со) 6 Хром (Cr) 200 Свинец (Pb) 12 84 Таблица 11 - Фоновые значения концентраций основных элементов-загрязнителей в дерново-подзолистых почвах умеренных широт, мг/кг Элемент Хром (Cr) Бериллий (Ве) Бор (В) Ванадий (V) Цинк (Zn) Кадмий (Cd) Кобальт (Со) Медь (Cu) Региональный фон 46,0 1,5 38,0 64,0 50,0 0,3 7,2 27,0 Элемент Молибден (Мо) Никель (Ni) Олово (Sn) Марганец (Mn) Свинец (Pb) Литий (Li) Титан (Ti) Фосфор (Р) Региональный фон 1,0 20,0 5,2 670,0 25,7 16,0 6000,0 1220,0 Приоритет получили Кларки, рассчитанные для почв Беларуси. Исключение составил Кларк хрома, который при ПДК 100 мг/кг по данным Петуховой и др. составляет 200 мг/кг. По данным средней концентрации и показателям Кларка была рассчитана степень загрязнения почв относительно региональных Кларков. Полученные результаты представлены в таблице 12. Таблица 12 - Степень загрязнения почв металлами по отношению к региональным Кларкам. Элемент Средняя концентрация, мг/кг Кларк Отношение средней концентрации к Кларку Элемент Средняя концентрация, мг/кг Кларк Отношение средней концентрации к Кларку Ni Co V Mn Ti Cr Pb Mo 19,25 13,09 79,18 450,1 2970 138,5 38,06 2,44 20 6 34 247 6000 46 12 1,5 0,96 2,18 2,33 1,82 0,5 3,01 3,17 1,63 Zn Cd Cu P Li B Sn 79,7 2,49 15,9 1419 12,29 38,7 7,33 35 0,1 13 1220 16 38 5,2 2,28 24,91 1,23 1,16 0,77 1,02 1,41 85 К загрязняющим почвы отнесем вещества, отношение концентрации которых к Кларку превышает 1,5. Это кобальт, ванадий, марганец, хром, свинец, молибден, цинк и кадмий. Кроме того, к загрязняющим веществам отнесем и никель, несмотря на то, что данное отношение не превышает 1. Связано это с тем, что установленный региональный Кларк никеля равен его ПДК, а полученное отношение 0,96, хотя и ниже Кларка, но почти равно ПДК. Аналитические работы проводились атомно-абсорбционным и спектральным методами, которые обладают различной точностью измерений. В связи с этим, а также учитывая, что встречаются некоторые значения сильно выбивающиеся из общего ряда, был рассчитан процент полигонов на которых зафиксировано значительное превышение кларковых показателей по каждому из загрязняющих веществ. Результаты представлены в таблице 13. Таблица 13 – Количество полигонов с повышенной концентрацией загрязняющих веществ в почве Элемент Всего обследовано полигонов Количество полигонов с превышением Кларка в 1,5 и более раза Процент полигонов с повышенным содержанием ЗВ Всего обследовано полигонов Количество полигонов с превышением Кларка в 1,5 и более раза Процент полигонов с повышенным содержанием ЗВ Ni Co V Mn Ti Cr Pb Mo 23 11 11 20 18 24 16 12 11 8 7 14 0 5 18 4 32 42 39 41 0 17 53 25 Zn Cd Cu P Li B Sn 24 0 29 12 14 14 11 30 10 14 5 3 0 3 3 1 29 100 15 20 0 18 21 3 86 Нефтепродукты Все вещества, которые мы обозначали как основные загрязнители почв, более чем на четверти от обследованных полигонах имеют концентрацию более чем в 1,5 раза превышающую региональный Кларк. Исключение составляет хром, повышенная концентрация которого обнаружена в почвах вокруг пяти полигонов ТКО. Высокое значение полученной средней концентрации этого элемента связано с экстремальными ее показателями в почвах вокруг полигона г. Вилейка, где превышена ПДК в 32 раза. Следует учесть, что источниками загрязнения почвы кроме полигонов коммунальных отходов являются также выбросы вредных веществ в атмосферный воздух от стационарных и передвижных источников загрязнения, средства химической защиты растений и минеральные удобрения. Для того чтобы свести к минимуму учет других факторов, влияющих на состояние почв, было рассчитано отношение концентраций загрязняющих веществ в пробах к их концентрации в фоновой точке. Это было сделано для металлов, концентрация которых определялось в пробах, отобранных в 2009 году, когда при обследовании фиксировалась фоновая точка. Получены результаты по 7 элементам (таблица 14). Таблица 14 – Отношение суммы концентраций веществ в основных точках к сумме концентраций в фоновых отношение суммы концентраций веществ в основных точках к сумме концентраций в фоновых Ni Mn Cr Pb Zn Cd Cu 1,07 1,22 2,66 1,27 1,42 1,37 1,51 87 Как следует из таблицы концентрации всех исследуемых металлов в фоновых точках ниже, однако превышение в основных точках по марганцу и свинцу незначительно, а по никелю вовсе минимально. Данный фактор ставит под сомнение утверждение, что причиной загрязнения почв этими веществами являются полигоны. Для подтверждения каких-либо выводов необходим повторный отбор проб почв на полигонах. На сегодняшний день по результатам проведенных исследований сделан следующий вывод. Характерными загрязняющими почвы веществами, исходящими от полигонов твердых коммунальных отходов являются следующие тяжелые металлы: хром, медь, цинк, кадмий, свинец, марганец и никель. Загрязнение почв тяжелыми металлами имеет сразу две отрицательные стороны. Во-первых, поступая по пищевым цепям из почвы в растения, а оттуда в организм животных и человека, тяжелые металлы способствуют росту заболеваемости населения и сокращению продолжительности жизни, а также к снижению количества и качества урожаев сельскохозяйственных растений и животноводческой продукции. Во-вторых, накапливаясь в почве в больших количествах, эти металлы способны изменять многие ее свойства. Прежде всего, изменения затрагивают биологические свойства почвы: снижается общая численность микроорганизмов, сужается их видовой состав (разнообразие), изменяется структура микробоценозов, падает интенсивность основных микробиологических процессов и активность почвенных ферментов и т.д. Сильное загрязнение металлами приводит к изменению и более консервативных признаков почвы, таких как гумусное состояние, структура, pH среды и др., результатом чего является частичная, или полная утрата почвенного плодородия. В то же время следует учесть, что воздействие этих загрязняющих веществ зависит от множества факторов. 88 Поглощение тяжелых металлов почвами существенно зависит от кислотности почв, а также состава анионов почвенного раствора. Как видно из таблицы 15, в кислых почвах большинство микроэлементов находятся в слабоподвижной форме, тогда как при заметном подщелачивании почв часть из них осаждается или же переходит в слабоподвижную форму [34]. Это относится, прежде всего, к таким широко распространенным загрязнителям, как свинец и цинк. Таблица 15 – Подвижность химических микроэлементов в различных почвах в зависимости от их реакции Тип почвы (в зависимости от реакции среды) Кислые, рH менее 5,5 Слабокислые и нейтральные, рH=5,5-7,5 Щелочные и сильнощелочные, pH=7,5-9,5 Степень подвижности элементов Практически Подвижны Слабоподвижны неподвижны Sr, Ba, Cu, Pb2-4, Cr3-6, Ni2-3, V4-5, Mo4 Zn, Cd, Hg, S6 As3, Se3, Co2-3 Pb Sr, Ba, Cu, Cd, Cr3-6, Ni2-3, Co2-3, Mo4, Hg Zn, V5, As5, As5, S6 Pb, Ba, Co Zn, Ag, Sr, Cu, Cd Mo6, V5, As5, S6 Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почве гораздо выше, чем в других частях биосферы, и загрязнение почв тяжелыми металлами, повидимому, практически вечно. Металлы, накапливающиеся в почвах, медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии, дефляции. Первый период полуудаления (т.е. сокращения начальной концентрации вдвое) тяжелых металлов сильно варьирует: для меди - от 310 до 1500 лет, для свинца - от 740 до 5900 лет, для цинка - от 70 до 510 лет, для кадмия - от 13 до 1100 лет [34]. При оценке экологической опасности почвенного загрязнения принимается во внимание не только его интенсивность, но и состав загрязнителей, и, в первую очередь, 89 присутствие элементов, относимых к 1 и 2 классам гигиенической опасности в соответствии с ГОСТ № 17.4.1.01-83: 1 класс - мышьяк (As), ртуть (Hg), селен (Se), кадмий (Cd), свинец (Pb), цинк (Zn), бериллий (Be), фтор (F), бенз(а)пирен; 2 класс - хром (Cr), кобальт (Co), бор (В), молибден (Мо), никель (Ni), медь (Сu),сурьма (Sb), олово (Sn); 3 класс - ванадий (V), марганец (Mn), серебро (Ag), фосфор (Р). Среди элементов, которые мы определили как основные загрязнители почв от полигонов, три первого класса опасности, четыре – второго и два – третьего. В зависимости от класса опасности тяжелые металлы представляют различную степень опасности для здоровья человека. Свинец. Относится к элементам I класса опасности и входит в списки приоритетных загрязняющих веществ, подлежащих обязательному контролю по рекомендациям ВОЗ и Программы ООН по охране окружающей среды. Содержание в почве свинца обычно колеблется от 0,1 до 20 мг/кг. Преимущественно мигрирует в бикарбонатной форме, в органических комплексах, а также механическим путем с илистыми частицами. Свинец отрицательно влияет на биологическую деятельность в почве, ингибирует активность ферментов уменьшением интенсивности выделения двуокиси углерода и численности микроорганизмов. Свинец обладает способностью передаваться по цепям питания, накапливаясь в тканях растений, животных и человека. Доза свинца, равная 100 мг/кг сухого веса корма, считается летальной для животных. Поверхностные слои почвы обычно богаче свинцом, чем нижележащие. Это обусловлено высокой адсорбционной способностью гумусового горизонта почв по отношению к свинцу. С другой стороны, отмечается возможность незначительной миграции свинца в дерново-подзолистых почвах и транзитный перенос его из верхних горизонтов в нижние на эродированных почвах. Адсорбция свинца гумусом и устойчивость свинцово-гумусных связей увеличивается при 90 подщелачивании среды. Кроме гумуса в фиксации свинца почвой, хотя и в меньшей степени, участвуют глинистые минералы. В целом же, свинец достаточно прочно удерживается почвой. Загрязнение окружающей среды свинцом оказывает влияние на состояние здоровья людей. Воздействие свинца нарушает женскую и мужскую репродуктивную систему. Для женщин беременных и детородного возраста повышенные уровни свинца в крови представляют особую опасность, так как под действием свинца нарушается менструальная функция, чаще бывают преждевременные роды, выкидыши и смерть плода вследствие проникновения свинца через плацентарный барьер. У новорожденных детей высока смертность. Отравление свинцом чрезвычайно опасно для маленьких детей - он действует на развитие мозга и нервной системы. Проведенное тестирование 165 красноуральских детей от 4 лет выявило существенную задержку психического развития у 75,7%, а у 6,8% обследованных детей обнаружена умственная отсталость, включая олигофрению. Дети дошкольного возраста наиболее восприимчивы к вредному воздействию свинца, поскольку их нервная система находится в стадии формирования. Даже при низких дозах свинцовое отравление вызывает снижение интеллектуального развития, внимания и умения сосредоточиться, отставание в чтении, ведет к развитию агрессивности, гиперактивности и другим проблемам в поведении ребенка. Эти отклонения в развитии могут носить длительный характер и быть необратимыми. Низкий вес при рождении, отставание в росте и потеря слуха также являются результатом свинцового отравления. Высокие дозы интоксикации ведут к умственной отсталости, вызывают кому, конвульсии и смерть. Цинк. Элемент I класса опасносности. Значительные его количества поступают в окружающую среду со сточными водами, с твердыми промышленными и 91 бытовыми отходами. Содержание цинка в почве колеблется от 10 до 800 мг/кг, хотя чаще всего оно составляет 30-50 мг/кг. Накопление избыточного количества цинка отрицательно влияет на большинство почвенных процессов: вызывает изменение физических и физико-химических свойств почвы, снижает биологическую деятельность. Цинк подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, вследствие чего нарушаются процессы образования органического вещества в почвах. Избыток цинка в почвенном покрове затрудняет ферментацию разложения целлюлозы, дыхания, действия уреазы. Баланс цинка в поверхностных слоях почв в различных экосистемах показывает, что атмосферное и антропогенное поступление его в почву превышает вынос за счет выщелачивания и образования биомассы. Только в условиях избыточного увлажнения вынос цинка с водными потоками выше, чем его поступление. Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов. В то же время многие соединения цинка токсичны, прежде всего его сульфат и хлорид. Кадмий. Кадмий аккумулируется гумусовой толще почв. Характер его распределения в почвенном профиле и ландшафте, видимо, имеет много общего с другими металлами, в частности с характером распределения свинца. Однако, кадмий закрепляется в почвенном профиле менее прочно, чем свинец. Максимальная адсорбция кадмия свойственна нейтральным и щелочным почвам с высоким содержанием гумуса и высокой емкостью поглощения. Содержание его в подзолистых почвах может составлять от сотых долей до 1 мг/кг. По сравнению с другими тяжелыми металлами активность кадмия в любой почве сильно зависит от рН среды. Кадмий наиболее подвижен в кислых почвах в интервале 4,5 – 5,5 рН, 92 тогда как в щелочных он относительно неподвижен. В отличие от других металлов, сорбция кадмия - очень быстрый процесс, то есть, в большинстве случаев, происходит за 10-15 минут на 95%. Соединения кадмия играют важную роль в процессе жизнедеятельности животных и человека. В повышенных концентрациях токсичен, особенно в сочетании с другими токсичными веществами. Никель. Элемент II класса опасности, относится к приоритетным загрязнителям окружающей среды. Соединения никеля играют важную роль в кроветворных процессах, являясь катализаторами. Повышенное его содержание оказывает специфическое действие на сердечнососудистую систему. Никель принадлежит к числу канцерогенных элементов. Он способен вызывать респираторные заболевания. Считается, что свободные ионы никеля (Ni2+) примерно в 2 раза более токсичны, чем его комплексные соединения. Повышенное содержание никеля в окружающей среде приводит к появлению эндемических заболеваний, бронхиального рака. Соединения никеля относят к 1 группе канцерогенов. Молибден. В малых количествах молибден необходим для нормального развития растительных и животных организмов. Молибден входит в состав фермента ксантиноксидазы. При дефиците молибдена фермент образуется в недостаточном количестве, что вызывает отрицательные реакции организма. В повышенных концентрациях молибден вреден. При избытке молибдена нарушается обмен веществ. Хром. Относится ко II классу опасности. Соединения Cr(VI) и Cr(III) в повышенных количествах обладают канцерогенными свойствами. Соединения Cr(VI) являются более опасными. Ванадий. Находится преимущественно в рассеянном состоянии и обнаруживается в железных рудах, нефтях, асфальтах, битумах, горючих сланцах, углях и др. Одним из 93 главных источников загрязнения ванадием являются нефть и продукты ее переработки. Повышенные концентрации ванадия вредны для здоровья человека. Кобальт. Кобальт относится к числу биологически активных элементов и всегда содержится в организме животных и в растениях. С недостаточным содержанием его в почвах связано недостаточное содержание кобальта в растениях, что способствует развитию малокровия у животных. Входя в состав витамина В12, кобальт весьма активно влияет на поступление азотистых веществ, увеличение содержания хлорофилла и аскорбиновой кислоты, активизирует биосинтез и повышает содержание белкового азота в растениях. Вместе с тем повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными. Марганец. Роль марганца в жизни высших растений весьма велика. Марганец способствует утилизации CO2 растениями, чем повышает интенсивность фотосинтеза, участвует в процессах восстановления нитратов и ассимиляции азота растениями. Марганец способствует переходу активного Fe(II) в Fe(III), что предохраняет клетку от отравления, ускоряет рост организмов и т.д. Марганец поступает в атмосферу от выбросов предприятий черной металлургии, машиностроения и металлообработки, цветной металлургии, многочисленных мелких источников, например, от сварочных работ. Высокие концентрации марганца приводят к появлению нейротоксических эффектов, прогрессирующего поражения центральной нервной системы, пневмонии. Таким образом, результатом проведенной работы явилось выделение основных загрязнителей почв, исходящих от полигонов ТКО. В дальнейшем была проведена количественная оценка величины риска, исходящего от полигонов, для чего 94 были рассчитаны суммарные показатели загрязнения почв каждым из выделенных нами веществ. Для количественной оценки было принято отношение концентрации элемента в почве к его ПДК. Следует отметить, что не для всех определяемых элементов установлены ПДК. Это несколько снизило набор веществ, по которым проводились определения суммарного загрязнения почв. Для соразмерности полученных данных в расчет принимались только значения концентраций, полученных более точным атомно-абсорбционным методом. Еще одним условием учета загрязняющего вещества было его определение на большинстве из обследованных полигонов. В результате охваченными оказались 31 полигон ТКО, где во внимание принимались концентрации никеля, марганца, свинца и цинка (таблица 16). Остальные загрязняющие вещества определялись на ограниченном количестве полигонов, что существенно снизило бы область исследований. Суммарные показатели загрязнения почв определялись суммированием отношений концентраций загрязняющего вещества к его ПДК. При этом во внимание принимались средние значения концентраций по всем точкам. В результате получены показатели суммарного загрязнения неширокого диапазона в пределах от 0,8 до 4,8. Таблица 16 - концентрация загрязняющих веществ и суммарный коэффициент загрязнения полигонов ТКО Минской области Название полигона ТКО ПДК, мг/кг Ni, мг\кг Mn, мг\кг Pb, мг\кг Zn, мг\кг 20 1500 32 55 Суммарный К загр. Полигон ТКО г. Березино ср. конц. 3,28 159,14 10,8525 10,815 К загр. 0,164 0,106093 0,339141 0,196636 13,248 108,962 85,784 75,7 Полигон ТКО г. Борисов ср. конц. 95 0,805870322 Продолжение таблицы 16 К загр. Полигон ТКО г. Дзержинск 0,6624 0,072641 2,68075 1,376364 ср. конц. 13,864 260,522 13,106 26,986 К загр. 0,6932 0,173681 0,409563 0,490655 4,792154873 1,767098379 Полигон ТКО г. Фаниполь ср. конц. 15,415 671,815 19,06 49,2775 К загр. 0,77075 0,447877 0,595625 0,895955 2,710206212 Полигон ТКО г. Клецк ср. конц. 10,865 596,59 21,79 30,5325 К загр. 0,54325 0,397727 0,680938 0,555136 2,17705053 Полигон ТКО г. Копыль ср. конц. 8,3225 282,035 32,5775 36,2025 К загр. 0,41612 5 0,188023 1,018047 0,658227 2,2804 Полигон ТКО г. Крупки ср. конц. 4,6375 343,445 12,7325 17,405 К загр. 0,23187 5 0,228963 0,397891 0,316455 ср. конц. 7,86 518,77 19,12 17,1475 К загр. 0,393 0,345847 0,5975 0,311773 7,47333 3 0,37366 7 339,4833 14,60333 23,15 0,226322 0,456354 0,420909 1,175183504 Полигон ТКО г. Логойск 1,648119394 Полигон ТКО г.п. Плещеницы ср. конц. К загр. 1,477252146 Полигон ТКО г. Любань ср. конц. 8,3325 162,72 14,595 14,62 К загр. 0,41662 5 0,10848 0,456094 0,265818 9,04333 3 0,45216 7 206,9867 24,20667 51,92 0,137991 0,756458 0,944 14,2254 5 0,71127 3 581,8182 17,86818 26,61636 0,387879 0,558381 0,483934 38,3333 3 300 19,16667 30 1,247016932 Полигон ТКО г.п. Уречье ср. конц. К загр. 2,290616111 Полигон ТКО "Тростенецкий" ср. конц. К загр. Полигон ТКО г. Радошковичи ср. конц. 96 2,141466081 Продолжение таблицы 16 К загр. 1,916667 0,2 0,598958 0,545455 8,6525 329,85 14,2425 31,43 0,432625 0,2199 0,445078 0,571455 3,261079545 Полигон ТКО г. Мядель ср. конц. К загр. 1,66905767 Полигон ТКО г.п. Кривичи ср. конц. 4,913333 175,8 8,57 33,84333 К загр. 0,245667 0,1172 0,267813 0,615333 1,2460125 Полигон ТКО к.п. Нарочь 6,56 263,17 16,28 104,49 ср. конц. 7,032 170,842 12,912 50,648 К загр. 0,3516 0,113895 0,4035 0,920873 ср. конц. 10,93667 331,4467 12,23333 31,23 К загр. 0,546833 0,220964 0,382292 0,567818 1,789867394 Полигон ТКО г. Свирь 1,717907626 Полигон ТКО г. Несвиж ср. конц. К загр. 7,7125 299,2825 19,695 25,7675 0,385625 0,199522 0,615469 0,4685 1,669115417 Полигон ТКО г.п. Городея ср. конц. К загр. 9,01 225,4425 18,7675 21,1575 0,4505 0,150295 0,586484 0,384682 Полигон ТКО г. Марьина Горка ср. конц. 5,46 270,26 18,2675 14,6625 К загр. 0,273 0,180173 0,570859 0,266591 6,7775 248,9225 14,97 18,7375 0,338875 0,165948 0,467813 0,340682 1,571961193 1,290623617 Полигон ТКО г.п. Дружный ср. конц. К загр. 1,313317652 Полигон ТКО г. Слуцк ср. конц. К загр. 5,9 116,196 24,236 22,856 0,295 0,077464 0,757375 0,415564 1,545402636 Полигон ТКО г. Смолевичи ср. конц. 11,215 336,8175 30,38 70,3375 К загр. 0,56075 0,224545 0,949375 1,278864 Полигон ТКО г. Жодино 97 3,013533636 Окончание таблицы 16 ср. конц. 8,9475 237,0875 18,815 23,115 0,447375 0,158058 0,587969 0,420273 ср. конц. 5,888 119,888 20,51 29,73 К загр. К загр. 1,613674795 Полигон ТКО г. Солигорск 0,2944 0,079925 0,640938 0,540545 Полигон ТКО г.п. Красная Слобода ср. конц. 11,40667 360,8067 17,78 33,11 К загр. 0,570333 0,240538 0,555625 0,602 1,555808288 1,968496111 Полигон ТКО г. Столбцы ср. конц. 8,9825 250,405 16,875 21,055 0,449125 0,166937 0,527344 0,382818 4,0675 141,6625 12,05 17,3675 0,203375 0,094442 0,376563 0,315773 6,7425 216,9275 18,55 27,295 0,337125 0,144618 0,579688 0,496273 7,8925 339,3475 17,5525 71,135 0,394625 0,226232 0,548516 1,293364 ср. конц. 5,84 120,63 10,602 15,456 К загр. 0,292 0,08042 0,331313 0,281018 К загр. Полигон Дороги ср. конц. ТКО г. 1,526223589 Старые К загр. 0,990151894 Полигон ТКО г. Узда ср. конц. К загр. 1,557703561 Полигон ТКО г. Червень ср. конц. К загр. 2,462735928 Полигон ТКО г. Смиловичи 0,984750682 8 Загрязнение атмосферного воздуха 8.1 Краткий обзор опыта изучения эмиссии биогаза на территории Беларуси Определение эмиссии биогаза впервые в Беларуси были проведены учреждением РУП «Бел НИЦ «Экология» в 1993 г. на двух крупных полигонах ТКО – г. Гомеля и Мозыря, доля органосодержащих отходов на которых составляет 21 % и 18 %. В результате проведенных исследований было установлено 98 [41], что в составе биогаза на полигоне г. Гомеля образуется метан в количестве 10-15% объема,.на полигоне г. Мозыря – до 5,5 % объема, Работы по определению эмиссии биогаза на полигонах ТКО г. Минска «Тростенец» и «Северный» были проведены ИГН АН Беларуси в 2002-2003 гг. На полигоне ТКО «Тростенец», в составе биогаза, были обнаружены высокие (от 51,7 до 87,1% объема) содержания метана, на полигоне ТКО «Северный» в составе газовых эманаций присутствует метан (от 0,1 до 4,78% объема) и углекислый газ (от 0,37 до 2,7% объема). На полигоне ТКО «Тростенец» создана пока единственная в Беларуси система сбора биогаза, который перерабатывается в электроэнергию. В ближайшее время планируется создать подобную систему на полигоне ТКО «Северный». В рамках программы «Экологическая безопасность» с целью оценки эмиссии свалочного газа в 2009 г. РУП «Бел НИЦ «Экология» проводилась газовая съемка приповерхностных слоев полигона ТКО г. Борисов. Отбор проб газа осуществлялся с глубины 0,25-0,30 м по пяти профилям. Расстояние между точками отбора составляло 40 м, между профилями - порядка 100 м. В итоге было отобрано 36 проб газа. Заглубление на нужную глубину производилось при помощи иглофильтра. Показания определялись газоанализатором инфракрасным ПГА7. В составе биогаза обнаружены содержания метана от 0,1 до 7.9% объема, двуокиси углерода – от 0,6 до 1,86% объема. Приведенные данные по определению эмиссии биогаза на единичных полигонах республики свидетельствуют о наличии этих эмиссий на полигонах. Исследования проводились различными методиками как по отбору воздушных проб, так и по проведению аналитического контроля. Для количественной оценки эмиссии биогаза, с целью ранжирования полигонов по степени опасности не могут быть использованы в силу того, что отсутствуют статистические данные. Систематические замеры атмосферного воздуха на полигонах в республике пока не ведутся, т.к. до 2006 года отсутствовали соответствующие 99 регламентации. Согласно СанПиН 2.1.7.12-9-2006 г. [66], при анализе проб атмосферного воздуха на полигонах ТКО должны определяться: метан, сероводород, аммиак, окись углерода, бензол, трихлорметан, четыреххлористый углерод, хлорбензол, фенол, формальдегид» (п. 54). Установив перечень показателей наблюдений, Минздравом пока не разработано методическое сопровождение их определения, в связи с чем статистические данные по полигонам пока отсутствуют. Эту проблему в какойто мере позволяет решить методика определения эмиссий парниковых газов от полигонов, предложенная Международной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) [52, 60], в соответствии с которой проводится инвентаризация эмиссии парниковых газов в целом по Беларуси. При этом, априори предполагается, что входящие в состав биогаза токсичные соединения по количеству выделяются пропорционально эмиссии парниковых газов. 8.2 Методика оценки эмиссии метана от полигонов ТКО В соответствии с рекомендациями МГЭИК по степени метанообразования полигоны подразделяются на управляемые и неуправляемые, причем по высоте накопленных отходов на глубокие (>5 м) и неглубокие (<5 м). Согласно определению управляемости, в республике все полигоны ТКО относятся к неуправляемым из-за неполной обустроенности, главным образом, из-за отсутствия «продувки» - вентиляции, которая устанавливается посредством закладки перфорированных труб в тело отходов. Кроме того, на полигонах отсутствует внешняя (покровная) изоляция и 50 % полигонов не оборудованы противофильтрационными экранами в основании. Поэтому собранная информация представлена о двух источниках выделения метана (от двух типов полигонов): от полигонов глубоких – с высотой отвала > 5 м и полигонов мелких - <5 м. 100 Эти два типа полигонов определялись путем отношения количества накопленных отходов к площади занятой отходами: полигоны с высотой отвала отходов более 5 м объединены в группу А, с высотой отвала менее 5 м – в группу Б. Следующим шагом является – определение количества коммунальных отходов, ежегодно захораниваемых на полигонах. Для этого использованы сведения ведомственной отчетности Минжилкомхоза № 1-саночистка за 2009 г. по Минской области. При этом, количество отходов жизнедеятельности населения в отчетности указана, а доля отходов производства, подобных отходам жизнедеятельности населения, априори, принята нами за 50% от количества отходов производства (от предприятий). Это соотношение для некоторых полигонов выборочно корректировалось путем сопоставления с данными государственной статистической отчетности по форме 1-отходы (Минприроды). Пересмотренные руководящие принципы МГЭИК предлагают следующее уравнение для расчета выбросов по данному методу: CH4 = ( MSWF · MSF · DOC · DOCF · F · 16/12 – R) · (1 – OX), (1) где MSWF – доля ТКО, захороненных на полигонах, Гг/год (тыс.т/год); MSF – коэффициент коррекции потока метана (доля); DOC – доля потенциально разлагаемого органического вещества, %;DOCF – доля органического вещества, которая фактически разлагается, (типичное значение 0,77); F – доля метана в образующихся на свалках газах, (типичное значение 0,5); R – утилизированный метан, Гг/год; OX – коэффициент окисления (обычно 0); 16/12 – конверсионное соотношение.. Значения коэффициента коррекции метана в Руководстве указаны по умолчанию для разных категорий объектов размещения ТКО (типов свалок): контролируемые; 101 неконтролируемые (глубокие и неглубокие); свалки вне категории. При этом даются определения, по которым осуществляется распределение объектов по категориям: типичные значения для глубоких и неглубоких объектов размещения коммунальных отходов составляют 0,8 и 0,4 соответственно. В республике метан утилизируется на полигоне «Тростенец», который в настоящее время закрыт для эксплуатации и в расчете годовой эмиссии метана нами не учитывался. Способный к разложению углерод рассчитывается по приведенному в Руководстве уравнению: DOC = (0,4 · А) + (0,17 · В) + (0,15 · С) + (0,3 · D), (2) где А – доля бумаги и текстиля в ТКО; В – доля отходов садово-парковых работ или других непищевых органических материалов, способных к разложению в ТКО; С – доля пищевых отходов в ТКО; D – доля древесных отходов или соломы в ТКО. 8.3 Расчет эмиссии метана от полигонов ТКО Минской области В виду отсутствия инвентаризации морфологического состава коммунальных отходов в 2008 г. для подсчета принят усредненный состав отходов, приведенный в программе Минжилкоммунхоза [56]. Рассчитанная доля органического вещества (ОВ), способного разлагаться приведена в таблице 17. 102 Таблица 17 - Доля ОВ, подверженного разложению Вид органосодержащего отхода Бумага и картон Тканевые отходы Отходы садов и парков Пищевые отходы Древесные отходы Доля способного разлагаться ОВ, % а 40 40 17 Количество вида в коммунальных отходах, 2008 г., % в 28 7 1 Доля ОВ, подверженного разложению, % а · в / 100 27 1 4,05 0.30 18,52 15 30 Всего 11,2 2,8 0,17 Исходя из годового количества захораниваемых ТКО и фактической скорости образования метана, проведен расчет эмиссии метана от каждого полигона ТКО Минской области (таблица 18). Таблица 18 – Количество коммунальных отходов, ежегодно захораниваемых на полигонах группы А и группы Б и годовая эмиссия метана Название полигонов ТКО 1 Северный Тростенецкий г. Борисов г. Вилейка г. Дзержинск г. Заславль г. Марьина горка г. Молодечно Г. Слуцк г. Смолевичи г. Солигорск Итого по группе: к.п. Нарочь Количество захораниваемых отходов, тыс. т / год в т.ч. Всего коммунальны х отходов 2 3 4 Полигоны группы А 20,00 1083,78 591,61 5,00 512,66 305,81 6,34 68,68 56,79 7,88 18,00 14,75 11,08 21,50 20,00 6,52 31,40 26,75 5,34 15,50 12,00 7,90 43,30 36,00 7,59 41,00 39,00 6,50 15,25 12,63 7,07 67,00 62.50 1918,07 1177,84 Полигоны группы Б 4,91 4,50 4,38 Высота накопившихся отходов, м 103 Годовая эмиссия метана, (ГгСН4) 5 45,00 23,26 4,32 1,12 1,52 2,03 0,91 2,74 2,97 0,96 4,75 89,58 0,25 Окончание страницы 18 г. Мядель * г. Несвиж Г. Клецк г. Копыль г. Крупки г. Логойск г. Любань г. Жодино г. Воложин г. Березино г. Старые дороги г. Столбцы г. Узда г. Фаниполь г. Червень г.п. Городея г.п. Дружный Г.п. Красная слобода г.п. Кривичи г.п. Плещеницы г.п. Радошковичи г.п. Свирь г.п. Смиловичи г.п. Уречье г.п. Чисть Итого по группе: 3,77 3,82 1,07 4,48 2,80 2,00 1,20 3,23 0,90 0,73 3,90 3,93 2,99 3,00 3,70 1,04 0,25 2,06 1,62 2,00 1,30 1,50 1,76 1,03 1,67 7,50 7,75 6,25 8,75 6,25 5,00 4,10 30,50 4,75 4,00 5,50 9,75 5,00 5,50 2,43 3,75 5,00 2,88 1,02 3,50 3,00 0,95 3,20 2,00 3,00 145,80 6,63 7,00 4,50 7,75 5,25 4,63 3,43 28,13 3,75 3,13 4,38 7,75 2,88 5,13 6,09 2,63 4,13 2,69 0,95 3,25 2,63 0,89 2,48 1,75 2,50 12871 0,27 0,17 0,29 0,20 0,18 0,13 1,07 0,14 0,33 0,12 0,17 0,29 0,11 0,19 0,23 0,10 0,16 0,10 0,04 0,12 0,10 0,03 0,09 0,07 0,10 5,06 * данные по одной действующей карте Годовая эмиссия метана на полигонах ТКО Минской области колеблется от 0,03-0,04 тыс. т (г.п. Свирь, г. Кривичи) до 12-51 тыс.т (полигоны г. Минска «Тростенецкий» и «Северный». Общий объем эмиссии метана в 2009 г. составил 89,58 Гг. (тыс.т / г.) Учитывая тот факт, что помимо метана, являющегося основным компонентом биогаза, в газовых выделениях присутствуют в разных (но небольших) количествах и другие соединения, в том числе токсичные, а также прямо пропорциональную зависимость объема биогаза от объема захораниваемых ТКО, можно отметить – полигоны ТКО с наибольшими объемами образования метана и соответственно остальных составляющих биогаза являются приоритетными по величине экологического риска. 104 9 Типизация полигонов Минской области Степень риска, как известно [24, 43] зависит как от потенциальной опасности загрязняющих веществ, так и от условий их хранения (применяемых мер предосторожности), а также от природных барьеров, препятствующих поступлению загрязняющих веществ в окружающую среду. По нагрузке на окружающую среду полигоны могут быть типизированы по нескольким критериям. Основные критерии, сводятся к следующим: соблюдение размера санитарно-защитной зоны по отношению к населенным пунктам и водоохранным зонам. По отношению к населенным пунктам и водоохранным зонам у всех полигонов ТКО Минской области размеры санитарнозащитных зон соблюдены и в этом плане полигоны экологически одинаково не опасны; воздействие на подземные воды; тип геологической среды: наличие водоупора в геологическом разрезе, глубина залегания подземных вод и пр.; наличие природоохранных инженерно-технических сооружений (противофильтрационного экрана, обвалования и пр.) или их отсутствие; воздействие на почвенный покров; воздействие на атмосферный воздух; срок эксплуатации полигона; площадь, занятая отходами; объем накопившихся отходов; мощность полигона (количество поступающих отходов в год); способ складирования или условия размещения полигона; состав отходов. Как показали исследования, по нагрузке на окружающую среду рассмотренные критерии типизации полигонов далеко неравнозначны. Анализ позволил условно разделить критерии на две группы – прямые и косвенные. 105 С помощью прямых критериев можно количественно оценить воздействие полигона на компоненты природной среды – поверхностные и подземные воды, почвы и атмосферный воздух. Косвенные критерии, это те, которые в определенной мере влияют на степень опасности полигона через прямые критерии и, тем самым, в той или иной степени вносят коррективы в величину оценки загрязнения определенной среды. 9.1 Прямые критерии 9.1.1 Воздействие на подземные воды Из числа компонентов природной среды (вода, земли, (почвы), атмосферный воздух) загрязнение подземных вод наряду с атмосферным воздухом относится к наиболее существенному индикатору воздействия полигонов на окружающую среду. В предыдущих главах на примере полигонов Минской области было показано, что воздействие их на подземные воды тесно связано с типом геологической среды и с наличием или отсутствием противофильтрационного экрана в основании полигона. По этим критериям выделилось пять групп полигонов, по которым проведена количественная оценка загрязнения подземных вод. Количественная оценка загрязнения базируется на установленных гигиенических нормативах ПДК и определяется по суммарному отношению концентраций веществ в воде к их ПДК (суммарный коэффициент или индекс загрязнения). Для каждого полигона подсчитаны суммарные коэффициенты загрязнения, которые позволяют сопоставлять между собой полигоны по степени загрязнения подземных вод, а также определять уровни загрязнения вод в выделенных группах полигонов. Воздействие полигонов на подземные воды приведено в таблице 19. 106 Таблица 19 - Индексы загрязнения подземных вод Полигоны Группа Г. Борисов Г. Вилейка Г. Крупки Г. Молодечно К.п. Нарочь Г. Несвиж Г. Слуцк Г. Солигорск Г. Червень Средние значения Г. Березино III Г.Дзержинск (н)* Г. Любань Г.п. Свирь Г.п. Смиловичи* Г. Марьина Горка Г.п. Дружный Г.п. Уречье Средние значения Г. Копыль IV Г. Кривичи* Г. Мядель Г. Смолевичи I II Г. Старые дороги* Г. Столбцы Г. Узда Средние значения Г. Воложин* V Г. Дзержинск (с)* Г.п. Фаниполь* Г. Клецк Г. Логойск Г.п. Плещеницы Г. Заславль Г.п. Радошковичи П. Чисть* Г.п. Городея Г. Жодино Г.п. Красная Слобода Средние значения Уровень подземных вод 0,4 3,75 1,50 1,0 2,8 3,5 2,75 1,4 3,45 2,5 3,75 Индекс загрязнения подземных вод, в т. ч. Макромикроорганичес компоненэлементами -кими тами соединениями 54,34 33,4 6,12 7,95 4,13 0,58 15,48 25,83 1,63 38,85 14,83 4,06 25,67 5,92 2,70 4,09 14,95 0,24 6,82 11,71 0,76 26,37 15,38 0,78 5,27 29,44 1,16 16,30 15,28 1,49 0,85 0,36 0,4 Суммарный индекс 1,9 3,17 2,8 0,87 11,68 3,48 1,0 - 93,86 12,63 42,94 57,74 34,29 19,28 19,29 42,53 35,87 33,07 1,61 (9,97) 15,48 4,35 3 5,3 3,25 3,4 7,8 5,68 0,86 3,65 2,45 3,79 4,94 8,73 7,36 0,84 17,98 10,43 5,84 6,85 2,4 1,16 18 7,4 0,59 1,05 5,22 3,24 1,36 1,22 9,97 11,80 (8,19) 7,17 5,51 14,8 5,0 10,6 4,02 1,19 2,13 6,52 3,13 4,99 1,24 0,36 1,07 7,25 11 4,5 12,5 18 1,29 1,56 0,54 0,75 1,69 0,97 0,74 2,76 4,57 1,58 0,22 1,96 0,30 0,24 1,8 11 5,95 12,7 0,79 0,57 2,05 0,71 0,67 4,45 0,1 0,67 (8,19) 11,78 4,68 8,19 (3,87) (3,87) (3,87) 2,48 4,26 3,60 5,56 5,07 (3,87) 1,50 1,34 7,17 10,36 1,15 2,06 0,75 3,87 * полигоны, на которых наблюдения за качеством подземных вод не ведутся 107 Анализ показал, что наибольшим суммарным индексом загрязнения подземных вод макрокомпонентами, микроэлементами и органическими соединениями (93,86 и 33,07) характеризуются грунтовые воды I и II группы полигонов, расположенных на песчаных грунтах с маломощной зоной аэрации (в среднем 0,4 и 2,5 м), на которых отсутствуют противофильтрационные экраны. Обустройство экранами на полигонах III группы снижает загрязнение грунтовых вод более чем в 3,5 раза по сравнению со II группой полигонов и составляет в среднем 9,97. Примерно такой же эффект загрязнения подземных вод (8,19) наблюдается на полигонах IV группы не оснащенных противофильтрационными экранами, но расположенных на супесчано-суглинистых грунтах, являющимися относительными водоупорами, с сравнительно глубоким залеганием подземных вод (в среднем 10,6 м). На полигонах V группы, характеризующимися супесчано – суглинистыми грунтами и обустроенных экранами, суммарный индекс загрязнения составляет в среднем 3,87 и снижается по сравнению с предыдущей группой более чем в 2 раза, а с группой II - на порядок. Полигоны, на которых мониторинг за подземными водами не ведется, но которые по названным критериям относятся к той или иной группе полигонов, имеют большую вероятность загрязнения подземных вод, соответствующей группы. В таблице 19 в скобках указан суммарный индекс загрязнения этой группы. В таблице 19 приведены также средние глубины залегания подземных вод по каждому полигону и по группам в целом. Прямой зависимости по каждому полигону между глубиной залегания подземных вод и суммарным коэффициентом их загрязнения не наблюдается (т.к. влияют и другие критерии), но в целом по группам зависимость между этими показателями прослеживается - чем глубже залегают подземные воды, тем меньше степень их загрязнения. 108 Таким образом, воздействие полигонов на подземные воды тесно связано с типом геологической среды и наличием противофильтрационного экрана в основании полигонов. Связь с другими критериями будет рассмотрена ниже. Из приведенного материала можно сделать вполне обоснованный вывод: естественные грунты характеризующиеся низкими фильтрационными свойствами, которые можно считать относительными водоупорами, в определенных условиях выполняют роль противофильтрационных экранов, т.к. они препятствуют поступлению загрязняющих веществ в подземные воды. Строительство полигонов на малопроницаемых грунтах с экраном упрощенной конструкции значительно сократит капиталовложение без ущерба для подземных вод и это должно учитываться при выборе места строительства полигона. 9.1.2 Воздействие на почвы Загрязнение почвенного покрова вблизи полигона рассчитано также по суммарному коэффициенту загрязнения почв. По величине суммарного загрязнения почв полигоны отнесены к четырем группам: Группа Полигон ТКО I II г. Борисов, г. Смолевичи, г. Радошковичи. г. Фаниполь, г. Клецк, г. Копыль, г.п. Уречье, «Тростенецкий», «Северный», г. Червень. г. Дзержинск, г. Крупки, г. Логойск, г. Любань, г.п. Плещеницы, г. Мядель, г. Кривичи, к.п. Нарочь, г.п. Свирь, г. Несвиж, г.п. Городея, г. Марьина Горка,г.п. Дружный, г. Слуцк, г. Жодино, г. Солигорск, г.п. Красная Слобода, г. Столбцы, г. Узда. г. Березино, г. Смиловичи, г. Старые дороги. III IV Суммарный коэффициент загрязнения >3 2-3 1-2 <1 Большее количество полигонов по уровню загрязнения почв имеют коэффициент загрязнения от 1 до 2. В отличие от загрязнения подземных вод, где изменения суммарных коэффициентов от минимальных значений в группе V до 109 максимальных в группе I изменяются в несколько десятков раз, коэффициенты загрязнения почв от минимальных до максимальных изменяется в 6 раз с небольшим, т.е. загрязнение почв выглядит менее контрастно. Эту особенность загрязнения почв, по - видимому, следует учитывать при ранжировании полигонов по степени опасности. Исследования показали, что загрязнение почв абсолютно не зависит от количества захораниваемых отходов, в т.ч. от экологоопасных отходов – коэффициент корреляции между этими величинами равен 0. Весьма слабая корреляционная связь обнаруживается между загрязнением почв и загрязнением подземных вод микроэлементами, коэффициент корреляции между ними равен 0,21, а несколько большая зависимость с коэффициентом корреляции 0,29 отмечается между загрязнением почв и сроком эксплуатации полигонов. По нашему мнению отсутствие устойчивой ассоциации между загрязнением почв, подземных вод и сроками эксплуатации полигонов объясняется тем, что исследуемые почвы вблизи полигонов приурочены к различным ландшафтам, характеризующими своими особенностями формирования почвенного покрова. Почвы обычно формируются в условиях дифференцированного рельефа контролирующего вынос и аккумуляцию загрязняющих веществ, разнообразия почвообразующих и подстилающих пород, растительности и пр. На изученных полигонах развиты дерново-подзолистые почвы образующиеся на моренных супесях и суглинках, на флювиогляциальных песках; а также дерново-торфяноперегнойные почвы. Соответственно по гранулометрическому составу на изученных участках встречены супесчаные, реже суглинистые почвы, почвы песчаные, песчано-глинистые с прослоями торфа и большим содержанием гумуса. В пределах развития флювиогляциального комплекса отложений (полигоны II и III групп) у дерново-подзолистых 110 песчаных почв, средний коэффициент загрязнения самый низкий и равен 1,59. На территориях развития моренного и конечно-моренного комплексов (IV и V группы полигонов) дерново-подзолистые, супесчаные и суглинистые почвы характеризуются несколько более высоким коэффициентом загрязнения – в среднем равным 1,78. Как видим, коэффициент загрязнения супесчаных и суглинистых почв выше, чем почв песчаных, что обусловлено наличием глинистой составляющей в суглинках и супесях, способной сорбировать тяжелые металлы, удерживая их в почвах. В пределах развития болотно-аллювиального комплекса отложений дерново-торфяно-перегнойные почвы гумусированы и обладают также высокими сорбционными свойствами: коэффициент загрязнения этих почв самый высокий на полигоне г. Борисова равен 4,79. Таким образом, восприимчивость почв к загрязнению микроэлементами во многом определяется гранулометрическим составом и гумусированностью почв, формирующихся в определенных ландшафтах. В этой связи механизм загрязнения почв и подземных вод прямо противоположный, хотя является результатом одних и тех же процессов. Глинистые породы, обладающие сорбционными свойствами, слагая грунты в кровле водоносного горизонта, защищают подземные воды от загрязнения. Те же породы, слагая почвы, аккумулируют загрязняющие вещества. В то же время загрязняющие вещества слабо задерживаются песчаными грунтами и почвами и вместе с инфильтрационными водами легко проникая через грунты, поступают в водоносный горизонт, загрязняя подземные воды. В процессе исследований установлена некоторая зависимость между показателем загрязнения почв и видом использования земель вокруг полигонов. Был рассчитан процент проб, которые отобраны в непосредственной близости от 111 сельскохозяйственных угодий по каждому из обследованных полигонов. Полученные результаты представлены в таблице 20 . Таблица 20 - Взаимосвязь количества проб, отобранных рядом с сельскохозяйственными угодьями с показателем суммарного загрязнения Суммарный коэффициент загрязнения Полигон ТКО г. Борисов, г. Смолевичи, г. Радошковичи, г. Копыль Г. Дзержинск, г. Крупки, г. Логойск, г. Любань, г.Мядель, г Кривичи, к.п. Нарочь, г.п. Свирь, г. Несвиж, г.п. Городея, г. Марьина Горка, г.п.Дружный, г.Слуцк, г.Жодино, г.Солигорск, г.Узда, г.Столбцы г. Березино, г. Смиловичи, г. Старые дороги Г.п. Уречье, г. Червень. Г.п. Плещеницы, г.п. Слобода г. Фаниполь, г. Клецк Красная >2 Процент проб, отобранных рядом с сельскохозяйственными угодьями до 30 % 1-2 <1 >2 31 – 50 % 1-2 >2 более 50 % Таким образом, прослеживается следующая общая закономерность: чем меньше проб было отобрано вблизи сельскохозяйственных угодий, тем меньше суммарный коэффициент загрязнения почвенного покрова. Так в группу, где таких проб менее 30 %, попало 10 % полигонов с суммарным коэффициентом загрязнения менее 1 и 90 % полигонов с коэффициентом от 1 до 2. В то же время в группе, где подобных проб более 50 % все полигоны с показателем суммарного загрязнения более 2. Данная закономерность указывает на то, что значительным источником загрязнения почв вокруг полигонов ТКО являются минеральные удобрения и ядохимикаты, смываемые с 112 сельскохозяйственных угодий. Однако, тот факт, что в группе с количеством проб, отобранных вблизи земель сельскохозяйственного назначения, менее 30 %, таких полигонов как полигон г. Борисов, г. Смолевичи, г.п. Радошковичи и г. Копыль, суммарный коэффициент каждого из которых более 2 и достигает в Борисове максимума, говорит о том, что внесение удобрений далеко не единственный фактор, влияющий на концентрацию в почве загрязняющих веществ. Одним из таких факторов, по-видимому, является и недостаточность природоохранных сооружений, что влечет за собой проникновение загрязнителей на окружающие полигоны земли. В заключение отметим, что вблизи полигонов загрязнение почв не столь существенно, как ожидалось и в сравнении с загрязнением подземных вод. Уровень загрязнения почв в значительной степени определяется ландшафтной дифференциацией территории, а также нельзя не учитывать факт загрязнения почв вблизи полигонов химикатами, применяющимися в сельском хозяйстве. 9.1.3 Воздействие на атмосферный воздух Выделяющийся в атмосферу биогаз при отсутствии его принудительного извлечения и без перекрытия кровли свободно рассеивается в атмосфере, загрязняет ее метаном, углекислым газом и другими ранее упоминавшимися летучими компонентами. Показателем величины воздействия биогаза от полигонов на атмосферный воздух ввиду отсутствия мониторинга и утвержденных методик для его проведения принята нами величина эмиссии метана, при этом предполагалось, что количество других составляющих биогаз пропорционально объему выделяющегося метана. Для количественной оценки загрязнения воздушного пространства метана применялась методика МГЭИК [8], учитывающая годовое количество поступающих на полигон 113 коммунальных отходов и высоту накопившихся отходов, для расчета которой использовались площадь, занятая отходами и объем накопившихся отходов. По интенсивности эмиссии метана полигоны распределились по двум группам – А и Б: Группы А Б Наименование полигонов г. Минск - «Тростенецкий», г. Борисов, г. Вилейка, г. Дзержинск, г. Заславль, г. Марьина Горка, г. Молодечно, г. Слуцк, г. Смолевичи, г. Солигорск. Г. Мядель, к.п. Нарочь, г. Несвиж, г. Клецк, г. Копыль, г. Крупки, г. Логойск, г. Любань, г. Жодино, г. Воложин, г. Березино, г. Старые Дороги, г. Столбцы, г. Узда, г. Фаниполь, г. Червень, г.п. Городея, г.п. Дружный, г.п. Красная Слобода, г.п. Кривичи, г.п. Плещеницы, г.п. Радошковичи, г.п. Свирь, г.п. Смиловичи, г.п. Уречье, г.п. Чисть. В группу А вошли полигоны, высота отвала отходов на которых более 5 м. Годовая эмиссия метана на этих полигонах составляет более 0,91 тыс. т / год. В группу Б вошли остальные полигоны, эмиссия метана на них колеблется от 0,03 до 0,91 тыс. т / год. 9.2 Косвенные критерии Срок эксплуатации полигона В нормативных документах 80-х годов допускалось строительство полигонов со сроком эксплуатации до 10 лет. Учитывая, что согласно ТКП 17.11-02-2009 [75] средний расчетный срок эксплуатации полигона принят 15-20 лет, полигоны Минской области по сроку эксплуатации, делим на 2 группы. Срок эксплуатации менее 20 лет Наименование полигонов Г. Березино, г. Вилейка, г. Воложин, г. Дзержинск (н), г. Клецк, г. Логойск, г.п. Плещеницы, г. Любань, г.п. Уречье, Тростенецкий, г. Заславь, г. Радошковичи, г.п. Чисть, г.п. Кривичи, г.п. Свирь, г.п. Городея, г. Марьина Горка, г.п. Дружный, г. Слуцк, г. Жодино, г.п. Красная Слобода, г. Столбцы, г. Червень, г.п. Смиловичи. 114 Окончание таблицы более 20 лет Г. Борисов, г. Дзержинск (с), г. Фаниполь, г. Копыль, г. Крупки, г. Минск «Северный», «Тростенец», г. Молодечно, г. Мядель, к.п. Нарочь, г. Несвиж, г. Смолевичи, г. Солигорск, г. Старые Дороги, г. Узда. Площадь, занятая отходами По занимаемой площади полигоны можно разделить на 4 группы: очень крупные, крупные, средние и мелкие: Группа, площадь Очень крупные, 20 га Крупные, 10-20 га Средние, 5-10 га Мелкие, 5 га и менее Наименование полигонов г. Борисов, г. Минск - «Северный», «Тростенец», «Тростенецкий». г. Молодечно, г. Мядель, г. Солигорск. г. Слуцк, г. Узда, г. Старые Дороги, г. Заславль. г. Крупки, г. Любань, г.п. Свирь, г.п. Смиловичи, г.п. Дружный, г.Березино, г.п. Уречье, г. Столбцы, г.п. Кривичи, г.п. Красная Слобода, г.п. Радошковичи, г. Логойск, г. Клецк, г.п. Городея, г.п. Плещеницы, г. Воложин, г. Фаниполь, г.п. Чисть, к.п. Нарочь, г. Вилейка, г. Червень, г. Несвиж, г. Марьина Горка, г. Дзержинск, г. Копыль, г. Смолевичи, г. Жодино. Суммарная площадь полигонов ТКО Минской области составляет порядка 270 га. Объем накопившихся отходов По объему накопившихся разделить также на 4 группы: Группа I Очень крупные, Более 1000 тыс. м3 II Крупные, 500-1000 тыс. м3 III Средние, 100-500 тыс. м3 IV Мелкие, Менее 100 тыс. м3 отходов полигоны можно Наименование полигонов г. Борисов, г. Молодечно, г. Минск - «Северный», «Тростенец», «Тростенецкий». г. Солигорск, г. Слуцк к.п. Нарочь, г. Вилейка, г. Червень, г. Мядель, г. Несвиж, г. Марьина Горка, г.Дзержинск, г. Копыль, г. Узда, г. Смолевичи, г. Старые Дороги, г. Заславль, г. Жодино. г. Крупки, г. Любань, г.п. Свирь, г.п. Смиловичи, п. Дружный, г.Березино, г.п. Уречье, г. Столбцы, г.п. Кривичи, г.п. Красная Слобода, г.п. Радошковичи, г. Логойск, г. Клецк, г.п. Городея, г.п. Плещеницы, г. Воложин, г. Фаниполь, г.п. Чисть. 115 Мощность полигона (количество поступающих отходов в год) По ежегодному поступлению отходов согласно ТКП [75] полигоны классифицируются на полигоны большой, средней и малой мощности. Имеются еще мини-полигоны, которые нами в данном проекте не рассматриваются Мощность, тыс. м3/год Большой мощности, Более 150 Средней мощности, 30-150 Малой мощности, 5-30* Наименование полигонов г. Борисов, г. Молодечно, г. Солигорск, г. Минск «Северный», «Тростенецкий». г. Вилейка, г. Слуцк, г. Несвиж, г. Марьина Горка, г. Дзержинск, г. Смолевичи, г. Мядель, г. Клецк, г. Заславль, г. Жодино. к.п. Нарочь, г. Крупки, г. Червень, г.п. Уречье, г. Любань, г.п. Свирь*, г.п. Дружный, г. Березино, г.п. Смиловичи, г. Стоблцы, г. Копыль, г. Узда, г.п. Кривичи*, г. Старые дороги, г.п. Красная Слобода, г.п. Радошковичи, г. Логойск, г.п. Городея, г.п. Плещеницы, г. Воложин, г. Фаниполь, г.п. Чисть. * полигоны мощностью менее 5 тыс. м3 /год по классификации должны быть отнесены к мини-полигонам. Способ складирования или условия размещения полигона По условиям размещения полигоны подразделяются на: - локализованные в карьерах; - организованные в виде насыпей, перекрывающих карьеры; - расположенные на равнинной местности или в специально вырытых котлованах (при наличии проекта на строительство); - перекрывающие бывшие поля фильтрации (иловые площадки). По этим видам размещения полигоны распределяются следующим образом: Вид размещения Карьер Карьер+насыпь Наименование полигонов г. Крупки, г. Несвиж, г. Любань, г.п. Дружный, г. Смолевичи, г.п. Кривичи, г. Старые Дороги, г.п. Красная Слобода, г. Клецк, г.п. Городея, г. Заславль. г. «Борисов», г. Молодечно, г. Слуцк, г. Червень, г. Марьина Горка, г. Копыль, г. Мядель, г. Дзержинск (старый), Минск – «Северный», «Тростенец». 116 Окончание таблицы Равнинная местность +предварительный вырытый котлован Иловые площадки г. Солигорск, к.п. Нарочь, г.п. Свирь, г. Березино, г.п. Уречье, г.п. Смиловичи, г. Столбцы, г.п. Радошковичи, г. Логойск, г. Жодино, г.п. Плещеницы, г. Воложин, г.п. Фаниполь, г.п. Чисть, «Тростенецкий». г. Вилейка, г. Дзержинск (новый). Состав отходов Морфологический состав коммунальных отходов приведен в разделе 1. «Характеристика коммунальных отходов». В этой главе остановимся на количестве экологоопасных отходов, захораниваемых на полигонах, которые в какой-то степени поддаются учету. Как отмечалось выше, на полигонах ТКО захораниваются отходы потребления и отходы производства. Основная масса отходов потребления и до 50% отходов производства, подобных отходам жизнедеятельности населения, являются инертными. На полигоны попадает также какое-то количество токсичных отходов, которые пока не поддаются учету: преимущественно это отходы бытовой химии, вышедшие из употребления батарейки, засохшие лаки и краски и пр. При определении опасности, исходящей на полигонах от отходов, важно знать количество захораниваемых токсичных отходов, основной объем которых приходится на отходы производства. Учет этих отходов ведется при приеме на полигон, а также по статистической форме 1 – отходы Минприроды. При этом токсичные отходы учитываются совместно с другими экологоопасными отходами, которые не являются токсичными по критериям МЧС (например, пожароопасные). Для определения количественного соотношения захораниваемых на полигонах экологоопасных отходов 3 и 4 классов опасности (таблица 21), использованы данные государственной статистической отчетности 1- отходы (Минприроды) за 2009 г. Как видно из таблицы 21, на 117 полигонах захораниваются отходы производства, включающие отходы 3 и 4 классов опасности в количествах от нескольких тонн до нескольких тысяч тонн/год или от долей процента до 45-51% от объема отходов производства. Наибольшая доля экологоопасных отходов производства захоранивается на полигоне ТКО г. Жодино (51,27 %), второе место занимает полигон г. Копыль (45,3 %), третье место – полигоны городов Крупки и Молодечно (33-35 %). Далее по убывающей степени следуют полигоны гг. Борисов, Заславль, Марьина Горка, Дружный, Слуцк, Стоблцы (порядка 24-28%). На остальных полигонах экологоопасные отходы составляют менее 20% от отходов производства с учетом отходов, поступающих от населения. Количество полигонов на которых доля экологоопасных отходов превышает 10% от общей массы захораниваемых отходов, сокращается до 6, это полигоны гг. Копыль, Заславль, Молодечно, Столбцы, Червень, г.п. Смиловичи. Таблица 21 - Количество экологоопасных отходов производства, захораниваемых на полигонах Полигон ТКО Количество захораниваемых отходов, т/год, в т.ч. Всего Отходы производства, всего г. Березино г. Борисов г. Вилейка г. Воложин г. Дзержинск (н) г.п. Фаниполь г. Клецк г. Копыль г. Крупки г. Логойск г.п. Плещеницы г. Любань г.п. Уречье г. Минск «Северный» 4000 87500 18000 4750 21500 5500 6250 8750 6250 5000 3500 4100 2000 1083780 в т. ч. Экологоопасные 1615,15 17327,57 5180,80 1241,70 1756,25 880,25 2745,44 2077,98 569,45 1570,79 42,30 1276,42 640,3 492176 200,09 4650,58 429,98 22,90 114,3 58,2 117,09 940,99 200,32 312,28 8,80 327,27 109,20 51596,4 118 Доля экологоопасных отходов % по по отношению к отношению отходам к производства количеству захоранивае мых отходов 12,4 5,0 26,8 5,31 8,3 0,6 2,0 0,48 6,5 0,53 6,6 1,06 4,3 0,45 45,3 10,75 35 3,2 19,9 6,24 0,02 0,06 25,6 7,98 17,05 5,46 10,48 4,76 Окончание таблицы 21 «Тростенецкий» г. Заславль г. Молодечно г.п. Радошковичи г.п. Чисть г. Мядель г.п. Кривичи к.п. Нарочь г.п. Свирь г. Несвиж г.п. Городея г. Марьина Горка г.п. Дружный г. Слуцк г. Смолевичи г. Жодино г. Солигорск г.п. Красная Слобода г. Старые дороги г. Столбцы г. Узда г. Червень г.п. Смиловичи 512660 31400 43300 3000 3000 7500 1020 4500 950 7750 3750 21000 9750 41000 15250 30500 67000 2880 206850 15476,31 14505,71 680 500 1481 2 1692 2 2261,65 237,35 4005,28 2670,30 6545,82 1853,16 3987,87 9991,44 164,61 35951,0 4345,41 4916,17 27,50 12 25,12 0,02 359,28 103,6 992,72 650,15 1699,44 616,03 2044,79 1322,48 95,63 17,38 28,1 33,89 4,04 2,4 1,7 15,9 4,46 24,78 24,35 26 33,24 51,27 13,2 7,0 13,84 11,35 0,92 0,4 0,33 4,63 0,69 4,73 6,67 4,14 4,04 6,70 1,97 5500 9750 5000 2430 3200 2908,34 4342,39 792,27 2272 2280 151,63 1056,96 2,29 430,30 441,0 5,21 24,3 0,3 18,94 19,34 2,76 10,84 0,04 17,71 13,78 В общей массе отходов производства и потребления доля экологоопасных отходов уменьшается. По соотношению количества опасных отходов к общей массе захораниваемых отходов полигоны отнесены к трем группам: полигоны, на которых захораниваются экологоопасные отходы в количестве более 10%, от 5 до 10% и менее 5% от общего их количества. Группы I более 10 % II 5-10% III менее 5 % Наименование полигонов г. Копыль, г. Минск «Тростенецкий», г. Заславль, г. Молодечно, г. Марьина Горка, г. Столбцы, г. Червень, г.п. Смиловичи. г. Борисов, г. Березино, г. Логойск, г. Любань, г.п. Дружный, г. Жодино, г.п. Уречье. г. Вилейка, г. Воложин, г. Дзержинск, г. Фаниполь, г. Клецк, г. Крупки, г.п. Плещеницы, г. Минск «Северный», г.п. Радошковичи, г.п. Чисть, г. Мядель, г.п. Кривичи, к.п. Нарочь, г.п. Свирь, г.п. Городея, г. Слуцк, г. Смолевичи, г. Солигорск, г.п. Красная Слобода, г. Старые Дороги, г. Узда. Корреляционный анализ показал, что загрязнение подземных вод слабо зависит от количества захораниваемых 119 экологоопасных отходов: но такая зависимость все же наблюдается: коэффициенты корреляциями между индексом загрязнения подземных вод и количеством отходов 3-4 классов опасности колеблется в пределах 0,23-0,25. По всей вероятности, с токсичными отходами эта зависимость была бы более тесной. 10 Оценка экологических рисков от полигонов ТКО и ранжирование полигонов Минской области по степени опасности При оценке экологических рисков от полигонов пришлось столкнуться с проблемами, связанными с достаточностью и достоверностью информации. Значительный объем информации заимствован из реестра объектов хранения, захоронения, обезвреживания отходов, данные которых корректировались в процессе работы. Корректировке подверглись некоторые сведения из перечисленных критериев, которые легли в основу экологической оценки полигонов. Вот основные из них: -определение объема накопившихся отходов. При наличии топографической карты объем отходов определялся экспериментальным путем – методом разбивки территории на простые геометрические фигуры с последующим подсчетом их объемов. При отсутствии топографической съемки объем отходов определялся расчетным путем – как произведение мощности полигона и срока его эксплуатации с учетом коэффициента уплотнения (0,25). Расчеты уточнялись при натурных обследованиях визуальным определением высоты накопившихся отходов и занятой ими территории. Отметим, что наши данные иногда не совпадали со сведениями регистрационных карт; -не всегда достоверно устанавливается наличие карьера в основании. Это относится, главным образом, к полигонам с продолжительным сроком эксплуатации, для которых не разрабатывался проект на строительство и не сохранились 120 документы на отвод земли. Этот критерий имеет значение при установлении истинного расстояния уровня залегания подземных вод от основания отходов (а не от поверхности земли за пределами карьера) и при определении фактического объема накопившихся отходов на полигоне. Наличие карьеров в основании полигонов в некоторых случаях устанавливалось нами в результате изучения материалов территориальных геологических фондов по карьерам, оставшимся после выработки месторождений полезных ископаемых (в основном это месторождения строительных материалов – песков, суглинков, торфов, песчано-гравийных смесей) или по старым топографическим картам -отсутствие в документах на строительство полигона акта выполнения скрытых работ (в частности, это касается настила противофильтрационного экрана) иногда заставляет сомневаться в выполнении этого вида работ в полном объеме или соответствующего качества; -как правило, при расширении территории под складирование отходов, т.е. при строительстве новой карты рядом с заполненной (исчерпавшей резерв вместимости) картой владельцы полигонов оформляют и регистрируют новые карты как новые полигоны, не учитывая при этом ни сроки эксплуатации, ни площади, ни объемы ранее накопившихся отходов, ни отсутствия противофильтрационного экрана на старых картах, тем самым искажая характеристики и параметры полигона в целом, а следовательно и степень риска воздействия его на природные среды. Сеть наблюдательных скважин при этом остается прежней, не затрагивающей возможное загрязнение подземных вод от эксплуатации новой карты с отходами. Поэтому наряду с учетом данных по реестровым картам 2007 -2010 гг. проводились натурные исследования полигонов в 2009-2010 гг., а также использовался архивный материал по инвентаризациям полигонов, которые осуществлялись Минжилкомхозом в 1989 г., ИГНАН Беларуси в 1992 г., РУП 121 «Бел НИЦ «Экология» в 1995 г., данные реестровых карт 20032004 гг., а также результаты экологических обследований полигонов, проводившихся РУП «Бел НИЦ «Экология» в разные годы. - один из главных прямых критериев, который лег в основу ранжирования полигонов по загрязнению подземных вод, во многом зависит от корректности разбивки мониторинговой сети и в первую очередь – от расположения наблюдательных скважин, по отношению к загрязненному подземному потоку и удаленности скважин от полигона. Иногда наблюдательные скважины расположены либо в стороне от основного направления подземного потока, либо слишком удалены от полигона. В этих случаях учитываемая величина загрязнения подземных вод по скважине не соответствует возможной и занижена по истинной максимальной по полигону отношению к другим полигонам, где скважины расположены более или менее корректно. И в целом по группе, в которую входит данный полигон, эта величина занижает суммарный средний индекс загрязнения подземных вод. Отмеченные выше недостаточно достоверные сведения составляют не более 10-15 % от объема информации, используемой в процессе исследований, и существенно не повлияет на достоверность выводов. Исходя из вышеизложенного предлагается при ранжировании полигонов ТКО по степени опасности воздействия на природные среды использовать, главным образом, прямые критерии, основанные на количественной оценке экологических рисков, рассчитанных в долях ПДК или ОДК (для подземных вод и почв), а также некоторые косвенные критерии. Так, воздействие на подземные воды (прямой критерий) в значительной степени зависит от типа геологической среды (наличия водоупора, глубины залегания подземных вод и пр.) и наличия природоохранных сооружений 122 (противофильтрационного экрана), в меньшей степени - от состава отходов (количества экологоопасных отходов), срока эксплуатации полигона и условий размещения полигона (карьер или нет). Воздействие полигона на почвы по-видимому, зависит от срока его эксплуатации, от ландшафтно - геологической приуроченности, соблюдения гигиенических и технологических условий эксплуатации полигона и пр.. Для определения влияния полигона на атмосферный воздух в связи с отсутствием статистической базы по требуемым нормативами показателям задействованы такие критерии как площадь, занятая отходами, объем накопившихся отходов, количество поступающих отходов в год и срок эксплуатации полигона. Хотя нельзя исключить влияния на загрязнение атмосферного воздуха количества захораниваемых экологоопасных отходов, в том числе огнеопасных. По значимости первое место занимает критерий воздействия на подземные воды. Этот критерий является ведущим в силу того, что имеется достаточный фактический материал по мониторингу подземных вод, разработана нормативная база по методикам отбора проб, выполнению аналитических работ, установлены ПДК для определяемых показателей (загрязняющих веществ). Изучено влияние косвенных критериев на степень загрязнения подземных вод, что в свою очередь позволяет прогнозировать загрязнение подземных вод на полигонах, где отсутствует их мониторинг, величина которого определяется суммарным коэффициентом загрязнения. Максимальные загрязнения подземных вод на конкретных полигонах превышают минимальные в десятки раз, т.е. на порядок. Загрязнение почв также определяется суммарным коэффициентом загрязнения, рассчитанным по отношению к ПДК и ОДК. Загрязнение почв от полигонов по сравнению с загрязнением подземных вод можно считать незначительным и 123 малоконтрастным – максимальные значения суммарного загрязнения почв в 5-6 раз превышают минимальные значения. Как показали исследования, полигоны существенно загрязняют атмосферный воздух, но в отличие от подземных вод мониторинг выделяющегося на полигонах биогаза не ведется. Предложены только показатели для наблюдений, но методики замеров этих показателей не отработаны и не установлены ПДК или ОБУВ для загрязняющих веществ применительно к полигонам ТКО. Поэтому при определении количественного загрязнения атмосферного воздуха использовалась методика МГЭИК, предложенная для подсчета эмиссий парниковых газов на полигонах. При этом априори предполагается, что входящие в состав биогаза токсичные соединения, по количеству, выделяются пропорционально эмиссии парниковых газов. Не имея возможности определить индекс загрязнения атмосферного воздуха на полигонах по установленным показателям, предлагается при определении опасности полигона ввести поправочные коэффициенты, учитывающие объемы накопившихся отходов (косвенный критерий), которые лежат в основе подсчета эмиссий биогаза. Полигоны по объемам накопившихся отходов объединены в 4 группы (см. раздел 1.3 настоящего отчета), каждая из которых может соответствовать коэффициенту от 1,4 до 1,1. Со временем, когда будут установлены ПДК и ОДК для показателей атмосферного воздуха на полигонах ТКО и разработаны методики их определения, появится возможность определения индекса загрязнения атмосферного воздуха на полигонах. Из косвенных критериев необходимых при ранжировании полигонов следует учитывать также количество захораниваемых на полигонах экологоопасных отходов путем введения соответствующих коэффициентов. Тем более, что между уровнем загрязнения подземных вод и количеством захораниваемых экологоопасных отходов на полигонах 124 наблюдается хотя и слабая но корреляционная связь: коэффициенты корреляции по группам полигонов составляют 0,23-0,25. По этому критерию полигоны объединены в 3 группы: с количеством экологоопасных отходов более 10% от общего объема захораниваемых отходов, с количеством от 5 до 10%, и с количеством менее 5%. Поправочные коэффициенты для этих групп приняты соответственно 1.3,1.2 и 1.1. Один из важнейших косвенных критериев – наличие или отсутствие противофильтрационного экрана в основании полигона учитывается автоматически при отнесении полигона к определенной группе по степени воздействия на подземные воды. Этот критерий влияет непосредственно на индекс загрязнения подземных вод. Таким образом, ранг или категория опасности полигона определяется на основании совокупности индексов загрязнения подземных вод и почв (прямые критерии), а также путем ввода коэффициентов, учитывающих объемы накопившихся отходов и ежегодное количество захораниваемых экологоопасных отходов (косвенные критерии). При определении категории опасности полигона по совокупному загрязнению природных сред мы сознательно ушли от бальной системы, иногда применяемой при оценке экологических рисков в смежных сферах исследований, во избежание привноса в эту оценку субъективных мнений экспертов. Параметры, по которым проведено ранжирование полигонов, достаточно объективны и доступны, т.к. они включают первичные характеристики законодательно установленных показателей загрязнения. Ранжирование полигонов ТКО Минской области и результаты количественной оценки экологических рисков приведены в таблице 22. 125 Группа Таблица 22 – Ранжирование полигонов по степени опасности на основании количественной оценки экологических рисков Полигоны г. Борисов II г. Вилейка г. Крупки г. Молодечно К.п. Нарочь г. Несвиж г. Слуцк г. Солигорск г. Червень Средние значения III г. Березино г. Дзержинск (н) г. Любань г.п. Свирь г.п. Смиловичи г. Марьина Горка г.п. Дружный г.п. Уречье Средние значения IV г. Копыль г. Кривичи г. Мядель г. Смолевичи г. Старые дороги г. Столбцы г. Узда I Средние значения г. Воложин г. Дзержинск (с) г.п. Фаниполь г. Клецк г. Логойск г.п. Плещеницы г. Заславль г. Радошковичи п. Чисть г.п. Городея г. Жодино г.п. Красная Слобода Средние значения Уровень подземных вод Индекс загрязнения подземных вод А Б А+Б 0,4 3,75 1,50 1,0 2,8 3,5 2,75 1,4 3,45 2,5 3,75 93,86 >12,63 42,94 57,74 34,29 >19,28 >19,29 42,53 35,87 33,07 1,61 (9,49) 15,48 4,35 (9,49) 17,98 4,79 2,40 1,17 1,80 1,79 1,67 1,54 1,55 2,46 1,80 0,80 1,10 1,25 1,72 1,20 1,29 98,65 15,03 44,11 59,54 36,08 20,95 20,83 44,08 38,33 34,83 2,41 10,59 16,73 6,07 10,69 19,24 11 5,95 12,7 10,43 (9,49) 9,49 11,80 (7,88) 7,17 5,51 (7,88) 11,78 4,68 7,88 (3,65) (3,65) (3,65) 2,48 4,26 3,60 5,56 5,07 (3,65) 1,50 1,34 7,17 1,31 2,29 1,37 2,28 2,0 1,67 3,01 2,50 1,53 1,56 2,08 2,10 2,08 1,70 2,18 1,65 1,48 1,70 3,26 1,80 1,57 1,61 1,97 11,74 11,78 10,86 14,08 9,88 8,84 8,52 10,38 13,31 6,24 9,89 8,96 8,94 8,56 4,66 5,91 5,08 7,26 8,33 8,66 3,07 2,95 9,14 10,36 3,65 1,93 5,58 1,9 3,17 3 5,3 3,25 3,4 7,8 18 7,4 14,8 5,0 10,6 V 7,25 11 4,5 12,5 18 Индекс загрязнения почв Совоку пный индекс Загрязн ения Коэф. объема накопл ения отходов Количестве нная оценка экологичес ких рисков Кv Коэф. учитыва ющий ко-во экологоо пасных отходов Кэ 1,4 1,2 1,1 1,4 1,2 1,2 1,3 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 1,3 1,1 1,1 1,1 1,1 1,3 1,1 1,2 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,1 1,2 1,1 1,3 1,1 165,73 19,84 53,37 108,36 47,62 27,65 29,79 63,03 59,79 51,05 3,18 13,98 22,08 7,34 15,29 25,40 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,1 1,2 1,1 1,2 1,1 1,2 1,3 1,1 1,1 1,1 1,1 1,3 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,1 1,1 1,1 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,3 1,1 1,1 1,1 1,2 1,1 (А+Б)х Кvх Кэ 15,50 15,55 14,79 21,96 11,95 11,67 10,30 13,70 19,03 8,24 13,86 10,84 10,82 10,36 5,64 7,15 6,15 11,32 10,08 10,48 3,71 4,25 11,06 7,02 ( )-в скобках вписаны средние значения по группе на полигонах, где мониторинг подземных вод не ведется. 126 Как видим, главенствующую роль в загрязнении природной среды играет индекс загрязнения подземных вод, который лег в основу объединения полигонов в группы. Введение поправочных коэффициентов, также как и индекс загрязнения почв существенно не изменили положение полигонов в группах, хотя внутри каждой группы по количественным оценкам экологических рисков увеличилась дифференцированность. И так, на основании количественной оценки экологических рисков по степени опасности воздействия на природную среду, проведено ранжирование полигонов Минской области. Наиболее экологоопасными являются 9 полигонов из 37 изученных, объединенные в I и II группы. Именно эти объекты должны быть приоритетными для включения в территориальные или отраслевые программы природоохранной деятельности, т.к. для минимизации степени загрязнения природной среды в зоне их воздействия требуется проведение инженерных мероприятий, связанных с определенным финансированием. 11 Технические решения и рекомендации по снижению воздействия полигонов ТКО на природную среду 11.1 Нормативные требования, предъявляемые к размещению, проектированию, строительству и эксплуатации полигонов ТКО Управление рисками загрязнения природной среды осуществляется посредством нормативных требований, устанавливающих приемлемые (допустимые) уровни рисков, в рамках которых может осуществляться экономический рост с минимальным ущербом для компонентов природной среды. В целях снижения экологического риска загрязнения окружающей среды полигоны оборудуются природоохранными инженерными сооружениями. Проектирование, строительство и эксплуатация полигонов ТКО регламентируется нормативными документами [65, 66, 75]. Ошибки в проектировании, 127 игнорирование тех или иных норм строительства, а также несоблюдение правил эксплуатации полигона приводят к ухудшению качественных показателей состояния природной среды в зоне его воздействия. На объектах захоронения твердых коммунальных отходов должен предусматриваться комплекс мероприятий по предотвращению загрязнения окружающей среды отходами, продуктами их взаимодействия или разложения, в период эксплуатации этих объектов и после их вывода из эксплуатации. Площадку объекта захоронения твердых коммунальных отходов следует размещать за пределами зоны санитарной охраны источников водоснабжения, а также прибрежных и водоохранных зон поверхностных водоемов, на незатопляемых в паводки территориях и согласно ряда других требований. Площадки размещают, как правило, на землях несельскохозяйственного назначения, на участках со слабофильтрующими грунтами (глины, тяжелые суглинки), с залеганием грунтовых вод, с учетом их подъема при эксплуатации, не более одного метра ниже дна карт захоронения отходов. При неблагоприятных гидрогеологических условиях необходимо предусматривать инженерные мероприятия, обеспечивающие требуемое снижение уровня грунтовых вод Проектирование полигонов на выбранном участке необходимо осуществлять на основе инженерно-геологических изысканий, которые должны содержать: -гидрогеологическую характеристику, включающую оценку фильтрационных свойств грунтов основания полигона, описание режима уровня грунтовых вод, области питания, направления и разгрузки грунтового потока, прогноз повышения уровня грунтовых вод в процессе эксплуатации полигона; -гидрогеологическую характеристику, устанавливающую размер водосборной площади, тяготеющей к участку полигона, максимальные расходы дождевых и талых вод; 128 -данные о карьерах строительных материалов, используемых в процессе строительства, эксплуатации и рекультивации полигона. Главное сооружение полигона – участок складирования ТКО. Он занимает основную (до 95 %) площадь полигона в зависимости от объема принимаемых отходов. Для защиты подземных вод от загрязнения в проекте строительства полигона по всей площади участка захоронения отходов предусматривается устройство котлована, емкость которого должна обеспечивать аккумуляцию фильтрата, образующегося в процессе уплотнения отходов, а также выпадающих атмосферных осадков. Кроме того, грунт из котлована используется для промежуточных слоев при складировании отходов. Уровень фильтрата над дном котлована или гидроизоляционным экраном не должен превышать 200 мм. Для слежения за этим уровнем следует предусматривать устройство контрольного колодца. В случае превышения установленного уровня необходимо производить откачку фильтрата из контрольного колодца на карты захоронения отходов. Основание карт складирования отходов располагается на слое связного грунта мощностью не менее 0,5 м с коэффициентом фильтрации не более 10-5 см/с. При этом устройство противофильтрационного экрана не требуется. На более проницаемых грунтах необходимо предусматривать гидроизоляцию дна и откосов карт. Выбор типа экрана производится на основании инженерногеологических изысканий и технико-экономического расчета. Наиболее доступные и чаще других применяемые экраны: - глиняный – толщина глиняного слоя не менее 0,5 м; - пленочный – толщина пленки не менее 2 мм, плотность не менее 0,9 г/см3, растяжение при разрыве не менее 800 %, ширина не менее 6 м; 129 - из геосинтетических материалов, основу которых слагает бентонит – природный минерал. Экраны этого типа имеют разные модификации [28]. Одна из модификаций использована на полигоне «Тростенецкий». Защитными противофильтрационными материалами выстилаются основания и стенки котлованов (или карьеров, если полигоны обустроены в карьерах). Для укрепления откосов и основания полигона (особенно на песчаных грунтах) применяется геотекстильное полотно, плотность которого для днища – не менее 1200 г/м2, для боковой поверхности – не менее 800 г/м2, ширина – не менее 6 м. При необходимости размещения участка складирования отходов на территории с высоким стоянием уровня грунтовых вод (менее одного метра от дна карты) следует предусматривать устройство дренажа с отводом воды, в зависимости от размеров водопритока в контрольно-регулирующие пруды или дренажные колодцы. Из прудов и колодцев дренажные воды могут быть направлены на испарение на карты захоронения отходов, что обеспечивает бессточную эксплуатацию полигона. Вместо дренажа допускается устройство с трех сторон по внешнему контуру полигона противофильтрационной диафрагмы из глинистых грунтов, толщиной не менее 0,5 м, для изоляции зоны питания грунтового потока. При этом должно быть обеспечено необходимое снижение уровня грунтовых вод, что обосновывается соответствующими гидрогеологическими расчетами. Для предотвращения загрязнения подземных и поверхностных вод осуществляется система дренажа: устройство водоотводных канав для перехвата дождевых и паводковых вод по границе участка – с целью защиты объектов захоронения твердых коммунальных отходов от стоков поверхностных вод с вышерасположенных земельных массивов. 130 С целью предотвращения растекания фильтрата по периметру полигона устраивается земляной вал высотой 2 м. Валы защищают также от загрязнения почвы близлежащих территорий временными потоками от полигона, несущими растворенные поллютанты, содержащиеся в фильтрате. Территория полигона по периметру должна иметь ограждение, препятствующее проникновению на его территорию посторонних лиц и животных. В качестве ограждения допускается использовать осушительные или водообводные канавы глубиной не менее 2 метров, земляные валы, высотой не менее 3 метров, металлические ограждения, а также живую изгородь из 3 рядов колючего кустарника (боярышник, айва и др.). На выезде с территории полигона следует предусматривать устройство железобетонной ванны для дезинфекции колес мусоровозов. Ванна заполняется раствором дезинфицирующих средств, из числа разрешённых к применению Министерством здравоохранения Республики Беларусь. Предъявляются определенные требования к технологии складирования отходов на рабочей карте: - отходы уплотняются бульдозерами и каждый уплотненный слой отходов высотой 2 – 2,5 м изолируется слоем грунта 0,15 – 0,25 м; - промежуточная и окончательная изоляция уплотненного слоя отходов осуществляется грунтом; - в зимний период допускается применять для изоляции снег. Для задержания легких фракций отходов, как можно ближе к месту разгрузки и складирования отходов, и перпендикулярно направлению господствующих ветров должны устанавливаться переносные сетчатые ограждения (щиты) высотой 4 - 4,5 м и шириной 1 - 1,5 м. Рамы щитов выполняются из легких металлических профилей и обтягиваются металлической сеткой с ячейками размерами 40 - 50 мм. Последний слой отходов перед закрытием объекта захоронения твердых коммунальных отходов перекрывается 131 наружным изолирующим слоем грунта. Окончательная планировка верхнего наружного слоя грунта должна выполняться с уклоном от центра к краям полигона, с целью исключения возможного скопления атмосферных осадков на его поверхности. Для предотвращения эрозии и оползневых явлений наружные откосы насыпи отходов должны иметь уклон 1:4 и быть укреплены посевом трав по слою растительного грунта, толщиной не менее 0,25 м. Во избежание возгорания отходов летом в пожароопасные периоды необходимо осуществлять увлажнение отходов. Расход воды на полив принимается из расчета 10 л на 1 куб. м отходов. Полигоны должны быть обеспечены средствами для увлажнения отходов. Для увлажнения отходов может быть использован фильтрат или фильтратные воды. Запрещается сжигание отходов на объектах захоронения коммунальных отходов, так как при сжигании выделение токсичных газов из отходов увеличивается в несколько десятков раз. Согласно [64], санитарно-защитная зона для полигонов твердых коммунальных отходов установлена 1000 м. Не менее 40 % территорий санитарно-защитных зон по периметру полигонов должно быть занято зелеными насаждениями. Для полигонов средней и большой мощности разрабатывается специальный проект локального мониторинга окружающей среды, включающий организацию наблюдений за состоянием подземных вод в зоне возможного неблагоприятного влияния полигона, а также земель (почвы), находящихся в пределах санитарно-защитной зоны полигона, согласно [55]. Правила размещения пунктов наблюдений за состоянием подземных вод для проведения локального мониторинга окружающей среды определены ТКП 17.06-01-2007 [74]. 132 Параллельно с подземными водами, осуществляется отбор проб поверхностных вод из дренажных и водоотводных канав и поверхностных водотоков, находящихся в пределах санитарнозащитной зоны полигона [55]. Система локального мониторинга окружающей среды на полигонах большой и средней мощности должна включать постоянное наблюдение за состоянием земель (почвы) в санитарно-защитной зоне полигона согласно [34] и [66]. При проектировании и строительстве полигонов большой мощности необходимо предусматривать устройство систем сбора свалочного газа для использования его в дальнейшем, как правило, в энергетических целях [55]. 11. 2 Рекомендации по снижению негативного воздействия полигонов на компоненты природной среды Нормативными документами природоохранные сооружения предусмотрены для вновь строящихся и действующих полигонов ТКО. В этой связи следует отметить, что в Минской области некоторые полигоны ТКО функционируют более 25-30 лет, и их заложение осуществлялось без предварительных инженерно-геологических изысканий и без разработки проектов на их строительство, т. е. полигоны создавались без соблюдения каких-либо правил и норм. Поэтому была велика вероятность несоответствия их современным экологическим требованиям и повышенных экологических рисков в зонах их воздействия, что подтвердилось проведенными экологическими исследованиями, в том числе данными мониторинга природных сред вблизи полигонов. Из 37 действующих полигонов Минской области 9 полигонов размещаются на площадках с весьма неблагоприятными геолого-гидрогеологическими (инженерногеологическими) условиями при отсутствии должных природоохранных сооружений (полигоны I и II групп). Это явилось причиной значительного загрязнения подземных вод в зоне их влияния. 133 Практика свидетельствует [27, 37], что даже на новых полигонах невозможно гарантировать надежность работы инженерных природоохранных сооружений полигона в течение всего периода полной деструкции ТКО. Даже самая качественная система искусственной противофильтрационной защиты полигона в конечном счете перестанет выполнять свои природоохранные функции из-за естественных процессов старения. От загрязнения подземных вод Причиной загрязнения подземных вод, могут быть отсутствие экрана, нарушение герметичности экрана в основании полигона, неблагоприятные инженерногеологические условия (легко проницаемые грунты, небольшая мощность зоны аэрации и др.). На действующих полигонах эти причины неустранимы. К сожалению современными нормативными документами практически не регламентируется качество противофильтрационных экранов. Также не дооценивается роль грунта, лежащего в основании полигона, который можно рассматривать как геохимический барьер, препятствующий проникновению фильтрата после выхода из строя искусственного противофильтрационного экрана. Поэтому для снижения экологической нагрузки полигонов на окружающую среду основными мероприятиями при их строительстве следует признать выбор места размещения полигона с благоприятными геолого-гидрогеологическими условиями и обоснованный выбор системы противофильтрационной защиты. В то же время с помощью дополнительных мер, возможно частичное снижение негативного воздействия на окружающую среду действующих полигонов. В рамках проведения работы рассмотрены возможности применения наиболее доступных природоохранных сооружений и методов, проведения мероприятий по минимизации загрязнения окружающей среды с учетом природных условий 134 площадок, обустроенности, эксплуатационных возможностей и экологического состояния конкретных полигонов ТКО Минской области. * Противофильтрационный экран должен обеспечить достаточно безопасное захоронение отходов за счет физической их изоляции от подстилающих грунтов. Он должен быть выполнен из материала инертного или устойчивого по отношению к агрессивному воздействию химически активных и токсичных веществ; быть достаточно долговечен и полностью исключить фильтрацию и диффузию складируемых отходов и их химических составляющих. Кроме традиционно используемых экранов (глиняного, пленочного) существуют новые технологии изоляции отходов от окружающей среды и новые материалы. Один из способов основан на кольматации пор и фильтрационных каналов грунта. Кольматация производится с помощью смеси высокодисперсных компонентов, полученных в полупроводниковом производстве. Материал имеет вид пасты с влажностью 55-65 % и коэффициентом фильтрации (0,5-0,6)*1010 см/с. При определенном соотношении компонентов противофильтрационного материала образуются комплексные химические соединения типа силикатов и кремний-фторидов, которые практически нерастворимы в воде и химически инертны. Этот способ изоляции предлагает Гиредмет (Москва). Второй нетрадиционный способ – использовать в качестве противофильтрационного экрана отходы производства в виде отвального фосфогипса – дигидрата с добавками кальцийсодержащих соединений. В качестве кальцийсодержащей добавки предлагается строительная, гидратная порошкообразная известь (известь-пушонка) в количестве 6-8 % от массы фосфогипса (по сухому веществу) [59]. Механизм взаимодействия извести и фосфогипса состоит в уплотнении агрегатов фосфогипса под действием внутриагрегатного кристаллизационного давления 135 образующихся кристаллов двуводного гипса дигидрата, которыми зарастают поры и цементируются уже имеющиеся в фосфогипсе агрегаты гипса дигидрата. Помимо этого, в щелочной среде, образуемой добавками извести, происходит дополнительное уплотнение фосфогипса. Наличие в компонентном составе фосфогипса фтористоводной и фосфорной кислот обеспечивает образование в поровом пространстве нерастворимых стойких соединений типа фтористого кальция и малорастворимых фосфатов повышенной прочности, трещино- и морозостойкости. * Для снижения интенсивности загрязнения подземных вод на действующих полигонах существует несколько технических способов. Наиболее приемлемы три: изоляция кровли отходов, изоляция грунтов по контуру, устройство противофильтрационной диофрагмы. Изоляция кровли отходов непроницаемыми материалами способствует снижению инфильтрации атмосферных осадков и образованию фильтрата. Наиболее целесообразно применение многослойных, консервирующих экранов, включающих прослои грунта, дренажный слой, синтетическую пленку, почвенный слой, на котором производится высадка растительности. Для одного из полигонов Подмосковья рекомендовано [25] защитное поверхностное покрытие, состоящее из подстилающего слоя песка (30 см), слабопроницаемого покрытия с коэффициентом фильтрации 10-3 см/с (супесь, пропитанный битумом песок) и растительного плодородного слоя почвы (30 см). Общая толщина покрытия 90 см. Строительство покровного экрана на всей поверхности отходов оправдано и необходимо при закрытии полигона, а на действующем полигоне по-видимому, целесообразно поэтапное применение покровного экрана по мере последовательного заполнения участков полигона отходами на заданную высоту. Для этого выгрузку отходов производить системно, начиная с 136 ближайших или дальних от въезда площадок в зависимости от метода складирования – сталкивания или надвига. Метод изоляции грунтов по контуру [62] заключается в создании по контуру полигона водоупорной стенки. По периметру участка складирования отрывается траншея шириной до 1 м и 2-3 м глубиной до водоупора, заглубляется на 0,3 м в этот водоупор. Траншея заполняется водоупорным материалом (глиной), который утрамбовывается. Устройство противофильтрационной диафрагмы из глинистых грунтов по периметру полигона для изоляции зоны питания грунтового потока. Это своеобразная отмостка, которая делается по периметру зданий. Применение способа изоляции кровли отходов естественно при закрытии полигона. Мероприятия по изоляции грунтов по контуру и устройство диафрагмы целесообразно осуществлять при продлении срока эксплуатации полигона. * Снижение вывоза на полигон эколого-опасных отходов (3 и особенно 2 класса опасности). При этом следует обратить внимание на то, что при удалении из отходов наименее экологоопасных фракций, какими являются вторичные ресурсы (текстиль, макулатура, стеклобой, полимеры, металлы и т.д.) повышается опасность балласта, в котором остаются отходы лаков, красок, средств бытовой химии, пришедшие в негодность лекарства и пр. * Увеличение высоты полигона установлено [3], что при послойном уплотнения ТБО и норме атмосферных осадков до 1000 мм / г появление фильтрата возможно лишь при высоте полигона менее 10 м, так как проникновение воды через большую толщину уплотненных отходов незначительно. При соблюдении послойной изоляции и уплотнении ТБО основания полигона достигают 1 – 8 % осадков, выпадающих на его поверхность. В одном кубометре отходов плотностью 700 кг / м3 может содержаться до 0,33 м3 фильтрата. При проектировании полигонов ТКО в большинстве случаев применяется значение 137 плотности 0,8 т / м3 . В естественных условиях массива, по экспериментальным данным, достигается плотность 1 т /м3 [37]. Следовательно, увеличение высоты полигона, при которой повышается плотность отходов, уменьшается их пористость и проницаемость, способствует сокращению объема образования фильтрата при соблюдении технологии складирования. * Брикетирование (тюкование) отходов. При брикетировании коммунальные отходы, как правило, уплотняются примерно в 6-6,5 раз: от 130-150 кг / м3 до 800-850 кг / м3. Как правило, максимальный объем брикета (блока, кипы) составляет 1,1 м × 0,75 м × 1,5 м = 1,24 м3 /шт. Увеличенная плотность отходов снижает проникновение через их массу атмосферных осадков и образованию фильтратных вод, загрязняющих подземные воды. Исключение разноса ветром по полигону легких фракций ТБО (пленка, бумага), снижается «привлекательность» мусора для птиц – переносчиков болезнетворной микрофлоры снижает проникновение через их массу атмосферных выбросов. Одним из способов уменьшения объема фильтрационных вод является их рециркуляция, т.е. использование собранного фильтрата для орошения рабочего тела полигона. Этот метод целесообразно применять только в маловодные сезоны года для увеличения влажности отходов и стимулирования биохимических процессов. * Послойная отсыпка отходов через 1,8-2,1 м изолирующими слоями (0,25 м), в качестве которых могут использоваться местный грунт или инертные однородные отходы; Промежуточная изоляция предотвращает или понижает органолептические, общесанитарные и миграционно – воздушные показатели вредности поступления вредных веществ с поверхности отходов в атмосферу с пылью, испарениями, газами. Естественные минеральные грунты вместе с разложившимися отходами образуют относительно стабильный субстрат, обладающий сорбционными свойствами и способностью к обмену ионов, что приводит к очистке 138 образующегося фильтрата от минеральных загрязнений. После отсыпки изолирующего слоя должно проводиться уплотнение его вместе со слоем отходов. * Обвалование. Земляной вал препятствует растеканию фильтрата и ливневки за пределы полигона, где отсутствует противофильтрационный экран. При отсутствии на площадке малопроницаемых грунтов в зоне аэрации есть риск загрязнения подземных вод. При эксплуатации полигона необходимо следить за тем, чтобы вал не засыпался отходами. От загрязнения поверхностных вод * При подтоплении участка необходимо создать дренажную систему, которая смогла бы обеспечить отвод паводковых и болотных вод за пределы полигона и прилегающих земель, и тем самым снизить уровень воды в траншее и вокруг полигона. По водоотводной канаве поверхностные воды, питающие грунтовые воды, должны самотеком отводиться в пониженные части рельефа за пределы прилегающих земель. * Земляной вал, кольцевая канава и водоотводной канал препятствуют загрязнению поверхностных водоемов и водотоков, а также почв вокруг полигона. * При строительстве полигонов производится подсыпка основания грунтом для поднятия его на уровень, превышающий 1 м над уровнем грунтовых вод. * Сбор фильтрата, подача его на очистные сооружения или на карты с отходами для испарения. От загрязнения почв Основными путями загрязнения почв в зоне влияния полигонов являются: -разброс легких фракций отходов, разносимых ветром или попадание их на землю в результате небрежности выгрузки и т.п.; -паводковые временные водные потоки, загрязненные фильтратом; 139 -выбросы вредных веществ, выделяющиеся при горении отходов и оседающие на почвы. Технические решения: * установка ограды или переносных сетчатых щитов в зависимости от направления ветра; * высадка зеленых насаждений вокруг полигона (деревья, кустарники); * кольцевые канавы по периметру полигона, водоотводящие канавы; * периодическое смачивание отходов; * послойная отсыпка отходов изолирующими слоями. Очистка фильтрата, являющегося постоянным источником загрязнения подземных и поверхностных вод, почв и подстилающих грунтов, - весьма дорогостоящее мероприятие. Анализ технико-экономических показателей свидетельствует об их широком диапазоне: удельные капитальные вложения составляют от 1,6 до 10,9 тыс. дол. США на 1 м3 суточной производительности, энергоемкость – от 15 до 150 кВт-ч/м3, себестоимость очистки – от 0,7 до 9,1 дол. США/м3, в зависимости от принятой технологии и условий выпуска очищенных сточных вод [67]. Анализ развития методов и технологий очистки фильтрационных вод показывает, что технологические схемы основываются на применении преимущественно методов биохимической деструкции органических веществ в сочетании с физико-химическими процессами: коагуляции-флотации, жидкофазного окисления, фильтрации, ультрафильтрации, адсорбции, обратного осмоса, концентрированного выпаривания в различных комбинациях. В мире применяется множество различных способов очистки фильтрата [7, 8, 77 и др.], наиболее доступные из них предусмотрены нормативными документами [75]. 140 От загрязнения воздуха Конструктивных способов решения проблемы снижения эмиссий полигонного биогаза несколько. Один из них – высокотемпературное сжигание отходов. Имеющийся опыт [19, 31 и др.] показывает, что при этом можно заметно уменьшить содержание вредных компонентов в дыме. Однако это существенно повышает энергоемкость процесса, увеличивает затраты и создает определенные трудности с оборудованием. Другое направление заключается в обезвреживании биогаза полигонов путем его добычи и хозяйственного использования [1, 9, 40, 43, 68, 72, 81 и др]. Из пробуренной на полигоне скважины биогаз можно откачивать компрессором и собирать в сепаратор для газа и воды, а затем подавать в газгольдер для хранения. Без предварительной очистки газ можно использовать как топливо для печи с водогрейным котлом или моторагенератора, а после соответствующей очистки и сепарации на фильтрах, компоненты биогаза пригодны в качестве автомобильного топлива. Целесообразным является создание особых полигонов, специально оборудованных для рентабельного получения биогаза. В отличии от обычной свалки, где биогаз образуется стихийно, в таком крупнейшем искусственном ферментере этим процессом можно будет управлять, что позволит добиться быстрого и полного превращения бытовых отходов в биогаз. Для снижения экологической и пожарной опасности полигонов применяются: - способ аэрации свалочного тела [17], при котором с помощью системы труб в массу отходов поступает воздух, тем самым стимулируется аэробная ферментация отходов и подавляется анаэробная. В результате через 6-8 месяцев температура свалочного тела снижается до 30оС, а эмиссия CH4 практически прекращается; - сооружение системы сбора биогаза с пассивной дегазацией [46]. Биогаз собирается с помощью пластового дренажа в 141 газопровод и за счет само тяги выбрасывается в атмосферу через трубы высотой до 20 м. Для борьбы с токсичными газами необходимо не допускать самовозгорания, а тем более сжигания отходов на полигонах. *Для предотвращения возгорания отходов предусматриваются противопожарные резервуары с водой, если не имеется поблизости естественного водоема, из которых подается вода для полива отходов. С этой же целью можно использовать фильтрат, тем самым, экономя средства на очистку сточных вод. * Брикетирование. Основные его достоинства: уплотненные ТКО дают меньшее количество не только фильтрата, но и газовых выбросов, устраняется благоприятная среда для размножения мух, грызунов, увеличивается срок эксплуатации полигона, для персонала работа с уплотненными отходами носит более эстетический характер. Загрязняющие вещества, содержащиеся в газовых и фильтратных выделениях, мигрируя в окружающую среду через почвы, поверхностные и подземные воды, воздух, усваиваются растениями и, поступая в пищевые цепи наряду с водой и воздухом, переходят в пищу животных и человека. Данные процессы интенсивно протекают в пределах санитарнозащитных зон (CЗЗ) полигонов. Поэтому крайне важно максимально ограничить на территории СЗЗ хозяйственную деятельность, такую как пастбища, использование земель для выращивания сельскохозяйственных культур, и тем более для строительства жилых помещений. Для ликвидации полигонов ТКО, особенно близко расположенных к населенным пунктам, на которых спонтанно могут возникать пожары, взрывы свалочного газа, отравляющие почвы и грунтовые воды существует оптимальная, недорогая и мобильная технология уничтожения отходов. Ее суть заключается в использовании пирогенизации [33] – явления, при котором отходы нагреваются до высоких температур без 142 доступа воздуха. Таким образом, они не воспламеняются, а как бы тлеют, что исключает образование ядовитых веществ с последующим их выбросом в атмосферу. Процесс основан на естественном разложении материалов, а выделяющийся газ перерабатывается в электроэнергию. В результате объем полигонного тела уменьшается многократно. После восстановления территории полигона – уборки остатков (обожженное стекло и металлы) и покрытия плодородным слоем, ее можно вернуть в сельскохозяйственный оборот. 143 Список использованных источников 1. Адамович А.Б., Адамович Б.А., Васильев Ю.Б., Вестняк А.В., Вестняк В.А., Лысенко Г.П. Новые технологии утилизации свалочного газа. // Твердые бытовые отходы, №1, 2008 г., с. 29-35. 2. Белоусова А.П., Гавич И.К., Лисенков А.Б., Попов Е.В. Экологическая гидрогеология. М. ИЦК «Академкнига», 2006 г., 407 с. 3. Беляева Ю.Л., Беляков Д.В. Геологические процессы на полигонах. Образование фильтрата. // Твердые бытовые отходы, № 6, 2009 г., с. 32-33. 4. Бочевер Ф.М., Лапшин Н.Н., Орадовская А.Е. Защита подземных вод от загрязнения.- М.: Недра, 1979 г. -245 с. 5. Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Жилинская Я.Т. Процессы, протекающие на полигонах ТБО. // Твердые бытовые отходы, № 1. 2008 г. с. 14-19. 6. Волынкина Е.П. Свалочный метан с американских полигонов: извлечение и использование. // Твердые бытовые отходы, № 4, 2010 г. с. 66-70 7. Воронкова Т.В. Схема мероприятий по снижению эмиссии загрязняющих веществ при захоронении твердых бытовых отходов. // Материалы 3-го международного конгресса по управлению с отходами и природными технологиями. Вейст-Тэк, М., 2003 г., с. 263264. 8. Вострецов С.П. Способ сбора и отвода фильтрата на полигоне ТБО с предочисткой фильтрата. // Материалы 3-го международного конгресса по управлению с отходами и природными технологиями. Вейст-Тэк, М., 2003 г., с. 260-262. 9. Вредные химические вещества. Справочник. / Изд. Химия, Ленинград, 1989 г. 592 с. 10. Временная методика. Определение размера экономического ущерба причиненного загрязнением, деградацией и нарушением земель. (Методика 0212.4.-97). // Сборник нормативных документов по вопросам охраны окружающей среды. № 19. 11. Геология Беларуси: монография // под ред. А.С. Махнача, Р.Г. Гарецкого, А.В. Матвеева – М.: Институт геологических наук НАН Беларуси, 2001. – 815 с. ISBN 985-6117-56-9. 144 12. Гигиенические нормативы 2.1.5.10-20-2003 Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. 13. Гигиенические нормативы 2.1.5.10-21-2003 г. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно – бытового водопользования. 14. Гигиеническая оценка почвы населенных мест. Инструкция 2.17.1112-5-2004 15. Гигиенические нормативы 2.1.7.12-1-2004 г. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) химических веществ в почвах. 16. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: // Справочные материалы / Под ред. Т.В. Гусевой. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. – 191 с. 17. Гонопольский А.М., Федоров Л.Г., Мурашов В.Е. Аэрация свалочного тела полигона ТБО. // Экология и промышленность России, № 2, 2003 г., с. 21-22. 18. Гонопольский А.М., Мурашов В.Е., Кожевникова Л.М., Самарь О.Б. Полигонные грунты: пути реабилитации. // Твердые бытовые отходы, № 4, 2008 г., с. 22-27. 19. Горбатюк О.В., Минько О.И., Лифшиц А.Б., Елютина Н.Ю. Ферментеры геологического масштаба. // Микробиология. Охрана природы, с. 71-79. 20. Гуман О.М. Эколого-геологические условия полигонов твердых бытовых отходов среднего Урала. Режим доступа // http://dibase.ru/article/09022009 gumanom/8 21. Гринин А.С., Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы. Хранение, утилизация, переработка – М, 2002 г., 336 с. 22. Гурвич В.И., Лифшиц А. Б. Добыча и утилизация свалочного газа (СГ) самостоятельная отрасль мировой индустрии. // Экологические системы, № 9, 2006 г. 23. Гурвич В.И., Лифшиц А.Б. Свалочный газ: перспективы добычи и утилизации. // Твердые бытовые отходы, № 8, 2006 г., с. 4-9. 24. Деревяго И.П., Невдах Д.А. Управление экологическими рисками в системе устойчивого природопользования. // Природные ресурсы, № 2 – Мн, 2005 г. с. 65. 145 25. Довгань С.А. Полигоны ТБО: проблемы очистки фильтрата. // Экология и промышленность России, № 4, 2009 г., с. 22-23. 26. Донченко В.К., Скорик Ю.И., Венцюлис Л.С., Оников В.В., Пименов А.Н., Бухтеев Б.М. Факторы риска от полигонов твердых бытовых отходов. // Материалы 3-го международного конгресса по управлению с отходами и природными технологиями. Вейст-Тэк, М., 2003 г., с. 150-151. 27. Ерошина Д.М., Лысухо Н.А., Ракова Ю.С. Об эффективности противофильтрационных экранов на объектах размещения отходов в Беларуси. // Обращение с отходами – проблемы и решения XXI века. Одесса, 2005 г. 28. Ерошина Д.М., Лысухо Н.А. Факторы экологического риска от объектов размещения отходов. // Сахаровские чтения 2007 года: экологические проблемы XXI века. / Мат-лы 7-й международной научной конференции. Мн., 2007 г., с. 204. 29. Ерошина Д.М., Ходин В.В., Зубрицкий В.С., Гримус С.В. Использование результатов гидрохимического мониторинга подземных вод при принятии инженерных решений природоохранного характера. Экологическая и техногенная безопасность. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. // Мат-лы XV Междунар. науч.-техн. конф., г. Харьков, 2007 г., с. 316-322. 30. Ерошина Д.М., Лысухо Н.А. Особенности загрязнения подземных вод в зонах влияния объектов размещения отходов. // Природопользование и окружающая среда, Изд-во РУП «БелНИЦ «Экология», 2008 г., с. 122-131. 31. Ершов Е.Г. Сжигание ТБО как способ предотвращения выбросов свалочного газа. // Материалы 3-го международного конгресса по управлению с отходами и природными технологиями. Вейст-Тэк, М., 2003 г., с. 286. 32. Закон Республики Беларусь от 20 июля 2007 г. №271-3 «Об обращении с отходами». 33. Ималитдинов В.А. Мусор, который испарился. // Твердые бытовые отходы, № 10, 2008 г., с. 32-34. 34. Инструкция о порядке проведения локального мониторинга окружающей среды юридическими лицами, осуществляющими эксплуатацию источников вредного воздействия на окружающую среду. / Утверждена постановлением Министерства природных 146 ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь 1 февраля 2007 г. № 9. 35. Каманина И.С. Состояние почвенного покрова. / И.С. Каманина // Эковестник Дубны.Режим доступа: http // www.ecoloqy.dubna.ru/ecoloqy/soil.html-1994-2004. - Дата доступа 14.11.2009 36. Коротаев В.Н., Слюсарь Н.Н., Висков М.В., Буктеров Е.Ю., Шлее Ю.Н. Интенсивное использование территорий полигонов. // Твердые бытовые отходы, № 9, 2010 г., с. 28-30. 37. Коротаев В.Н., Гагарина М.В., Армишева Г.Т. Выбор площадки для размещения полигона. // Твердые бытовые отходы, №1, 2008 г., с. 2428. 38. Кривоносов С.И., Гладштейн О.И., Доменюк Ю.В. Изоляция источников загрязнения окружающей среды. /Материалы 3-го международного конгресса по управлению с отходами и природными технологиями. Вейст-Тэк, М., 2003 г., с. 153-154. 39. Кроик, А.А. О возможности использования глинистых пород для обезвреживания токсичных промышленных отходов. / Радиоактивные и промышленные отходы. Переработка и обезвреживание. //. Днепропетровск, – 2006 – С. 77-78 40. Кэрол Энн Джиовандо, Кейт Джонс. Использование биогаза мусорных свалок в качестве топлива для выработки электроэнергии. // Мировая электроэнергетика, № 4, 1998 г., с. 39-43. 41. Лысухо Н.А., Ерошина Д.М. Полигоны коммунальных отходов как источники парниковых газов. // Природные ресурсы, № 2, 2003 г., с. 106-110. 42. Лысухо Н.А., Ерошина Д.М., Бойничева Е.В., Кичаева Н.Б. Состав отходов на полигонах твердых коммунальных отходов в Республике Беларусь, // Сахаровские чтения: материалы Х Международной научной конференции 20-21 мая 2010 г., часть 2, с. 128-129. 43. Макарова А.С., Кузнецов Д.О., Егоров А.Ф., Макаров С.В. Идентификация, оценка и управление рисками при обращении с потенциально опасными веществами и материалами. // ВИНИТИ, Экологическая экспертиза, № 3, М., 2001 г.с. 2-108 44. Матвеев Ю.Б. Потенциал снижения эмиссии парниковых газов на полигонах ТБО Украины. Сотрудничество для решения проблемы отходов. / Киев, г. 2006., с. 186-187. 147 45. Мелкумов Ю.А., Грибанова Л.П., Лифшиц А.Б., Корнеев В.Г. Природоохранные аспекты ресурсосберегающих технологий в промышленности, сельском хозяйстве, коммунально-бытовом секторе.// ВИНИТИ, Экспресс-информация, №18, 1999, М., с. 2-7. 46. Мелкумов Ю.А. Управление твердыми бытовыми отходами в Московской области. // Экология и промышленность России, № 4, 1999 г., с. 28-30. 47. Минько О.И., Лифшиц А.Б. Экологические и геохимические характеристики свалок твердых бытовых отходов. // Экологическая химия, № 2, 1992 г., с. 37 - 47. 48. Миронов А.Б., Мелехова Н.И., Володин Н.И. Проблема хранения твердых бытовых отходов. // Экология и промышленность России, № 1, 2002 г., с. 23-24. 49. Морозов В.Н. Реконструкция полигона промышленных отходов. // Экология производства, № 2, 2007 г., с. 69-71. 50. Никаноров А.М., Жулидов А.В. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах. / Ленинград, Гидрометеоиздат, 1991, 312 с. 51. Почвоведение / И.С. Кауричев, Н.П. Панов, Н.Н. Розов и др.; Под ред. И.С. Кауричева. - 4-е изд. Перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989.- 719 с. 52. Пересмотренные руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов по Межправительственной группы экспертов по изменению климата, / МГЭИК, 1996 53. Петухова Н.Н., Феденя В.М., Матвеева В.И. Оценка загрязнения почв в Республики Беларусь тяжелыми металлами, // Природные ресурсы. – Мн. №1 1996 54. Покровский В.А., Фаустов А.С., Лобеева Н.В., Ерина Н.Д., Буравкова А.Г., Шепелева В.В. Оценка последствий загрязнения объектов окружающей среды некоторыми синтетическими поверхностно – активными веществами, // www.vsma.ac.ru/publ/vest/013/21.doc. 55. Положения о порядке проведения в составе национальной системы мониторинга окружающей среды в Республике Беларусь, мониторинга поверхностных вод, подземных вод, атмосферного воздуха, локального мониторинга окружающей среды и использования данных этих мониторингов. / Утверждена постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 28 апреля 2004 г. № 482. 148 56. Программа Минжилкомхоза «Обращение с коммунальными отходами на 2006-2010 годы» 57. Разнощик В.В. Ошибки при проектировании полигонов ТБО, // Твердые бытовые отходы, № 5, 2008г., с. 32-35. 58. Разносщик В.В. Брикетирование отходов: условия целесообразности. // Твердые бытовые отходы, № 2, 2009 г., с. 40-45. 59. Разметаев С.В., Михович А.С. Фосфогипс – как материал для противофильтрационного экрана. Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов, / г. Харьков-Бердянск, 2003 г., с. 752-755. 60. Руководство МГЭИК по эффективной практике при проведении национальных инвентаризаций парниковых газов и оценки неопределенности, / МГЭИК, 2000 61. Сает Ю.Е. Геохимия окружающей среды: монография / Ю.Е. Сает, Е.П. Ревич.–М., 1990. – 336 с. 62. Санитарная очистка и уборка населенных мест. / Справочник. М. Стройиздат, 1990 г., 413с. 63. СанПиН 10-124 РБ 99. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. 64. Санитарные нормы, правила и гигиенические нормативы «Гигиенические требования к организации санитарно-защитных зон предприятий, сооружений и иных объектов, являющимися объектами воздействия на здоровье человека и окружающую среду», Постановление Минздрава Республики Беларусь от 30.09.2009 г. № 78 65. СанПиН 2.1.7.12-42 – 2005 Гигиенические требования к накоплению, транспортированию и захоронению токсичных промышленных отходов. 66. СанПиН 2.1.7.12-9 – 2006 Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых коммунальных отходов. 67. Свердликов А.И., Свердликова А.А. Разработка технологий очистки фильтрационных сточных вод полигонов ТБО. Режим доступа. http://alumni.iatp.org.ua/publications/files/2006051711422371.doc 68. Седогин М.П., Чупшев В.Г. Опыт строительства системы сбора биогаза на полигоне ТБО. // Материалы 3-го международного конгресса по управлению с отходами и природными технологиями. Вейст-Тэк, М., 2003 г., с. 161. 149 69. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. М., 2003 г. - 312 с. 70. Справочник по гидрохимии (под ред. А.М. Никанорова), / Ленинград, гидрометеоиздат, 1989 г. – 508 с. 71. Тагилова О.А. Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов на основе анализа потоков органического углерода. // ВИНИТИ, Экспресс-информация, № 2, 2007, М., с. 29-31. 72. Технология исследования биогазовых месторождений. // ГЕОПОЛИС, научно-исследовательские и внедренческие работы в области экологии, М., 1990 г., с. 3-10. 73. Тихонов М.Н., Цыган В.Н., Паткина Л.А. Металлоаллергены: общая характеристики и оценка неблагоприятного воздействия на здоровье работающих. // ВИНИТИ, Экологическая экспертиза. № 5, М. с. 76153 74. ТКП 17.06-01-2007 (02120) Правила размещения пунктов наблюдений за состоянием подземных вод для проведения локального мониторинга окружающей среды./ Постановление Минприроды от 17 августа 2007 г. № 3-Т. 75. ТКП 17.11-02 – 2009 (02120/02030) Объекты захоронения твердых коммунальных отходов. Правила проектирования и эксплуатации. / Постановление Минжилкоммунхоза и Минприроды от 25 апреля 2009 г. № 20/5-т. 76. Уланова О.В., Сучкова О.В. Разработка средозащитных мероприятий для полигона твердых бытовых отходов г. Иркутска. Сотрудничество для решения проблемы отходов, 2006. с. 153-155. 77. Хангильдин Р.И., Шарафутдинова Г.М. К вопросу об очистке дренажных вод уфимской городской свалки. // Материалы 3-го международного конгресса по управлению с отходами и природными технологиями. Вейст-Тэк, М., 2003 г., с. 167-168. 78. Харо О.Е., Смирнова Н.О., Чевикин А.С. и др. Перспективы разработки отечественных гидроизоляционных рулонных материалов для устройства противофильтрационного защитного экрана полигонов ТБО. // Материалы 3-го международного конгресса по управлению с отходами и природными технологиями. Вейст-Тэк, М., 2003 г., с. 168. 79. Чертес К.Л., Быков Д.Е., Ендураева Н.Н., Тупицына О.В. Рекультивация отработанных карьеров. // Экология и промышленность России, № 11, 2002 г., с. 18-22. 150 80. Шаимова А.М., Насырова Л.А., Ягафарова Г.Г. Повышение экологической безопасности полигонов и свалок твердых бытовых отходов. // Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа. Режим доступа http://sgm_oil.ru/articles/konkurs2/nominatsiay/article (shaimova).pdf. 81. Шершнев Е.С., Ларионов В.Г., Куркин П.Ю. Масштабы, структура и проблемы утилизации городских мусорных свалок. // Экология и промышленность России, № 2, 1999 г., с. 29-32. 82. Derbach H. – Waste Manag. and Res., 1985, vol. 3, p. 149-159. 83. http://water-health.org.ua/ (Органические вещества в водных системах: фенол, углеводороды-нефтепродукты) 84. http:// ecopromject.by МОО «Экопроект партнерство» 151 Научное издание Экологические аспекты захоронения твердых коммунальных отходов на полигонах (за 2010 год) РУП «Бел НИЦ Экология», 2010. – 153 стр., ил. Ответственный за выпуск: А.В. Яковенко Компьютерная верстка: М.М. Петрикевич Подписано в печать 20.10.2010. Формат 60х84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Ризографическая. Усл. печ. л. 8,86. Уч.-изд. л. 4,46. Тираж 100 экз. Заказ 180. _____________________________________________________ Издатель и полиграфическое исполнение РУП «Бел НИЦ «Экология» ЛИ № 02330/0630718 от 11.10.2010 220095 г. Минск, ул. Г. Якубова, 76, комн. 1 152
![Доклад конфер Пенза.[1]](http://s1.studylib.ru/store/data/002128851_1-0fe22a58e034f0d2ce999c8d50a20918-300x300.png)
