Воздействие свалок на геологическую среду
Исследования отечественных и зарубежных ученых показали, что основным фактором опасности воздействия полигонов ТБО на геологическую среду является распространение водоносного техногенного горизонта (фильтрата), образующегося при взаимодействии ТБО с инфильтрующимися атмосферными осадками и представленного сильно загрязненными водами. Фильтрат через почву и зону аэрации может попадать в горизонт грунтовых вод.
В толще отходов присутствуют разнообразные растворимые или диспергированные в воде неорганические, органические и биологически-активные компоненты. По данным Л. С. Скворцова и др. (1998), фильтрат остается токсичным даже после 4-кратного (а по некоторым данным и 100-кратного) разбавления. При площади полигона 100 га и ежегодной норме осадков 30 см средний объем стока составляет 800 м в сутки (около 30 м /ч).
Для свалок в целом характерен натриево-хлоридный и натриево-гидрокарбонатный состав техногенных вод, высокое содержание аммония, преобладание аммонийного азота над нитратным, высокое содержание органического вещества, наличие железа и других металлов. Возможно также наличие диоксинов и фуранов.
На примерах полигонов ТБО Московского региона показано, что минерализация фильтрата изменяется в широких пределах — от 1,5 до 63 г/л, рН близок к нейтральному. Фильтрат обогащен тяжелыми металлами (барий, хром, медь, железо, никель, свинец, титан, марганец), концентрации которых часто многократно превышают ПДК. В высоких концентрациях присутствуют также фосфор и бор.
Установлено, что каждая тонна ТБО содержит около 80 кг водорастворимых веществ. Вымываемая из бытовых отходов жидкость имеет БПК (биохимическое потребление кислорода), превышающее 20000 мг/л. В сточных водах городов БПК составляет от 200 до 3000 мг/л (Экология и 2002). По санитарно-гигиеническим нормам для источников хозяйственно-питьевого водопользования БПК не должно превышать 3 мг/л.
Имеются сведения (Игнатович, Рыбальский, 1998 (1)) что сроки выхода фильтрата, формирующегося в теле свалки, могут колебаться от 1 года (для песчаных грунтов) до 25 лет (для глинистых грунтов) после захоронения отходов.
В США экспериментально доказано, что свалка ТБО является причиной загрязнения подземных источников пресной воды (Murray, 1981). Вблизи свалок ТБО в грунтовых водах обнаруживаются смеси алифатических, ароматических и хлорированных органических растворителей, а также соединения мышьяка, кадмия, хрома, свинца, ртути, никеля и других экотоксикантов (Игнатович, Рыбальский, 1998 (1)).
На закрытых свалках Московской области в составе фильтрата, высачивающегося на дневную поверхность в значительных количествах, обнаружены ионы К+, Na+ , Cl — ,NO3 — , NO2 — , для которых значения коэффициентов концентрации относительно воды фоновых водотоков (Кс) изменялись в пределах 221360, 27-252, 23-390, 0,8-680, 300-33000 соответственно. В пробах воды, отобранных из колодцев, расположенных в деревне на расстоянии 225 м от свалки Кучино, значения Кс относительно средних значений для областей умеренного климата составили для Mn — 2,8, Zn — 3, Cr — 6, Cd — 2,5 и Pb — 25 (Башаркевич, Ефимова, 1992).
Зона воздействия полигонов (свалок) на грунтовые воды может распространяться на значительные расстояния от источника. Так, на крупном полигоне Щербинка в Московской области (Бабак, 1991) ареал загрязнения грунтовых вод распространился на площадь около 1 км с превышением ПДК по ряду компонентов в 100-130 раз. Содержание хлоридов в грунтовых водах достигало 22,3 г/л, железа 76 мг/л, марганца 35 мг/л. Минерализация превышала 50 г/л. На малом полигоне Лотошино загрязнение распространилось на площадь 5 га с максимальным превышением ПДК в 26 раз. Отмечено проникновение загрязнения в эксплуатируемые каменноугольные водоносные горизонты. На Саларьев-ском полигоне твердых бытовых и промышленных отходов площадью 44 га фронт загрязнения по грунтовым водам продвинулся на расстояние до 800 м к западу от полигона (Грибанова, Зрянин, 1997; Мелкумов, 1998).
В районе Хметьевского полигона ТБО в Московской области площадью 27 га ареал загрязненных подземных вод составил 0,4 га (отмечено превышение ПДК для следующих элементов: А1 — в 5,8-12,9, Сг в 1,2-3,8, Ва в 1,5-4,2, Л в 1,1-1,6, в 3,4-4,7, Ве в 1,0-3,8, №> в 1,4-2,7 раза (Грибанова, Портнова, 1993; Мелкумов, 1998).
По данным В. В. Бабак (1991), искажение водного баланса на территории полигона может приводить к повышению уровня грунтовых вод. Так, на полигоне Щербинка (Московская область) за 15 лет эксплуатации максимальное поднятие уровня грунтовых вод составило 6 м.
Таким образом, воздействию фильтрата потенциально подвержены водоемы, водоносные горизонты и почвы. Обобщение имеющихся литературных данных позволяет утверждать, что одним из основных факторов дестабилизации геоэкологической обстановки на свалках, полигонах и прилегающих к ним территориях является процесс трансформации органической фракции ТБО и распределение продуктов трансформации по компартментам техногенной экосистемы. Если на полигоне отсутствуют изоляционные покрытия, то воздействие это продолжается долгие годы.
По оценке экспертов ЮНЕСКО период полураспада органической части ТБО на свалках составляет 30-60 лет (Панцхава и др., 1998). Продуктами распада бумаги и пищевых остатков являются органические кислоты, фенол, альдегиды, аммиак, нитриты и другие вещества. Металлы переходят в окружающую среду преимущественно в виде сульфатов кальция и магния, бикарбонатов кальция, магния и железа, окислов цинка, олова, меди, а также металлооргани-ческих соединений. Стекло, резина, пластмасса являются относительно инертными (Грибанова, Портнова, 1993).
В работе Ю. И. Скорика и Н. И. Кирилловой (1999) показано, что в процессе разложения пищевых отходов образуются различные органические соединения, в том числе некоторые карбоновые кислоты (такие как яблочная, молочная, щавелевая) и оксикислоты, которые способны переводить нерастворимые соединения тяжелых металлов в растворимую форму. Карбоновые кислоты образуют с катионами тяжелых металлов разнообразные комплексные соединения, в том числе хелатного типа, которые, как правило, хорошо растворимы в воде. Отмечено, что под действием продуктов трансформации пищевых отходов происходит вымывание токсичных химических элементов, содержащихся в свалочных массах, например, в составе отслуживших элементов питания (батареек). В качестве примера приведен также процесс растворения под действием щавелевой кислоты карбоната бериллия, который в нейтральной среде практически нерастворим.
Таким образом, органическая фракция является одним из основных факторов опасности при захоронении ТБО на свалках (полигонах). Захоронение органосодержащих отходов приводит к следующим последствиям:
- В теле свалки (полигона), по сравнению с естественными экосистемами и агроэкосистемами, в десятки раз увеличивается период полураспада органического вещества.
- Трансформация органической фракции ТБО приводит к изменению окислительно-восстановительных условий в свалочных массах, при этом увеличивается подвижность химических элементов, в том числе и токсичных. Высокое содержание водорастворимых веществ в органических отходах и способность органических соединений к комплексо-образованию являются основными причинами сильного загрязнения фильтрата, образующегося в теле полигона. Распространение фильтрата — основной фактор воздействия свалок (полигонов) на геологическую среду.
- Процесс анаэробного разложения органической фракции ТБО является основным фактором загрязнения атмосферного воздуха при захоронении ТБО.
- Разложение органических отходов сопровождается развитием патогенной микрофлоры (созданием эпидемиологической опасности). Известно, что ТБО могут являться источником инфекционного заражения (бактериальная эмиссия).
Источник
Чем отравляют воду свалки
В современном мире огромное скопление мусора является наиболее острой проблемой. Бытовые отходы чаще всего вывозятся на свалки за город. Для этого изначально выбирается участок земли, который находится на удалённом расстоянии от населённых пунктов. При этом размеры свалок увеличиваются настолько быстро, что в скором времени достигают ближайших поселений. Ухудшение экологического состояния окружающей среды из-за свалок негативно влияет на здоровье людей, приводит к опасным заболеваниям и даже летальным исходам.
Быстрый вывоз объёмного строительного мусора, бытовых отходов и старых вещей необходимо заказывать у серьёзных компаний, которые заботятся о состоянии экологии. Квалифицированные специалисты вывозят мусор на специально отведенные полигоны за городом, а не сбрасывают его на стихийных свалках.
Размеры свалок увеличиваются с каждым годом
Многие годы человечество пыталось решить проблемы с утилизацией бытовых отходов. Для размещения мусора выбирался большой полигон за городом. При этом редко исследовалось место дислокации будущей свалки. А ведь разлагаясь, мусор отравляет почву, воду и воздух.
На мусорных полигонах средних городов только за один год скапливается несколько сотен тысяч тонн бытовых отходов. Крупные города засоряют окружающую среду намного быстрее. Размеры свалок увеличиваются с катастрофической скоростью. Они поглощают плодородные земли, приводят к гибели местной флоры и фауны, расширяются до ближайших поселений и отравляют людей.
Опасность свалок для жизни
Вывоз отходов на организованные и неорганизованные полигоны, а также стихийные свалки представляют собой эпидемиологическую опасность. Свалка – это серьёзный источник загрязнения окружающей среды. В глубине мусорной кучи проходят процессы разложения, в которых участвуют анаэробные бактерии. Вследствие подобного процесса выделяется токсичный биологический газ, одним из компонентов которого является метан. Происходит глубинное заражение грунта, смрадный воздух разносится ветром на большие расстояния, а если под свалкой находятся грунтовые воды, то они практически отравляются ядом. Таким образом, ближайшие водоёмы токсичны и опасны для человека. А грунт непригоден для использования в течение нескольких сотен лет после закрытия свалки.
Возгорание выделяемого газа – это довольно частое явление на свалках. Ядовитый дым попадает в атмосферу и отравляет всё живое в радиусе нескольких километров. По мнению многих учёных метан является одним из виновников усиливающегося парникового эффекта.
Увеличение площади свалки происходит очень быстрыми темпами. Опасная эпидемиологическая зона приближается к человеческим поселениям. Вдыхаемый воздух приводит к отравлению человека. Жители деревень, которые живут рядом с подобными свалками, часто жалуются на плохое самочувствие, у некоторых от ядовитых испарений развиваются раковые опухоли.
Стихийные свалки несут ещё большую опасность, так как располагаются чаще всего возле жилых районов. Всё может начаться с небольшого пикника, после которого забыли убрать отходы. А уже через несколько месяцев подобное место превращается в свалку.
Решение проблем мусорных свалок
Чтобы мусорный полигон отвечал требованиям экологической безопасности, важно проводить специализированные рекультивационные мероприятия. Рекультивация твёрдых отходов уменьшает негативное влияние на окружающую среду. В быту многие практикуют разделение органического и неорганического мусора с последующей его утилизацией.
Источник
Чем отравляют воду свалки
Одной из крупных нерешенных экологических и социальных проблем урбанизированных территорий является снижение негативного воздействия полигонов захоронения и свалок твердых бытовых отходов (ТБО) на объекты гидросферы, обусловленного фильтрационными водами.
К твердым бытовым отходам относятся отходы коммунально-бытового хозяйства, торговых предприятий, медицинских и образовательных учреждений, муниципальных служб. В городах и поселках РФ объем ТБО составляет 150 млн. м3 (30 млн. т) в год.
В мировой практике известно более двадцати методов обезвреживания и утилизации ТБО. К ним относятся методы: складирование ТБО на полигонах (свалках), сжигание, аэробное биотермическое компостирование; комплекс компостирования и сжигания (или пиролиза) некомпостируемых фракций, раздельный сбор и сортировка отходов на мусоросортировочных заводах и т.д.
В России подлежат захоронению – 96.5% от общего числа отходов. Площадь, занятая полигонами на территории РФ, в настоящее время превышает 40 тыс. га и ежегодно увеличивается на 2,5-4%. Динамика внедрения различных методов переработки бытовых отходов в разных странах показывает, что за последние двадцать лет объем ТБО, направляемых на полигоны, уменьшился примерно на 10-15%. Однако, с учетом сравнительно невысоких капитальных и эксплутационных затрат полигоны будут оставаться самым распространенным методом утилизации отходов ближайшие 10-15 лет. Захоронение на полигонах, кроме того, остается необходимым методом для отходов, не поддающихся вторичной переработке, несгорающих или сгорающих с выделением токсичных веществ.
Полигоны складирования ТБО являются объектами высокого экологического риска загрязнения окружающей природной среды. Основным фактором, определяющим негативное воздействие полигонов захоронения ТБО, является инфильтрация в пределах площади складирования отходов отжимной воды, выделяющейся из свалочного тела в процессе складирования, уплотнения и разложения отходов – свалочного фильтрата. На протяжении жизненного цикла полигона ТБО фильтрат является постоянным источником загрязнения подземных вод.
Проектирование, строительство и эксплуатация полигонов ТБО регламентируется нормативными документами. Конструктивные решения оснований полигонов зависят от климатических и гидрогеологических условий. Для предотвращения проникновения свалочного фильтрата в подземные воды предусматривается устройство:
• противофильтрационного экрана в основании полигона из водоупорных материалов – естественных (глины, суглинки) и искусственные (пленочные покрытия, продуктов отходов нефтехимической промышленности, использование слабопроницаемых почвенных экранов, покрытых геомембраной);
• системой дренажа и сбора фильтрата в основании полигона;
• системой дренажа для отвода поверхностного стока с прилегающих территорий;
• системой откачки и очистки свалочного фильтрата.
Несмотря на соблюдение всех регламентируемых мероприятий при проектировании, строительстве и эксплуатации полигонов захоронения ТБО, направленных на предотвращение загрязнения подземных вод, происходит просачивание свалочного фильтрата через основание полигона:
• глинистые экраны не дают полную защиту подземных вод от эмиссии растворенных веществ в составе фильтрата;
• при воздействии на экран сильных кислот и оснований, ряда неорганических жидкостей коэффициент фильтрации значительно увеличивается во времени, что необходимо учитывать при конструировании экранов;
• наличие зон дефекта геомембран как компонента сложного противофильтрационного экрана, связанные с возникновением проколов, царапин, трещин и плохо сваренных швов, из-за возраста, от воздействия внешних элементов (химикаты, кислород, микроорганизмы, температура, излучения высокой энергии и механического воздействия).
Следовательно, в оценку воздействия проектируемого полигона захоронения ТБО на окружающую среду, а также действующих, реконструируемых свалок должны входить следующие составляющие элементы:
• прогноз качества фильтрационных вод;
• прогноз образования объема фильтрата с учетом трансформации поверхностного стока и неравномерности его распределения в течение года;
• прогноз переноса загрязняющих веществ к уровню грунтовых вод;
• прогноз распространения загрязняющих веществ в водоносном горизонте.
По данным многочисленных исследований, проведенных зарубежными и российскими учеными, химический и микробиологический состав фильтрата полигонов и их объем зависят от ряда факторов, к которым относятся: морфологический состав ТБО; мощность полигона ТБО; этап жизненного цикла полигона; влажность отходов; климатические факторы (температура, атмосферные осадки); инженерная инфраструктура полигона; предварительная обработка отходов.
В связи с многообразием факторов, влияющих на концентрацию и состав неорганических и органических примесей в фильтрате, прогнозирование химического состава фильтрационных вод является достаточно сложной задачей и в настоящее время не существует единого подхода к прогнозным оценкам состава фильтрата, многие модели находятся на стадии разработки.
Для прогнозирования химического состава образующегося фильтрата полигонов захоронения ТБО необходимо использовать статистические данные, собранные из литературных источников, а также приведенных характеристик фильтратов для действующих полигонов.
Свалочный фильтрат представляет собой минерализованный раствор с общим солесодержанием до 14-17 г/дм3. В его составе содержание ряда веществ существенно превышает требования СанПиН 2.1.4.10-01. В частности, содержание сульфатов достигает 6,7 ПДК, общего железа – 1700 ПДК, хлора – 12,3 ПДК, нитратов – 1,3 ПДК, ионов марганца, цинка, свинца, кадмия, никеля, хрома+3, аммония соответственно 128, 102, 16,7, 500, 11,2, 10,4 и 230,5 ПДК.
Расчет объема образования фильтрата возможен на основе водного баланса полигона.
Для оценки и прогноза объемов образования фильтрационных вод может быть использована модель разработанная Агентством по охране окружающей среды США «Hydrologic Evaluation of Landfill Performance» (HELP). Данная модель в качестве составляющих водного баланса полигона учитывает атмосферные осадки (в том числе, накопление снега на поверхности и его таяние), испарение, циркуляцию воды в теле полигона (вертикальная фильтрация, горизонтальный дренаж, отдача-поглощение влаги отходами) и поверхностный сток. В качестве выходных данных эта модель выдает значения (по дням, месяцам, годам и средние): суммарного испарения; поверхностного стока, объем вод, инфильтрующихся через изолирующие слои и т.д.
Поступление в водоносные горизонты фильтрата на площади полигонов ТБО с последующей миграцией веществ может приводить к негативной трансформации качества подземных вод на значительных территориях.
Харитонова Н.В., Корнилаев Е.М.
Источник
