Как свалки загрязняют воду
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
Как свалки загрязняют воду
Влияние свалки бытовых отходов на качество питьевой воды с. Протасово
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
«Когда пьешь воду — помни об источнике»
Китайская пословица
Люди с давних времен безуспешно пытаются изобрести вечный двигатель. Но мудрая природа уже создала такое чудо – это вода! Именно вода является двигателем всех процессов на планете и самое главное, «Воде была дана волшебная власть — стать соком жизни на Земле» (слова Леонардо да Винчи).
Вода – великая природная ценность, покрывающая 71% поверхности нашей планеты, самое распространенное химическое соединение, не имеющее вкуса, запаха и цвета, но являющейся основой для существования всего живого на планете. Высокое содержание в растениях (до 90%) и в теле человека (около 80%) лишь подтверждает важность этого сокровища природы.
Продолжая выявлять острые экологические проблемы, которые могут стать угрозой для моего села я уже исследовала и доказала что на юго – западной окраине села находится участок, подверженный деградации почв и постепенному процессу опустынивания ( Научно – исследовательский проект «Пустыня с. Протасово»). Но мое внимание привлек еще один факт: близость водонапорной башни и свалки мусора, поэтому я решила выяснить может ли такое соседство грозить качеству питьевой воды.
В данной работе я решила исследовать эту проблему и выдвинула Гипотезу: скопление бытового мусора способно оказать негативное влияние на качество питьевой воды.
Цель моей работы: исследовать влияние свалок бытовых отходов на основной компонент природы — воду;
Для этого выдвинула Задачи:
определить источник питьевой воды для жителей с. Протасово;
выявить место локализации свалки бытовых отходов в окрестностях с. Протасово;
выяснить безопасно ли расстояние между этими объектами (определить санитарную зону);
исследовать влияние фильтрата на качество питьевой воды;
проанализировать полученные данные;
в целях улучшения места проживания предложить пути решения проблемы;
формировать экологическую культуру;
развивать адекватность экологического сознания и поведения населения с. Протасово;
Объекты исследования: свалка бытового мусора в окрестностях села и водонапорная башня;
Предмет исследования: межпластовые воды и фильтрат свалок бытового мусора;
Методы исследования: наблюдение, эксперимент, сравнение, описание, маршрутный метод.
Область знаний: экология, география;
Глава 1.Влияние свалки бытовых отходов на качество воды с.Протасово
1.1. Источник питьевой воды для жителей с. Протасово
Подземные воды являются всенародным достоянием и ценнейшим полезным ископаемым.
В начале моих исследований необходимо определить, откуда вода, которую мы используем в бытовых и технических целях, а также для полива на приусадебных участках.
Такую информацию любезно согласился предоставить генеральный директор водоснабжающей организации ООО «Барс» Франк В.В. Согласно паспортным данным вода для моего села берется из скважины № 39 / 78. По ходу исследования документации я постаралась воссоздать реконструкцию геологического разреза скважины, который имеет следующие характеристики пройденных пород и степени водоносности:
Таблица 1. Геологический разрез скважины № 39 / 78
Описание породы и характер водоносности
Мощность пласта (м)
Глубина подошвы пласта (м)
Глина плотная бурая
Пески мелкие с прослойками глины
Глина бурая плотная, желтая
Пески мелкие, серые с прослойками среднезернистого желтого водоносного
Водоносные горизонты залегают на глубине 75-84 м.
Наша вода является межпластовой, а значит водоносные горизонты, заключены между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих, в вогнутых тектонических структурах и называются артезианскими. Ссылаясь на научные исследования Борзилова Олега Сергеевича в диссертации « Оценка ресурсов подземных вод для целей аграрно – индустриального развития Кулунды» ( АГАУ, научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, доцент, В.И. Заносова), я выяснила, что наши межпластовые артезианские воды относятся к уровню неоген-четвертичного водоносного комплекса (четвертичный геологический период – современный этап развития Земли, неоген – 3млн. лет назад). Питание горизонта происходит через гидрогеологические окна в кровле свиты из вышележащего горизонта Кулундинской свиты.[1]
Рис. 1. Межпластовые артезианские воды [1]
На равнине они залегают несколькими горизонтами от 20 до 200 м глубиной. Верхние слои имеют пресную воду. Более глубокие горизонты засолены. Добыча подземных вод осуществляется с целью хозяйственно-питьевого и производственно – технического водоснабжения, орошения земель и для целей животноводства.
Таким образом, я выяснила, откуда вода для жителей с. Протасово.
1.2. Расположение свалки бытовых отходов в окрестностях с. Протасово
Понятие свалки ассоциируется у нас, как правило, с огромным скоплением мусора, который может нанести непоправимый вред окружающей среде. Эта смесь, состоящая в основном из разнообразного хлама, содержит металлы, стеклянные контейнеры, макулатуру, пластик, резину и пищевые отходы. В ней содержится большое количество опасных отходов: ртуть из батареек, фосфорокарбонаты из флюорисцентных ламп, токсичные химикаты из бытовых растворителей, красок, лаков, остатки моющих средств и т.д. Любая такая свалка – это некая «химическая лаборатория», где концентрация веществ техногенного происхождения зашкаливает, а реакции «брожения» образуют всё новые и новые вредные токсины. Открытая свалка – это средоточие яда. Сегодня эта аксиома уже не требует доказательств.
Свалка нарушает не только эстетичный вид природного ландшафта, но и гниет и источает зловонный запах, заражает почвы, воздух и подземные воды продуктами разложения, тем самым, изменяя и без того очень хрупкую экосистему Земли.[2]
Месторасположение свалки в окрестностях с. Протасово я выявила маршрутным методом. Она находится на северо – востоке нашего села на расстоянии приблизительно 2 км, а от водонапорной башни – 2,5 км. Опасная ситуация в том, что на данной территории складируется разнохарактерный мусор, она не оборудована противофильтрационным экраном и эксплуатируются без должной изоляции инертным материалом и без необходимого уплотнения отходов. Не установлены четкие границы складирования мусора, а значит, интенсивность загрязнения и размеры ореолов увеличиваются, свалка постоянно разрастается и расползается как «раковая опухоль» на теле Земли!
Дополнительно. Огромное количество мусора, образующееся в результате жизнедеятельности человека, привело к появлению целой отрасли промышленности, занимающейся его переработкой. Возникло даже новое научное направление — гарбология, что в переводе означает мусороведение. Гарбологи всего мира ищут различные пути выхода из мусорного тупика, в котором оказалось человечество.
1.3. Влияние фильтрата на качество подземных вод
Места складирования бытового мусора являются объектами высокого экологического риска, загрязнения окружающей природной среды.
Проникновение токсических веществ в подземные источники – происходит из-за накопления в теле свалки загрязненных вод, за счет внутренних процессов и поступления атмосферных осадков — дождя, накопление снега и его таяния. В результате давления вышележащих масс отходов, а также под действием гравитации, эта вода отжимается и в основании полигона формируется своеобразный водоносный горизонт. Вода этого горизонта называется фильтратом, который представляет собой сложную по химическому составу полупрозрачную жидкость от желтовато-бурого до темно-коричневого цвета с ярко выраженным неприятным запахом биогаза – продукта разложения отходов. Образующийся в основании свалки фильтрат, как исходный интенсивно загрязненный субстрат содержит в растворенной форме органические и неорганические соединения, многие из которых токсичны. Влага через почву просачивается в подземные воды, из которых ведется забор воды для питьевых и других нужд населения. Употребление загрязненной воды может привести к интоксикации организма, вспышкам кишечной инфекции и других инфекционных заболеваний.[3]
Поэтому так важно отслеживать все изменения в окружающей среде, ведь даже малейшие и незаметные для обычного человека сбои могут привести к нарушению природного баланса и возникновению опасных для здоровья населения процессов.
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 металлоорганических соединений. Стекло, резина, пластмасса являются относительно инертными (Грибанова, Портнова, 1993).
Вода может содержать 13 тысяч потенциально токсичных веществ, которые вызывают различные заболевания, например:
Таблица 2. Токсичные вещества, вызывающие заболевания
Источник
