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).