Защита почвы и грунтов городских территорий от воздействия необустроенных свалок

ЗАЩИТА ПОЧВЫ И ГРУНТОВ ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ от ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕОБУСТРОЕННЫХ СВАЛОК

Галицкова Ю.М.

СГАСУ

В настоящее время наблюдается рост загрязнений компонентов окружающей среды бытовыми отходами. Такие отходы, находящиеся в непосредственной близости к местам проживания и работы людей, могут нанести существенный вред их здоровью и ущерб природной среде.

Анализ современного состояния городских территорий показывает, что значительные объемы бытовых отходов не включены в организованную систему сбора, вывоза и их утилизации. Непосредственно вблизи мест проживания людей в большом количестве стихийно образуются необустроенные свалки. Из-за отсутствия каких-либо природоохранных мероприятий на таких необустроенных свалках загрязняющие вещества существенно загрязняют почву и грунт, воздушную сферу и прилегающую территорию. Почва, из всех компонентов окружающей среды, является наименее подвижным компонентом. В связи с этим возникает опасность накопления в поверхностном слое почвы значительного количества загрязняющих веществ. Эти вещества весьма опасны и могут нанести значительное вредное воздействие на живые организмы и растительность.

Загрязнение грунта в большой степени зависит от его физико-механических свойств, количества образующегося фильтрата, а также рельефа местности и климатических условий, в частности, количества осадков и организации поверхностного стока. На количество и качество образующегося в теле свалки фильтрата влияет множество факторов, в том числе состав отходов свалки, габариты свалки и другие параметры.

Несанкционированные свалки, возникающие на территории города, обычно представляют собой хаотическое нагромождение отходов. Такие свалки имеют горизонтальное простирание, малые высоты, иссушенность отходов и их слабую деградацию [2]. Рыхлость навалов и их естественная аэрация способствует быстрому аэробному разложению органической части твердых бытовых отходов без образования фильтрата и биогаза. Отсутствие фильтрата в таких необустроенных свалках не предотвращает загрязнение почвы и грунта под свалкой. Загрязняющие вещества образуются в результате химических реакций и скапливаются на поверхности почвы. При выпадении осадков накопленные вещества вместе с осадками проникают в глубь почвы, постепенно загрязняя ее.

В процессе образования и развития необустроенной свалки изменяется специфика процессов ее воздействия на почву и грунт. Жизненный цикл необустроенной свалки на территории города можно разделить на три этапа: образование, развитие и существование развитой свалки.

Первый этап начинается с момента появления на свободной территории первой порции отходов. Эта порция проявляет себя в качестве ядра (катализатора), вокруг которого начинает формироваться необустроенная свалка. Постепенно объемы отходов увеличиваются, площадь территории, занимаемой отходами, также увеличивается, образуется свалка. Начинается негативное воздействие на окружающую среду: в толще отходов начинаются химические реакции (разложение и т.д.), вследствие которых на поверхности почвы под отходами накапливаются загрязняющие вещества.

Второй этап - развитие свалки. Этап отличается активным проникновением образовавшихся на поверхности почвы под отходами загрязняющих веществ непосредственно в почву и грунт. Проникновение загрязняющих веществ происходит вместе с выпадающими осадками. По мере такого проникновения на различных глубинах в почве происходит задержка этих веществ. При этом территория, занимаемая необустроенной свалкой, продолжает увеличиваться.

Третий этап характеризуется относительной стабилизацией процессов загрязнения окружающей среды. При этом в почве достигаются максимальные значения концентраций загрязняющих веществ (насыщение), перенесенных фильтрующимся потоком воды. Такое состояние возникает вследствие уменьшения порового пространства. Вследствие действия силы тяжести, загрязненный поток фильтрующейся воды будет обтекать зону уплотненных слоев почвы. Вместе с обтекаемым потоком загрязняющие вещества распространяются вширь, тем самым, увеличивая загрязнение территории под необус-троенной свалкой.

С целью выявления характера и степени загрязнения почвы и грунта под необустро-енными свалками автором выполнены натурные исследования свалок на территории города Самара. Пробы грунта отбирались на глубинах 5-10 см, 15-20 см, 35-40 см, 55-60 см и 85-90 см в мерных вертикалях (скважинах), расположенных в характерных створах, проходящих через центральную зону свалки. Результаты химического анализа проб обрабатывались и представлялись в виде графиков. На рис. 1 представлен пример графиков изменения концентраций свинца по характерным вертикалям свалки. Из него видно, что наибольшее загрязнение почвы под свалкой наблюдается в верхних слоях. Аналогичный характер графиков получен для нефтепродуктов, цинка, меди, кадмия и фенола.

Выявлены также вещества, у которых максимальная концентрация наблюдается не

мг/кг

80 т-

60 40 20

0 -

см

на поверхности, а на глубине 40-60 см. По результатам проведенных исследований к таким веществам отнесены сульфаты и нитраты.

Каждое из рассматриваемых веществ на каждой глубине взятия проб представлялись в виде генеральной совокупности, а результаты анализа проб, взятых из скважин одной свалки, на каждой глубине - в виде независимой выборки (дисперсии). Нами была оценена существенность различий между средними значениями результативного признака в группах. Расчет выполнен с использованием критерия Фишера-Снедекора при уровне значимости а = 0,05. В результате анализа сделан вывод о принадлежности

—1

—*—5

. . ——г,

10 20 30 40 50 60 70 80 90

Рис. 1. Изменение концентрации свинца по глубине под необустроенной свалкой: 1, 2, 3, 4 и 5 - номера соответствующих мерных вертикалей

анализируемых веществ на заданной глубине к генеральной совокупности.

Кроме того, проведен анализ принадлежности загрязняющих веществ к группам, различающимся по характеру проникновения в грунт по выше приведенному критерию. В зависимости от распределения концентраций загрязняющих веществ по глубине их можно объединить в следующие группы:

1) слабопроникающие вещества, к которым следует отнести тяжелые металлы: кадмий, свинец, медь, цинк. Их максимальная концентрация наблюдается в слое грунта на глубине до 20 см;

2) вещества, концентрация которых по всей глубине скважины незначительно колеблется около некоторого среднего значения. К ним следует отнести металлы: железо, хром, марганец, алюминий;

3) вещества, для которых характерно наличие значительных изменений концентраций по глубине. Это - органические соединения: нитраты, сульфаты. Значительные изменения концентраций обусловлены изменчивостью образования этих веществ.

На рис. 2 представлены характерные осредненные графики распределения загрязняющих веществ по выделенным группам.

Анализ распределения загрязняющих веществ в почве и грунте по скважинам дает

Рис. 2. Распределение загрязняющих групп веществ по глубине под необустроенной свалкой

возможность определить место возникновения или «зарождения» рассматриваемой свалки. Для слабопроникающих веществ (тяжелые металлы) четко наблюдается их большая концентрация в центре необустроенной свалки, чем на периферии.

В результате анализа выявлено, что необустроенные свалки, как правило, начинают образовываться в какой-либо выемке (овраг, яма), находящейся на свободной от построек территории города и не являющейся частной собственностью. Если выемки нет, то занимается участок территории, расположенный около одного или нескольких деревьев. Чаще всего мимо такого участка проходит дорога или тропинка.

Дальнейшее формирование необустроенной свалки зависит от количества проходящих дорог, тропинок и наличия сооружений жизнедеятельности людей (гаражи, сараи, частные дома и т.д.).

Со временем центр образования свалки (катализатор) начинает обрастать со всех сторон. Территория, занятая свалкой, расширяется. Причем, характер «обрастания» свалки со временем отражается на ее конфигурации. При подробном анализе формы

свалок выявлено, что наибольшее распространение тела необустроенной свалки происходит вдоль дорог.

Очевидно, что существует прямая связь между временем существования необустроенной свалки и количеством загрязняющих веществ, проникших в почву и грунт. В связи с этим, очень важно как можно быстрее реализовать меры по ликвидации таких свалок. Причем, меры эти должны быть обоснованы, а сам процесс ликвидации свалок - обеспечивать минимальное загрязнение городской территории.

В Самарском государственном архитектурно-строительном университете при непосредственном участии автора разработана методика по комплексу работ, связанных с ликвидацией необустроенной свалки [1]. Сущность способа заключается в поэтапном выполнении работ. На первом этапе проводится предварительное обследование прилегающей к необустроенной свалке территории. В результате таких исследований определяются характер и глубина загрязнения почвы и грунтовых слоев, а также наличие и параметры близлежащего водоносного слоя. Для предотвращения распространения загрязняющих веществ через почву и водоносные слои грунта на втором этапе предлагается выполнить защитный барьер. Нижняя часть такого барьера размещается в толще грунта на глубину проникшего загрязнения, а при наличии водоносного слоя - до водо-упора. Верхняя часть барьера устраивается на поверхности почвы.

На следующем третьем этапе рекомендуется приступить непосредственно к ликвидации тела необустроенной свалки, например путем погрузки и вывоза автотранспортными средствами отходов на обустроенный полигон. Для предотвращения разноса мусора по прилегающей территории по воздуху в период его погрузки верхняя часть защитного барьера выполняется в виде шатра. После удаления отходов необходим четвертый этап, включающий срезку загрязненной почвы и грунта территории свалки на глубину загрязнения с учетом определенного исследованиями характера проникновения загрязняющих веществ. Загрязненный грунт перевозится либо на специальный полигон, либо на эксплуатируемый полигон отходов для использования в качестве промежуточного изолирующего слоя.

Заключительный пятый этап сводится к облагораживанию той территории, где была размещена необустроенная свалка. Для предотвращения повторного образования свалки можно выполнить посадку на этой территории зеленых насаждений. Такой поэтапный подход устранения необустроенных свалок бытовых отходов можно применять для любого типа населенных мест, а также для свалок в оврагах и балках вблизи жилых массивов, рек и водоемов.

В заключение следует заметить, что большое внимание требуется уделять не только ликвидации уже сформировавшихся необустроенных свалок, но и предотвращению их появления.

Выводы:

1. На территории городов в настоящее время образуются необустроенные свалки, которые загрязняют окружающую среду не только вблизи жилых массивов, но и приводят к проникновению вредных веществ в почву и грунт. Такие свалки негативно воздействуют на здоровье населения, общее и эмоциональное состояние жителей.

2. Необустроенные свалки бытовых отходов начинают свое образование в конкретной начальной точке. Со временем центр образования свалки начинает обрастать со всех сторон и свалка расширяется. Характер разрастания свалки со временем отражается на ее

конфигурации. Наибольшее распространение тела свалки происходит вдоль дорог.

3. Наиболее распространенными необустроенными свалками крупного города являются свалки среднего объема, сосредоточенные на ровной поверхности. В результате естественной аэрации и рыхлости навалов отходов происходит быстрое разложение органической части отходов без образования фильтрата и биогаза. Однако, загрязняющие вещества проникают в почву и грунт вместе с осадками.

4. Исследования почвы и грунта непосредственно под необустроенными свалками показали, что разные загрязняющие вещества имеют различный характер проникновения в толщу грунта. На основе выполненного анализа выделены три группы веществ, отличающихся степенью и характером их проникновения в грунт.

5. Разработан и предложен эффективный поэтапный метод ликвидации необустро-енных свалок в черте города, включающий предварительное исследование прилегающей территории, устройство защитного барьера, выполнение работ по ликвидации тела необустроенной свалки, удаление загрязненной почвы под ликвидированной свалкой с учетом определенного предварительными исследованиями характера проникновения загрязняющих веществ и облагораживание освобожденной территории. Такой подход устранения необустроенных свалок отходов обеспечит наименьшее загрязняющее воздействие на прилегающую территорию.

Литература:

1. Бальзанников М.И., Галицкова Ю.М. Способ защиты окружающей среды от загрязнения бытовыми и промышленными отходами // Патент РФ 2294245, 2007. - Бюл. № 6.

2. Орлова Т.А. Использование несанкционированных свалок // Твердые бытовые отходы. 2008. № 1, с. 20-23.

Рецензент: Зав. кафедрой Химической технологии и промышленной экологии Самарского государственного технического университета, доктор техн. наук, профессор Д.Е. Быков