Оценка влияния полигона твердых коммунальных отходов на окружающую среду с использованием междисциплинарного подхода

УДК 504.054

DOI: 10.24411/1728-323X-2019-12053

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОГО

ПОДХОДА

А. Г. Титова, аспирант,

Институт географии

Российской академии наук (ИГ РАН),

anastasititova@igras.ru,

Москва, Россия

На территории России остро стоит ситуация с твердыми коммунальными (ранее — бытовыми) отходами (ТКО) и методом их удаления посредством захоронения на свалках и полигонах, которые, в свою очередь, загрязняют окружающую среду и негативно влияют на здоровье человека. В данной статье отражены основные результаты оценки негативного воздействия на окружающую среду конкретного объекта размещения ТКО — полигона захоронения ТКО в Московской области. Для исследования объекта были задействованы полевые, дистанционные и лабораторные методы. Полевые исследования включали: маршрутное экологическое обследование (описание растительного и почвенного покрова, визуальный анализ экосистем); отбор проб компонентов природной среды (почвы, природной воды); отбор проб отходов (фильтрата); определение радиационного состояния; проведение дистанционного зондирования исследуемой территории. Сделано описание полигона при маршрутном исследовании, рассчитаны метрические параметры полигона и получены результаты химического анализа проб компонентов природной среды и отходов. Сделаны выводы о том, что данный объект отвечает основным нормам и правилам захоронения отходов, однако требует усовершенствования инфраструктуры. Также даны рекомендации по минимизации негативного воздействия на прилегающие ландшафты.

The situation with solid municipal (formerly household) waste (MSW) and the method of its disposal through burial at landfills and dump sites, which in turn pollute the environment and adversely affect human health, is acute in Russia. This study reflects the main results of the assessment of the negative impact of the particular landfill in the Moscow Region on the environment. Field, distance and laboratory methods were used to study the landfill. The field studies included: itinerary environmental survey (description of vegetation and soil cover, visual analysis of ecosystems); sampling the components of the natural environment (soil, water); sampling waste (filtrate); identifying the radiation state; remote sensing of the study area. The description of the landfill was made during the route study, the metric parameters of the landfill were calculated and the results of chemical analysis of the samples of environmental components and waste were obtained. In conclusion, this facility meets the basic norms and rules for the disposal of waste, but requires improvements in the infrastructure. The recommendations were also given to minimize the negative impact on the adjacent area.

Ключевые слова: твердые коммунальные отходы, отходы, полигоны, свалка, дистанционное зондирование.

Keywords: municipal solid waste, waste, landfill, dump, remote sensing.

Введение. В России на законодательном уровне закреплено введение государственного реестра объектов размещения отходов (ГРОРО), который включает исчерпывающий перечень объектов, на которых разрешено захоронение отходов, в том числе ТКО. В свою очередь, под объектом размещения отходов понимается специально оборудованное сооружение, которое отвечает основным нормам и правилам, регулирующим деятельность в сфере утилизации отходов [1].

Предыдущие исследования свалок и полигонов ТКО на территории России показали [2—9], что в подавляющем большинстве случаев данные объекты образовывались стихийно в прошлом веке в отработанных карьерах, различных выемках, котлованах — без учета природоохранных требований, планировочных ограничений и технологических решений. В частности, не учитывалось геологическое строение, гидрогеологические и ландшафтно-геохимические условия, сложившаяся социально-экономическая обстановка и культурно-исторический облик региона. Несмотря на это, те из них, которые привели к соответствию с существующими нормами и правилами являются специальными оборудованными сооружениями — полигонами, и подлежат включению в ГРОРО. Однако защитные инженерные мероприятия (гидроизоляция, строительство систем сбора фильтрата и свалочного газа и т. п.) как до начала, так и в процессе эксплуатации полигонов, в большинстве случаев, не проводились. Таким образом, многие полигоны не обеспечивают надлежащей изоляции отходов, и загрязняющие вещества продолжают поступать в окружающую среду.

Вышеуказанные обстоятельства усугубляют изменения, происходящие в морфологическом составе ТКО, которые привели к увеличению доли содержания полимерных материалов. Это обосновывается тем, что продукты питания, товары личной гигиены и другие предметы, которые используются в быту, помещены в упаковку, состоящую из полимерных соединений, которые в естественных условиях разлагаются в течение длительного времени, зачастую превышающего несколько поколений человеческих жизней. К сложившейся ситуации накладывается тот факт, что отходы не проходят тщательную сортировку перед их захоронением, т. е. вместе с неопасным мусором поступают токсичные и легковоспламеняющиеся отходы, а также отходы, содержащие полезные компоненты, которые можно утилизировать.

Известно, что многие хозяйствующие субъекты на полигонах не соблюдают технологию захоронения отходов, которая минимизирует выбросы загрязняющих веществ в природную среду. Например, в Волоколамском районе Московской области выбросы свалочного газа от полигона ТКО, расположенного в 3 км к востоку от границы г. Волоколамска, вызвали массовые жалобы жителей города на их здоровье.

Эти обстоятельства доказывают возможность объектов, включенных в ГРОРО, негативно воздействовать на компоненты природной среды (подземные и поверхностные воды, почвы, атмосферный воздух, растительный покров) и здоровье человека. Особенно актуальна эта проблема на урбанизированных территориях, так как крупные мегаполисы являются основными поставщиками отходов.

Таким образом, цель данного исследования заключается в оценке возможного негативного воздействия на окружающую среду полигона, включенного в ГРОРО, на примере полигона ТКО в Московской области с применением различных методов исследования.

Материалы и методы. Объектом исследования является полигон ТКО, расположенный на водораздельной поверхности притоков Оки — р. Чавры (правого притока р. Нары) и безымянного ручья. Климат района умерено континентальный. Преобладающее направление ветров летом — юго-запад, запад и северо-запад, зимой — юго-запад, запад и юг. Участок относится к Мос-кворецко-Окскому округу дерново-подзолистых и светло-серых лесных глинистых и тяжелосуглинистых почв.

Оценка состояния окружающей среды проводилась на основе сведений, представленных от хозяйствующего субъекта о производственном мониторинге и данных, полученных в ходе полевых и лабораторных исследований. Полевые исследования включали: маршрутное экологическое обследование (описание растительного и почвенного покрова, визуальный анализ экосистем); отбор проб компонентов природной среды (почвы, природной воды); отбор проб отходов (фильтрата); определение радиационного состояния; проведение дистанционного зондирования исследуемой территории.

Измерения кислотности, солесодержания (минерализации) и температуры природной воды проводились мультипараметровым прибором непосредственно на месте отбора проб.

Радиационное обследование проводилось при положительной температуре воздуха в 2 этапа. Первый этап включал гамма-съемку территории

для выявления радиационных аномалий — поиск участка с дозой гамма-излучения в 2 или более раз выше, чем на остальной территории. Второй этап заключался в измерении радиации в контрольных точках.

Состояние деревьев и насаждений определялось в ближайшем лесном массиве методом оценки состояния насаждений и негативной роли вредителей и болезней [10].

Дистанционное зондирование полигона было проведено квадракоптером DJI Inspire 1 PRO. В результате бесконтактного метода были получены аэрофотоснимки.

Для аэрофотоснимков были проведены радиометрическая и геометрическая калибровки и фотограмметрическая обработка. В результате чего, в геоинформационной системе (Agisoft PhotoScan Professional) были получены плановые изображения — ортофотопланы, обеспечивающие максимальную точность определения положения объектов на местности и их пространственных характеристик. Полученные данные способствовали созданию цифровой модели местности (ЦММ), карты высот, гипсометрической карты, 3D модели. В программе Global Mapper проводились метрические вычисления параметров объекта. Все пространственные данные представлены в проекции UTM, зона 37 на эллипсоиде WGS-84.

Дешифрирование полигона выполнено визуальным методом со зрительным и логическим видами восприятия исследователя по системе де-шифровочных признаков. В результате чего составлена карта результатов дешифрирования полигона.

Таким образом, в исследовании использовался междисциплинарный подход, а достижение поставленной цели базировалось на материалах, полученных с использованием наземных (методы полевых и камеральных ландшафтных исследований и др.), дистанционных методов (метод дистанционного зондирования, геоинформационный метод, картографический метод) и лабораторных методов.

Результаты и обсуждения. При маршрутном обследовании объекта выявлено, что основными компонентами отходов, составляющих тело полигона, являются: пищевые отходы, бумага и картон, полимерные материалы, стекло, текстиль, кожа и резина, гигиенические средства, композитная упаковка. В 850 м юго-восточнее полигона расположена ближайшая жилая застройка, которая находится в частном секторе. Необходимо отметить, что в частном секторе имеются земельные участки, на которых строятся новые жилые дома.

Территория объекта разделена на хозяйственную и производственную зоны.

Описание хозяйственной зоны. Въезд на тело полигона осуществляется через территорию хозяйственной зоны, оборудованную контрольно-пропускным пунктом. Зона расположена в северной части полигона. Основными элементами зоны являются: административно-бытовое здание, контрольно-пропускной пункт, пункт весового контроля, гараж для стоянки машин и механизмов, мастерские для их ремонта, цистерны с водой для пожаротушения, бетонная ванная для дезинфицирования ходовой части мусоровозов. На территории находятся контрольные скважины, предназначенные для определения уровня поднятия фильтрата полигона и для отбора проб жидких отходов. Зона граничит с подъездной дорогой и имеет твердое покрытие в виде бетонных плит. В 5 м северо-западнее от въезда на полигон имеется искусственный поверхностный водоем, используемый в качестве пожарного резервуара.

Производственная зона включает три очереди эксплуатации. В северной части — отработанная очередь, в восточной — эксплуатируемая, в южной — новая разрабатываемая.

По границе территории, отведенной для захоронения отходов, установлено ограждение — забор из металлической сетки, у основания которого зафиксированы отходы легкой фракции. В данном случае ограждение служит не только в качестве обозначения границ территории, но и сдерживает отходы от разноса ветром. На полигоне спроектирована дорожная сеть с бетонным и грунтовым покрытиями, которая используется для обеспечения подъезда мусоровозов к месту складирования отходов. С западной и восточной границ объекта имеются перехватывающие обводные каналы, предназначенные для сбора и отвода фильтрата. По краям первой и второй очереди эксплуатации сооружены стойкие обваловочные канавы, которые укрепляют стенки производственных площадок от сползания отходов (рис. 1).

Согласно вычислениям фактическая площадь полигона составляет 32 га, при разрешимой — 32,8 га. Сопоставление границ полигона и границ землеотвода показало незначительный выход с северо-восточной стороны границ полигона.

ЦММ и гипсометрическая карта территории дают информацию о высотах полигона. Абсолютная отметка насыпи полигона составляет 168 м. По данным, представленным хозяйствующим субъектом, в результате выполнения маркшейдерской съемки в 2016 году фактическая абсолютная отметка насыпного холма достигала 176,9 м. Уменьшение высоты насыпного холма связано с просадкой тела полигона при уплотнении отхо-

дами. Допустимая высота полигона — 199,4 м (рис. 2). Таким образом, в момент дистанционного зондирования значение высот не превышает допустимое.

Основные выводы дешифрирования и анализа объекта в геоинформационной системе:

1. На объекте в качестве технологии захоронения используется метод «надвига» отходов с промежуточной изоляцией отходов изолирующим материалом (грунтом).

2. В момент обследования на ортофотоплане на территории отработанной производственной площадки зафиксированы работы по установке скважин для сбора биогаза из тела полигона. Чугунные люки при дешифрировании отчетливо видны на снимке и имеют бледно-желтый цвет. Скважины пробурены со средней глубиной 20 м.

3. Присутствуют основные элементы производственной зоны (ограждение, обваловочные канавы, обводные каналы, гидроизолирующий материал на новой производственной площадке и др.).

4. Отсутствует пункт стационарного радиометрического контроля и объездная дорога вдоль границ полигона.

5. С восточной стороны землеотвода вблизи ограждения на расстоянии 3 метров зафиксирован разнос отходов с тела полигона.

6. Сопоставление границы землеотводов с фактическими границами полигона показало незначительный выход производственной зоны в северо-восточной части объекта.

7. Метрические измерения полигона не превышают пороговых значений, предусмотренных проектной документацией.

Радиационное обследование. В связи с тем что отходы на объект поступают не в сортированном виде, а на вспомогательной зоне отсутствует радиометрический контроль мусоровозов, было принято решение о необходимости проведения радиационного обследования. По результатам которого на участке обследования зон радиационных аномалий не выявлено, радиационное излучение находится в пределах допустимых значений.

Оценка ближайшего лесного массива. Примерно в 1 км северо-восточнее объекта находится лесной массив. В составе лесных культур преобладают осина, береза, ель, иногда с примесью сосны, дуба и липы. При маршрутном обследовании участков угнетенного леса не выявлено.

Оценка почв. В пробах почвы, отобранных на склоне полигона, обнаружено увеличение по сравнению с фоновым количество хлоридов. Содержание всех остальных исследованных загрязняющих веществ ниже установленных нормати-

вов предельно допустимых значений и не превышает фоновых значений, взятых на расстоянии 1 км от полигона в лесном массиве.

Оценка атмосферного воздуха. Материалы по выбросам загрязняющих веществ представлены хозяйствующим субъектом. Анализ представленных данных показал увеличение содержания диоксида азота и оксида азота, в незначительных количествах обнаружены концентрации сероводорода с подветренной стороны объекта. Данные, полученные на расстоянии 1 км с северо-восточной стороны от тела полигона, подтверждают превышение диоксида азота в 2 раза, содержание оксида азота находится на уровне ПДК.

Оценка качества природной воды. По результатам анализа отобранных проб выявлено, что природная вода из водоемов, расположенных с севе-

ро-западной стороны от полигона, превышает ПДК химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования в 1,5—2,5 раза органическими веществами, хлорид-ионами, железом, марганцем и никелем.

Оценка фильтрата полигона. По результатам полученных данных был проведен расчет класса опасности для окружающей природной среды. Фильтрат относится к IV классу опасности. На основании компонентного состава и класса опасности жидкий отход соответствует отходу Федерального классификационного каталога отходов «фильтрат полигонов захоронения твердых коммунальных отходов малоопасный», что допустимо и предусмотрено проектной документацией.

1г* Д /штР

ш

№ Шк

Условные обозначения

: Искусственный водоем Откосы насыпного холма Производственная площадка 1 (Отработанная) Производственная площадка 3 Производственная площадка 2 Технологическая дорога

— Безымянный ручей

—: Металлическое ограждение

— Обваловка Обводные каналы Обводные каналы

Рис. 1. Дешифрирование полигона твердых коммунальных отходов

168 м

151 м

134 м

125 м

Рис. 2. Карта высот полигона твердых коммунальных отходов

На основании полученных результатов для минимизации загрязнения рекомендуется: установить дренажные системы по всему периметру объекта, укрепить металлическое ограждение и увеличить его высоту, провести очистку прилегающих территорий от разбросанного ветром мусора, проложить объездную дорогу вдоль границ землеотвода, своевременно производить откачку и вывоз фильтрата на очистные сооружения для обезвреживания, запретить возведение жилой постройки вблизи полигона как минимум в пределах 1 км от полигона, выделить жителям, которые живут в радиусе 2 км от полигона, льготы на оплату захоронения их отходов.

Заключение. Оценка возможного негативного воздействия полигона ТКО в Московской области на окружающую среду показала присутствие загрязнения окружающей среды от объекта. Однако в действительности полигон отвечает основным нормам и правилам захоронения ТКО. Но, безусловно, требует усовершенствования инфраструктуры с целью минимизации негативного воздействия на прилегающие ландшафты.

Применение комплекса различных методов позволило получить материалы, обработка и анализ которых позволили оценить воздействие исследуемого объекта на окружающую среду. Данные методы могут быть применены на подобных объектах размещения отходов.

Библиографический список

1. Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ (ред. от 29.07.2018) «Об отходах производства и потребления».

2. Абросимов А. В. Использование космических снимков и геоинформационных технологий для мониторинга мест складирования отходов / А. В. Абросимов, Д. Б. Никольский, Л. В. Шешукова // Экология урбанизированных территорий. - 2014. - № 1. - С. 38-43.

3. Бровкина О. В., Скорописов Д. Ю. Мониторинг свалок твердых бытовых и промышленных отходов (на примере территории Кронштадского района г. Санкт-Петербурга) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. — № 1. — С. 153—155.

4. Бровкина О. В. Дистанционный мониторинг антропогенных нарушений таежной зоны Северо-Запада России: дис. на соиск. учен. степ. канд. геогр. наук: 25.00.36. Бровкина Ольга Владимировна. — СПб., 2011. — 194 с.

5. Липилин Д. А. Особенности дешифрирования свалок на территории Краснодарского края по материалам спутниковых снимков (методика и результаты) // Географические исследования Краснодарского края. Вып. 7. — Краснодар. — 2012. — С. 243—250.

6. Майорова О. В. Геоэкологические проблемы и пути их решения в сфере обращения с твердыми бытовыми отходами (ТБО) Московской области: автореф. дис. канд. геогр. наук: 25.00.36 / Майорова Ольга Валентиновна. — М., 2012. — 26 с.

7. Погорелов А. В. Мониторинг и классификация свалок на территории Краснодарского края / А. В. Погорелов, Д. А. Липилин // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. — 2014. — № 1 (26). — С. 114—121.

8. Погорелов А. В., Липилин Д. А. О дешифрировании объектов землепользования по космическим снимкам на территории Краснодарского края // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. — 2013. — № 2. — С. 46—52.

9. Тимофеева С. С., Шешукова Л. В., Охотин А. Л. Мониторинг свалок твердых бытовых и промышленных отходов в Иркутском районе по данным космических снимков // Вестник ИрГТУ. 2012. — № 9. — С. 76—81.

10. Мозолевская Е. Г., Голубев А. В., Шарапа Т. В., Денисова Н. Б. Методы оценки состояния насаждений и негативной роли вредителей и болезней // Научно-информационный журнал «Лесной вестник», 2013 г. № 3 (95). С. 52—59.

ASSESSMENT OF THE IMPACT OF SOLID MUNICIPAL WASTE LANDFILLS ON THE ENVIRONMENT APPLYING AN INTERDISCIPLINARY APPROACH

A. G. Titova, Postgraduate student, Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences (IG RAS), anastasititova@igras.ru, Moscow, Russia

References

1. Federal Law of 24.06.1998 No. 89-FZ "On Production and Consumption Waste". [in Russian]

2. Abrosimov A. V. Ispol'zovanie kosmicheskih snimkov i geoinformacionnyh tekhnologij dlya monitoringa mest skladirovaniya othodov [Use of satellite imagery and geo-information technologies for monitoring waste storage sites. A. V. Abrosimov, D. B. Nikolskiy, L. V. Sheshukova]. Ekologiya urbanizirovannyh territorij. 2014. No. 1. P. 38—43. [in Russian]

3. Brovkina O. V., Skoropisov D. Yu. Monitoring svalok tverdyh bytovyh i promyshlennyh othodov (na primere territorii Kro-nshtadskogo rajona g. Sankt-Peterburga) [Monitoring of landfills for solid household and industrial waste: a case study of the territory of the Kronstadt District of St. Petersburg)]. Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2012. Vol. 9. No. 1. P. 153—155. [in Russian]

4. Brovkina O. V. Distancionnyj monitoring antropogennyh narushenij taezhnoj zony Severo-Zapada Rossii [Remote monitoring of anthropogenic violations of the taiga zone of North-West Russia: thesis for Ph. D. in Geography: 25.00.36. Brovkina Olga Vladimirovna]. SPb., 2011. 194 p. [in Russian]

5. Lipilin D. A. Osobennosti deshifrirovaniya svalok na territorii Krasnodarskogo kraya po materialam sputnikovyh snimkov (metodika i rezul'taty) [Features of the interpretation of landfills in the territory of Krasnodar Krai due to satellite imagery materials (methods and results)]. Geograficheskie issledovaniya Krasnodarskogo kraya. No. 7. Krasnodar. 2012. P. 243—250. [in Russian]

6. Mayorova O. V. Geoehkologicheskie problemy i puti ih resheniya v sfere obrashcheniya s tverdymi bytovymi othodami (TBO) Moskovskoj oblasti [Geoecological problems and their solutions in the field of solid household waste (MSW) treatment in the Moscow Region: thesis abstract for Ph. D. in Geography: 25.00.36. Mayorova Olga Valentinovna]. Moscow, 2012. 26 p. [in Russian]

7. Pogorelov A. V. Monitoring i klassifikaciya svalok na territorii Krasnodarskogo kraya [Monitoring and classification of landfills in Krasnodar Krai. A. V. Pogorelov, D. A. Lipilin]. Izvestiya Dagestanskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. 2014. No. 1 (26). P. 114—121. [in Russian]

8. Pogorelov A. V., Lipilin D. A. Monitoring i klassifikaciya svalok na territorii Krasnodarskogo kraya [On the interpretation of land use objects by satellite imagery in Krasnodar Krai]. Vestnik Severo-Kavkazskogo federalnogo universiteta. 2013. No. 2. P. 46—52. [in Russian]

9. Timofeeva S. S., Sheshukova L. V., Okhotin A. L. Monitoring svalok tverdyh bytovyh i promyshlennyh othodov v Irkutskom rajone po dannym kosmicheskih snimkov [Monitoring of landfills for solid household and industrial waste in the Irkutsk Region according to satellite imagery data]. Vestnik IrGTU. 2012. No. 9. P. 76—81. [in Russian]

10. Mozolevskaya E. G., Golubev A. V., Sharapa T. V., Denisova N. B. Metody ocenki sostoyaniya nasazhdenij i negativnoj roli vreditelej i boleznej [Methods for assessing the state of stands and the negative role of pests and diseases]. Nauchno-informa-cionnyj zhurnal Lesnoj vestnik. 2013. No. 3 (95). P. 52—59. [in Russian]