Сезонная динамика миграции тяжелых металлов в почвах свалок и полигонов ТБО, расположенных на землях сельскохозяйственного назначения в Ульяновской области

Сезонная динамика миграции тяжелых металлов в почвах свалок и полигонов ТБО, расположенных на землях сельскохозяйственного назначения в Ульяновской области

В.Н. Намазова, аспирантка, Е.М. Романова, д.б.н., профессор, Ульяновская ГСХА

В экологическом аспекте любые загрязнители являются чужеродным комплексом в экосистеме, и их принято подразделять на четыре класса опасности: I — чрезвычайно опасные, II — высокоопасные, III — умеренно опасные и IV — малоопасные. Сегодня, когда скорость увеличения вредного воздействия средовых факторов и интенсивность их влияния уже выходит за пределы «экологического коридора» и создает прямую угрозу жизни и здоровью населения, разработка мер борьбы с их распространением и повреждающим действием является актуальной проблемой всемирного значения. Основное внимание при изучении экотоксикантов уделяется особенностям их кинетики, метаболизма, биотрансформации, кумуляции и концентрации; движению по пищевым цепочкам; переносу и переходам из одной среды в другую; возможностям превращений во вторичные загрязнители; их влиянию на различные организмы, входящие в экоситемы [1, 2].

Особую опасность представляют свалки бытовых отходов для почв, подземных и наземных водных источников. Около 90% твердых бытовых отходов вывозится на свалки, при этом каждая занимает от 6 до 50 га земельных угодий. Когда происходит загрязнение, оно касается одновременно и самой грунтовой воды, и той твердой породы, через которую эта загрязненная вода протекает, что делает очистку и восстановление водоносного пласта очень трудным и дорогостоящим делом. Вблизи свалок городских отходов в грунтовых водах были обнаружены смеси алифатических, ароматических и хлорированных органических растворителей, а также соединения мышьяка, кадмия, хрома, свинца, ртути, никеля и др. токсичных веществ [3, 4].

Наиболее опасным является фильтрат, формирующийся в теле свалки при взаимодействии отходов с атмосферными осадками. Фильтрат содержит многочисленные компоненты распада органических и минеральных веществ. По многочисленным данным установлено, что сроки выхода фильтрата в зависимости от гидрогеологического строения участка могут колебаться от 1 (для песчаных) до 25 (для глинистых грунтов) лет после захоронения отходов на свалках. Загрязнению фильтратом особенно подвержены зоны активного водообмена, приуроченные к

верхней части разреза, и прежде всего грунтовые воды [5].

Свалки бытовых отходов в Ульяновской области занимают большие участки земли, необходимой человеку для производства сельскохозяйственной продукции.

Разработка эффективных природоохранных мероприятий с целью сохранения удовлетворительного состояния живой природы в местах депонирования твердых бытовых отходов становится все более актуальной для Ульяновской области.

Целью нашего исследования явилось изучение сезонной динамики содержания тяжелых металлов в почве свалок и полигонов ТБО.

В задачи входило:

1. Оценка полигонов ТБО как источников загрязнения почв и прилегающих к ним территорий.

2. Исследование динамики содержания тяжелых металлов в почвах свалок ТБО.

Материалы и методы. Исследования проводились в 2006—2007 гг., в качестве объектов исследования были выбраны полигоны ТБО, отличающиеся как системами обращения с отходами, так и этапами жизненного цикла (рис. 1):

полигон у с. Баратаевка, бывший песчаный карьер, который с 2005 г. находится в эксплуатации на 12 лет у ООО «Центр Экологических Технологий», общая площадь полигона составляет 23 га. На данном объекте производится контроль ввозимых отходов; не допускаются токсичные промышленные отходы; установлен прибор радиационного контроля ввозимых отходов; построена яма для дезинфекции колес автомобилей мусоровозов; производится пересыпка отходов инертными материалами; построен отводящий коллектор; осуществляется обваловка периметра; имеются два арочных ангара общей площадью 1500 м2 на земельном участке площадью 4000 м2 по адресу: Московское шоссе, 6е, для размещения оборудования по переработке вторсырья;

вторым объектом исследования стал полигон ТБО п. Красный Яр общей площадью 18 га, который в настоящее время находится в эксплуатации у ООО «Полигон». Полигон частично огражден, оборудована смотровая площадка; производится контроль ввозимых отходов; утилизация отходов производится методом уплотнения; происходит предварительная сортировка отходов, стекло и полиэтилен сортируются и складируются в специально отведенном месте;

Рис. 1 - Исследованные свалки ТБО Ульяновской области в 2006-2007 гг.

1 - г. Ульяновск; 2 - г. Димитровград; 3 - Базарно-Сызганский; 4 - Барышский; 5 - Вешкаймский; 6 - Инзенский; 7 - Карсунский; 8 - Кузоватовский;

9 - Майнский; 10 - Мелекесский; 11 - Николаевский; 12 - Новомалыклинский; 13 - Новоспасский; 14 - Павловский; 15 - Радищевский; 16 - Сенгилеевский; 17 - Ст. Кулаткинский; 18 - Ст. Майнский; 19 - Сурский; 20 - Теренгульский; 21 - Ульяновский; 22 - Цильнинский; 23 - Чердаклинский

третим объектом исследования была свалка ТБО у р.п. Чердаклы общей площадью 6 га, которая находится в эксплуатации у местных властей. Объект охраняется, контролируется ввоз отходов. Общие выводы по исследованию данного объекта: отходы не сортируются; утилизация происходит методом сжигания, несгоревшие отходы сбрасываются бульдозером в котлован и в последующем, при заполнении котлована, засыпаются землей; на территории свалки находятся посторонние люди и бродячие собаки; не ведется борьба с разносчиками инфекции (грызунами, птицами), ограждение свалки отсутствует;

четвертым объектом исследования стала свалка ТБО у п. Октябрьский общей площадью 6 га, которая находится в эксплуатации у администрации поселка. Данный объект можно отнести к категории несанкционированных свалок. Отсутствует контроль за ввозом отходов, за сортировкой и их размещением на территории свалки. Утилизация происходит методом засыпки. Отходы сбрасываются в котлован и в дальнейшем засыпаются землей. На территории свалки находятся посторонние люди, крысы, птицы, бродячие собаки, ограждение объекта полностью отсутствует, поэтому трудно определить, где начинается и где заканчивается отведенная под свалку территория.

При изучении сезонной динамики миграции ТМ в почвах свалок и полигонов ТБО проводились ежемесячные исследования почв, химический анализ. Полученные результаты обработали

статистически с использованием компьютерной программы Microsoft Excel.

Результаты исследований. Исследование сезонной динамики содержания тяжелых металлов проводилось на свалках, отличающихся системами обращения с отходами, этапами жизненного цикла и расположенных в разных агроклиматических зонах Ульяновской области.

На первом этапе работы исследовали динамику содержания цинка в почвах свалок. Наибольший уровень загрязнение почв цинком наблюдалось в осенний и весенний сезоны года, превышение ПДК составило 2,8 раза. Исследуя кривую п. Чердаклы, прослеживали отклонение вверх от кривых остальных свалок, начиная с декабря по май. Незначительное превышение уровня цинка было отмечено в зимний период.

На втором этапе работы изучалась динамика содержания меди в почвах свалок. Уровень содержания меди был превышен в осенний период. Кривые уровня динамики имели один и тот же характер, кроме свалки п. Октябрьский. На данном объекте наблюдалась тенденция роста загрязнения почв медью с ноября по июль. Наибольшее содержание меди было зафиксировано в почвах свалки р.п. Чердаклы — 1,9 ПДК, в марте также наблюдалось превышение уровня содержания меди — 1,2 ПДК. По данным диаграммы определили, что наиболее загрязнены почвы свалки п. Октябрьский.

На следующем этапе работы исследовали сезонную динамику содержания свинца в почвах

70

60

50

40

30

20

10

0

30

25

20

15

10

5

0

<# ^ /V /у9,/’ </

$

ПДК

а) 7п: 1 - с. Баратаевка; 2 - п. Красный Яр 3 - р.п. Чердаклы; 4 - п. Октябрьский

б) Си: 1 - с. Баратаевка; 2 - п. Красный Яр; 3 - р.п. Чердаклы; 4 - п. Октябрьский

ПДК

3

2.5 2

1.5 1

0,5

0

^ ^ ^ ^ * * чГ

$

2

3

4

2

3

4

г) РЬ: 1 - с. Баратаевка; 2 - п. Красный Яр; 3 - р.п. Чердаклы; 4 - п. Октябрьский

30 п

е) Сг: 1 - с. Баратаевка; 2 - п. Красный Яр; 3 - р.п. Чердаклы; 4 - п. Октябрьский

Рис. 2 - Содержание тяжелых металлов в почвах

несанкционированных свалок на территории Ульяновской области: а) 7п; б) Си; г) РЬ; д) Сс1; е) Сг

свалок. Диаграмма динамики свинца показывает, что наибольший уровень превышения ПДК наблюдался в осенний и весенний сезоны года. Наблюдалась тенденция снижения кривой п. Красный Яр с ноября по август. Наибольший уровень загрязнения наблюдался в почвах свалок п. Октябрьский — 1,4 ПДК и п. Чердаклы — 1,5 ПДК.

Следующим этапом нашей работы послужило исследование динамики содержания кадмия в

д) СС: 1 - с. Баратаевка; 2 - п. Красный Яр;

3 - р.п. Чердаклы; 4 - п. Октябрьский

почвах свалок. Результаты исследования свидетельствуют о превышении ПДК по Сё во все сезоны года. Уровень Сё был наиболее превышен в осенний и зимний периоды. Кривые графика заметно отличаются у всех исследованных объектов. Резкие скачки кривых свидетельствуют о нестабильности уровня кадмия в почвах свалок. В осенний период наблюдался наиболее высокий уровень содержания кадмия на всех объектах, кроме свалки с. Красный Яр. Кривые содержания Сё в почвах свалок п. Чердаклы, п. Октябрьский повторяют характер друг друга, с февраля по июнь наблюдалась тенденция роста содержания кадмия. Диаграмма сезонной динамики показывает, что содержание кадмия в почвах свалок отличалось незначительно. На территориях свалок содержание кадмия составило: п. Чердаклы — 4,5 ПДК, п. Октябрьский — 4,2 ПДК и с. Баратаевка — 3,5 ПДК.

На последнем этапе работы мы исследовали сезонную динамику содержания хрома в почвах свалок ТБО. Незначительное превышение уровня ПДК хрома прослеживалось во все сезоны года, кроме осени. С октября по декабрь уровень хрома в почвах свалки с. Красный Яр снижался, а в остальных исследованных объектах наблюдалась тенденция роста уровня хрома. В остальные сезоны года кривые практически повторяют друг

друга, резких изменений не наблюдалось. Наиболее высокий уровень содержания хрома в почвах характерен для свалок п. Чердаклы — 1,7 ПДК и п. Октябрьский — 1,3 ПДК.

Сезонную динамику содержания тяжелых металлов можно проследить в представленных на рис. 2 диаграммах.

Проведенные исследования показали, что всесезонно показатели содержания тяжелых металлов превышали ПДК на всех исследуемых объектах. Наибольшее превышение ПДК тяжелых металлов — таких, как цинк, медь, свинец, кадмий, хром, отмечено в осенний период. По литературным данным [1, 6], такие показатели обусловлены происходящими химическими реакциями в толще свалок в сочетании с кислотными осадками.

В весенний период также наблюдался небольшой скачок превышения ПДК тяжелых металлов, таких, как цинк, медь, свинец, кадмий. Эти показатели можно объяснить природно-климати-ческими погодными условиями (таяние снегов).

В зимний и летний периоды превышение ПДК тяжелых металлов малозначительно.

Уровни загрязнения почв тяжелыми металлами территорий, обследованных в 2006—2007 гг., не выходят за рамки имевшихся до настоящего времени статистических данных по загрязнению районов области. По имеющимся на данный момент данным, наиболее загрязненным районом

Ульяновской области является Чердаклинский, а наиболее чистой является территория, прилегающая к Ульяновскому району (полигон ТБО с. Баратаевка).

В итоге, следует отметить, что территории всех обследованных свалок интенсивно загрязнены тяжелыми металлами, содержание которых в десятки раз превышает предельно допустимые концентрации.

Литература

1. Садовникова, Л.К. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении: учеб. пособие / Л.К. Садовникова, Д.С. Орлов, И.Н. Лозаловская. 3-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 2006. 334 с.: ил.

2. Романова, Е.М. Характеристика свалок и полигонов ТБО на территории Ульяновской области «Молодежь и наука XXI века» /Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Материалы

II Открытой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых / ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», 2007. 144 с.

3. Исаев, Л.К. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. СПб.: Эколого-аналитичес-кий информационный центр «Союз», 1998. 896 с.

4. Романова, Е.М. Проблемы экологического обезвреживания твердых бытовых отходов в Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Труды IV Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. Краснодар: Просвещение — Юг, 2007. 48 с.

5. Романова, Е.М. Исследование осадков в виде снега со свалок и полигонов ТБО на примере Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Вестник У ГСХА: науч-но-теоретический журнал. 2007. № 2 (5). Август-ноябрь. 53-57 с.

6. Романова, Е.М. Экологический мониторинг свалок и полигонов ТБО на примере Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова. Вестник УГСХА // Научно-теоре-тический журнал № 2 (5). Август-ноябрь 2007. 58—61 с.