Лаврушко Анна Сергеевна

Одной из наиболее острых экологических проблем в Донецкой области является проблема обращения с отходами. Накопленные в области в больших количествах промышленные отходы (4 млрд.т) осуществляют техногенное воздействие на окружающую природную среду. Площадь земель, отведённая под отходы, приближается к 2% общей территории области. Из-за отсутствия заводов по переработке отходов, использующихся как вторичное сырьё, и обезвреживанию токсичных отходов опасные отходы хранятся под открытым небом на специальных полигонах, что не всегда отвечает экологическим требованиям.

Интенсивное образование и складирование небезопасных отходов негативно влияет на окружающую природную среду, способствует активизации экзогенных геологических процессов, изменению физико-механических свойств и состава грунтов, поверхностных и подземных вод.

Вода является наиболее распространённым и универсальным природным ресурсом. Водные ресурсы, как и полезные ископаемые, - часть нашего национального богатства. Тяжело найти область народного хозяйства или отдельные производства, которые могли бы обойтись без воды.В 2002 году забор воды по области составил 2257млн.м3, из которых 469,2млн.м3 – подземные воды.
Особое внимание следует уделять изучению изменения химического состава подземных вод под действием техногенных факторов, так как они являются неотъемлемой частью окружающей природной среды и, могут иметь прямое или косвенное воздействие на здоровье населения близ лежащих территорий.

Полигоны промышленных отходов оказывают значительное влияние на подземные воды, которые часто используются населением для питьевых нужд. Исходя из всего выше сказанного оценка степени опасности и масштабов загрязнения подземных вод, определение границ ореолов воздействия являются наиболее актуальными задачами, которые требуют немедленного решения.

Целью работы, вытекающей из ее названия, является установление источников загрязнения подземных вод района Ларинского полигона промышленных отходов и разграничение зон влияния этого полигона и старой свалки. Данная цель может быть достигнута в результате решения следующих задач:

1. Оценка степени и характера загрязнения подземных вод района полигона.
2. Картирование комплексных ореолов загрязнения подземных вод.
3.Установление основных компонентов-загрязнителей в пределах выявленных ореолов.
4. Определение источников привноса техногенных загрязнителей.
5. Оценка степени и масштаба загрязнения подземных вод.
6.Установление гидрогеохимической закономерности процесса замещения природных вод техногенными.
7. Анализ изменения в состоянии подземных вод по данным мониторинга 1999 и 2002 г.г.

Научная новизна заключается в том, что границы ореолов воздействия Ларинского полигона промышленных отходов определяются на основе гидрогеохимической вероятностно-статистической модели, позволяющей с определённой степенью вероятности идентифицировать источник воздействия и оконтурить зону негативного влияния.

На основании определения зоны влияния Ларинского полигона промышленных отходов на подземные воды разрабатываются мероприятия, позволяющие ограничить эту зону влияния и тем самым предотвратить загрязнение используемых для питьевого назначения вод. Эти исследования могут служить ориентиром для многих правительственных и общественных организаций. В конечном счёте, они могут стать отправной точкой для дальнейших разработок в данном направлении.

Анимация. 1 Воздействие отходов Ларинского полигона на подземные воды хозяйственно-питьевого назначения.

Проблема обращения с промышленными отходами на сегодняшний день приобрела глобальный характер и является одной из наиболее важных экологических проблем. Стремительный рост образования отходов заставляет общественность отнестись к этой проблеме с особым вниманием. Поэтому в последние годы количество публикаций и исследований в области отходов резко возросло.

Естественно наибольший опыт исследований и новейших разработок в этой области принадлежат научным работникам высокоразвитых стран, в которых гораздо раньше осознали всю серьезность проблемы накопления отходов в мире. Все основные западные технологии постепенно внедрялись и в нашей стране, (естественно при условии их возможной адаптации к нашим условиям). Обзор наиболее распространенных методов удаления бытовых отходов можно найти в большом количестве научных трудов и публикаций [1,2,4].

Что же касается исследования одного из наиболее применяемых в мире и в нашей стране в частности, метода удаления отходов посредствам складирования их на полигонах, то особо следует отметить материалы М.Е. Краснянского [2,6,7] и Ф.В Стольберга [1]. Здесь представлен наиболее полный обзор данного метода, начиная с выбора участка под строительство полигона и заканчивая завершающей стадией эксплуатации полигонов - рекультивацией территории. Материалы М.Е. Краснянского представляют особую практическую ценность, так как посвящены исследованию полигонов Донецкого региона. В частности, особое внимание он уделяет Ларинскому полигону ТБО, который также будет рассматриваться в данной магистерской работе. Однако здесь, основным направлением исследований было изучение биогаза, выделяющегося в процессе эксплуатации полигона. Исследования по оценке влияния полигона на различные сферы ОС проведены не были.

Вопросы выявления и картирования техногенных и природных аномалий рассматриваются В.А. Алексеенко, автором первого в странах СНГ учебника по "Экологической геохимии" [10]. Одним из ключевых показателей, с помощью которого он предлагает выявлять и картировать техногенные аномалии, он называет величину аномального содержания элементов (т.е. отклонение их содержания от сформировавшегося в пределах территории "фонового" значения). Во избежания ошибок при выявлении аномалий в его методике используются методы математической статистики, в частности, корреляционный анализ. Практика многолетних исследований, проводимых В.А. Алексеенко на территории стран СНГ, в том числе и в Украине, говорит в пользу предложенного им метода. Однако вопрос о генетической принадлежности выделенных аномалий к возможным источникам загрязнения в его работах поднят не был.

Промышленные отходы, о которых пойдет речь в данной магистерской работе, имеют различное происхождение, поэтому информации о таком условном разделении отходов явно недостаточно для проведения полноценного исследования. Основой для решения ряда задач, поставленных в работе послужат результаты по исследованию ресурсной базы промышленных отходов Донецкой области на примере Ларинского полигона промотходов, которые проводились ПЭС “Донбасс-Азовье XXI век” . Эти данные позволят продолжить проведение исследование полигонов промышленных отходов, в частности попытаться установить взаимосвязь между составом отходов и характером существующего загрязнения. Исследования такого рода до сих пор не проводились, хотя их результаты составляют большую практическую ценность для разработки методик модернизации полигонов промотходов и методов переработки отходов на полигонах.

Из технологий переработки отходов на полигонах особо можно выделить методики, описанные в издании Ф.В. Стольберга [1], а также новую технологию утилизации бытовых отходов путем использования их термически высушенных остатков на полигонах в качестве удобрений, предложенную А.С. Грининым и В.Н. Новиковым [8]. Однако, комплексного подхода к решению проблемы переработки отходов на полигонах промышленных отходов пока не существует.

Полигон промышленных и строительных отходов расположен юго-восточнее г. Донецка в 0,3-0,5 км на запад северо-запад от пос. Ларино. Промышленными отходами заполняются бывшие известняковые карьеры, расположенные вдоль автодороги Донецк – Ларино, простирающиеся с северо-запада на юго-восток.

В течение длительного периода на полигоне складировались промышленные отходы различных предприятий г. Донецка, в том числе таких крупных предприятий как Донецкий завод химических реактивов, Донецкий химический завод, ОАО "Норд", предприятие "УкрГосНИИпластмасс", АОА "Донецккокс" и многих других.

Согласно действующей инструкции на полигон запрещено вывозить бытовые отходы и промышленные отходы I и II классов опасности, а также отходы III класса опасности, содержащие вредные растворимые вещества. Согласно Закону Украины "Об отходах" вывоз отходов на полигон осуществляется в соответствии с "Разрешением на размещение отходов" и "Лимитами на образование и размещение отходов", выданными Госуправлением экологии и природных ресурсов в Донецкой области, с предварительным согласованием перечня промышленных отходов, разрешенных к размещению на полигоне и их класса опасности Городской СЭС.

При организации полигона более 30 лет назад никаких природоохранных мероприятий, характерных для санитарного полигона, таких как устройство противофильтрационного экрана, оборудование ограждения, обустройство пылезащитных древесно-кустарниковых лесополос, упорядочение поверхностного стока, как со стороны полигона, так и по балке Тринадцатой, а также ряда других, выполнено не было. В связи с этим на сравнительно небольшой территории сконцентрировались значительные количества загрязняющих веществ, превратив полигон в загрязнитель большой мощности.

Санитарно-защитная зона не определена. Фактически расстояние до ближайшего жилья, расположенного на юго-восток от границы земельного отвода под полигон составляет около 300 м.

В настоящее время, согласно акту, отвод земли под полигон составляет 14,0 га. Северо-северо-восточная граница отвода ограничена автодорогой Донецк-Ларино и лесопосадкой. Юго-юго-западная граница в восточной части проходит по крутому склону балки Тринадцатой, затем по северному берегу пруда и далее на запад по достаточно крутому, местами обрывистому склону локального возвышения. С востока полигон ограничен небольшой безымянной балкой второго порядка, раскрывающейся справа в балку Тринадцатую. Западная граница пересекает карьеры, отделяющие полигон от ранее существующей свалки. На расстоянии 300- 500м к востоку и юго-востоку от полигона расположен жилой сектор п. Ларино. На запад от полигона на расстоянии 850 м находятся дачные участки.

Участок складирования Ларинского полигона занимает небольшую площадь около 6 га, имеет размеры около 600 м в длину и 100м в ширину. Он расположен гипсометрически ниже старой свалки по направлению грунтового потока и поверхностного стока. Закрытая свалка хозяйственно-бытовых отходов занимает верхнюю часть карьеров (северо-западную часть водораздела) имеет размеры 300-400 м в длину и 50-300 м в ширину.
Между полигоном и старой свалкой на протяжении 200-300 м расположены два карьера, один из которых (северный) также заполняется промышленными и хозяйственно-бытовыми отходами неорганизованным порядком, в близлежащих лесопосадках отмечено большое количество высыпанного мусора. Для того, чтобы упорядочить процесс складирования и захоронения отходов и исключить несанкционированное их размещение на прилегающей территории необходимо проведение работ по организации санитарно-защитной зоны полигона.

Отходы, в зависимости от класса опасности, складируются раздельно, для чего весь полигон разделен на карты: крайняя западная часть полигона – для отходов 3-го класса опасности (она практически свободна); крайняя восточная часть – для строительных отходов; средняя часть – для отходов 4-го класса опасности.
Карты заполняются отходами послойно, с разравниванием и уплотнением каждого слоя. Формируют отвал методом «сталкивания». Толщина слоя отходов зависит от их класса опасности. Слой изолирующих инертных материалов состоит из глины мощностью 0,5 м и песка – 0,2 – 0,3 м.
В процессе захоронения отходов на полигоне происходит восстановление рельефа местности, нарушенного карьерами. Наращивание толщи отходов выше существующих естественных отметок не предусматривается. Остаточная емкость полигона при существующих темпах заполнения позволяет прогнозировать его эксплуатацию на протяжении 5-7 лет.

Ежедневно на полигоне разгружаются порядка 15 машин, грузоподъемностью от 4-х до 15 тонн (ЗИЛ, КАМАЗ, МАЗ). Для эксплуатации полигона используется следующая техника: два бульдозера Т-130, экскаватор ЭО 4321Б, два автомобиля – самосвал МАЗ и ГАЗ-53. Режим работы полигона – круглосуточный.

На полигоне выполняются следующие мероприятия, снижающие негативное экологическое воздействие:

1. Регулярная послойная изоляция отходов нейтральными материалами (песок, суглинок) с их уплотнением. Это препятствует самовозгоранию отходов, образованию фильтрата, пылению складированных материалов.
2. Предварительная сортировка отходов с целью дальнейшей утилизации бумаги, полиэтилена, дерева и др.
3. Складирование отходов III класса отдельно в секцию, расположенную выше по направлению движения грунтовых вод.
4. Частичное ограждение полигона щитами для улавливания легкой фракции.
5. На восточной окраине полигона строительными отходами отсыпана дамба, преграждающая путь поверхностному стоку со стороны полигона в безымянную балку .
6. Для борьбы с пылением отходы и изолирующий материал увлажняется. Полив осуществляется с помощью шланга из бочки емкостью 500м3, расположенной в пределах хозяйственной зоны.

Ежегодно на Ларинский полигон сдают отходы более 100 больших и малых предприятий г. Донецка.
Перечень складируемых отходов постоянно меняется и их количество за период 2003-2005 гг. увеличилось за счет наметившегося в последние годы роста промышленного производства и объемов строительных работ (табл.1, рис.1,2). При этом в 2004 г. произошел значительный рост объемов строительных отходов. Удельный вес последних преобладает в структуре всей совокупности отходов. Эта тенденция сохранилась в 2005 г. Остальные отходы IV-го класса опасности складируются на полигоне в небольшом количестве до 5 тыс. т. в год. Данная группа отходов разнообразна по структурно-вещественным признакам, общим для них является низкая токсичность и инертность в отношении миграции вредных компонентов в окружающую среду, благодаря чему их влияние на региональные фоновые концентрации в различных природных средах незначительно. Ассортимент отходов IV-го класса расширился с 32 видов в 2003 г. до 63 видов в 2005 г., хотя количество выросло незначительно (3396,37 т. в 2003 г. и 4680,68 т. в 2005 г.). Значительного роста отходов промышленного производства не отмечается, так как крупные предприятия имеют собственные полигоны, отвалы, шламо- и шлаконакопители, где складируют основные объемы производственных отходов.
Отходы III-го класса складируются на полигоне в небольшом количестве. Данная группа отходов содержит токсичные вещества в виде твердых нерастворимых водой соединений.

Рис. 1 Круговые диаграммы процентного соотношения различных по степени опасности отходов.

Рис. 2 Динамика накопления отходов по годам.

Разрешение на размещение отходов на Ларинском полигоне предприятия согласовывают с Госуправлением экологии и природных ресурсов в Донецкой области и с городской СЭС. Прием отходов на полигон происходит на основании договоров между предприятиями и эксплуатирующей организацией ГКП „Биосфера Донецка”.

Таблица 1. Распределение основных групп отходов по годам и по степени опасности.

На полигоне выполняют следующие основные работы: выгрузка, складирование, уплотнение, изоляция отходов. Выполнение вышеперечисленных видов работ, а также сдув пыли с поверхности полигона при хранении отходов приводят к воздействию на атмосферный воздух. Выбросы пыли происходят: при движении автомобилей по поверхности полигона в результате взаимодействия колес с полотном дороги; при выгрузке отходов из кузова автомобиля на рабочую карту; при перемещении отходов бульдозером. Источником выбросов являются работающие двигатели автотранспортных средств. Ежегодное потребление дизельного топлива обслуживающей полигон техникой составляет около 20 т.

С эксплуатацией полигона связано 6 источников выбросов загрязняющих веществ в воздушное пространство при максимальном количестве работающих на его территории машин и механизмов:

1.Источник выброса № 1001 – дыхательные клапаны резервуаров хранения дизельного топлива.
2.Источник выброса № 1002 - дымовая труба отопительной печи, работающей на древесине.
3.Источник выброса № 9001 - пылевыделение при проезде автомобилей по территории полигона в результате взаимодействия с полотном дороги.
4.Источник выброса № 9002 – выбросы работающих двигателей транспорта при запуске и прогреве, маневрировании на территории полигона.
5.Источник выброса № 9003 – выбросы пыли при выгрузке (погрузке) твердых отходов.
6.Источник выброса № 9004 – выбросы пыли при формировании поверхности полигона и статическом хранении отходов.

В технологическом процессе не предусмотрены залповые и аварийные выбросы в атмосферу. Взрывы и самовозгорания отходов на территории полигона не отмечены. В жаркие месяцы для полного исключения и уменьшения пылеобразования осуществляется полив площадки полигона водой из металлической противопожарной емкости (500 м3) при помощи шланга.

Хоззона ограждена щитами, изготовленными из металлической сетки. Они предназначены для задержки возможного уноса легких фракций отходов (листья, бумага, пленка и т.д.).

Таблица 2. Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух (базовый год).

Согласно расчету рассеивания, выбросы полигона ни по одному из загрязняющих атмосферу веществ не превышают ПДК на границе расчетной санитарно-защитной зоны без учета фонового загрязнения. С учетом фона, превышающего ПДК в 1,8-2,4 раза, естественно, результаты расчета должны превышать ПДК. Однако следует учитывать, что в непосредственной близости от полигона стационарных постов наблюдения нет, как и нет промышленных предприятий, являющихся значительными загрязнителями атмосферного воздуха. Поэтому предоставленный Гидрометеоцентром фон не является показательным именно для района размещения полигона.
Более представительны исследования атмосферного воздуха, периодически выполняемые Донецкой городской СЭС непосредственно в зоне влияния Ларинского полигона. Результаты замеров показали, что содержания двуокиси серы и азота, окиси углерода, сероводорода и аммиака на данном участке не превышают их предельно-допустимых концентраций ни по одному из загрязняющих веществ даже в непосредственной близости от полигона.

Периодические наблюдения за состоянием атмосферного воздуха в зоне влияния полигона свидетельствуют о более низких уровнях загрязнения по сравнению с результатами, полученными расчетным путем. Все полученные результаты позволяют утверждать, что эксплуатация Ларинского полигона при соблюдении технологии складирования не приводит к сверхнормативному загрязнению атмосферного воздуха даже в пределах площадки складирования. Поэтому превышения ПДК в воздухе основных компонентов в связи с деятельностью полигона за пределами границ его СЗЗ маловероятны.

В геолого-структурном отношении участок работ расположен в восточной части южного крыла Кальмиус - Торецкой котловины в пределах Донецко-Макеевского района.
В тектоническом отношении полигон расположен между Ларинским и Первомайским надвигами, осложненными мелкими оперяющими сбросами. Выходы надвигов проходят под плейстоценовыми отложениями. Простирание плоскостей сместителя - юго-восточное, падение - северо-восточное под углом 30-60 °. Амплитуда смещения до 35 м. Зоны тектонических нарушений сопровождаются повышенной трещиноватостью пород.
В геологическом строении принимают участие среднекаменноугольные, неогеновые и плейстоценовые отложения.

Влияние полигона на геологическую среду выражается в увеличении давления на грунты основания. Но, учитывая, что полигон размещается в старых карьерах, в пространстве, откуда были извлечены песчаники и известняки, давление незначительно и никаких дополнительных деформаций грунтов основания не будет.
На площадке полигона (не заполненной отходами) из современных геологических процессов действуют плоскостной (поверхностный) смыв, осыпи (обрушение крутых бортов карьера) и линейная эрозия (образование промоин на дне карьера).

После заполнения выемок отходами и рекультивации полигона обрушение бортов и линейная эрозия перестанут существовать, а плоскостной смыв уменьшится, поскольку поверхность уплотненных отходов на полигоне планируется, т.е. не будет возвышений и углублений, существующих в настоящее время.

Влияние полигона на геологическую среду участка выражено также в физико-химическом преобразовании водовмещающих пород под воздействием инфильтрующихся сквозь толщу отходов химически агрессивных вод. Преобразования водовмещающих пород выражены в выветривании литифицированных отложений карбона с образованием глинистых минералов. Наиболее измененные породы контролируют очаги загрязнения подземных вод. Ореолы данного типа преобразований уже сформированы, имеют локальный характер проявления, ограниченный ближайшей периферией полигона в первые десятки метров и не выходят за пределы расчетной СЗЗ.

Изменения водовмещающих пород способствуют локализации процесса загрязнения грунтовых вод, препятствуют распространению загрязненных техногенных вод. Отфильтрованная сквозь толщу пород вода очищается, а загрязняющие компоненты связываются веществом вмещающей среды, которая при этом изменяется.

Основным водным объектом в районе является р. Кальмиус, протекающая на расстоянии 300 м к западу от границы земельного отвода полигона и на удалении 350 м от участка складирования строительных отходов IV класса опасности. Долина реки в районе полигона асимметрична, правый ее борт высокий (на 50м выше поймы), крутой (уклон составляет 0,24-0,3, угол наклона 15-17?), левый – более пологий (уклон равен 0,1).
Пойма реки двусторонняя, местами заболоченная, имеет отметки 108-100м. Русло меандрирует, отметки уреза воды изменяются в пределах описываемой территории от 99 до 100,4м, уклон водной поверхности составляет 0,0011, скорость течения реки - 0,3 м/с.
Из современных геологических процессов отмечено подтопление (в пределах поймы), оврагообразование (на правом борту долины), плоскостной смыв (повсеместно, за исключением поймы) и ветровая эрозия (правый борт долины реки, борта оврагов, промоин).

Река не оказывает никакого влияния на полигон, поскольку последний находится значительно выше по рельефу. Полигон также не оказывает прямого влияния на уровенный и гидрохимический режимы реки, поскольку не имеет стоков и сбросов воды со своей территории, а, кроме того, не имеет непосредственного выхода в долину реки. Поэтому влияние на поверхностные водоемы и водотоки полигон может оказывать только опосредованно путем изменения состава их вод выходящими на поверхность загрязненными подземными водами, мигрирующими с водораздельной площади (где расположен полигон) к б. Тринадцатой и р. Кальмиус, являющимися естественными гидрогеологическими границами описываемой территории.

По химическому составу воды р. Кальмиус сульфатные и гидрокарбонатно-сульфатные, со смешанным катионным составом. Воды б. Тринадцатой сульфатные (на всем протяжении) натриевые. Вода б. Четвертной, раскрывающейся в б. Тринадцатую справа, смешанная по анионному составу, натриево-магниевая с минерализацией 2,78 г/л.

Анализ свидетельствует, что прямого влияния полигона на состав вод р. Кальмиус не ощущается: воды реки ниже места впадения в нее ручья б. Тринадцатой сохраняют или уменьшают степень загрязнения, зафиксированную выше по течению. Полученные данные устанавливают закономерное постепенное снижение уровня загрязнения вод р. Кальмиус при выходе их с территории г. Донецка.Балка Тринадцатая испытывает локальное воздействие полигона (и старой свалки).Высокая степень загрязнения вод балки связана с хозяйственно-бытовой деятельностью населения пос. Ларино.

Распространение подземных вод территории определяется геолого-структурными условиями. Они заключены во всех отложениях и образуют ряд водоносных горизонтов, находящихся в сложной гидравлической связи между собой и поверхностными водами.Питание горизонтов происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и паводковых вод. Область питания совпадает с областью распространения. Горизонты является незащищенным от химического и микробного загрязнения вследствие малой мощности зоны аэрации, отсутствия водонепроницаемых отложений в кровле и тесной гидравлической связи с поверхностными водами. Зоны повышенной трещиноватости также способствуют водообмену между изолированными горизонтами и обеспечивают миграцию загрязненных вод.
Водоносные горизонты используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения посредством индивидуальных, механизированных колодцев и одиночных скважин.
Питание горизонтов происходит за счет атмосферных осадков, выпадающих на прилегающей территории. Общее направление движения подземных вод - к р. Кальмиус. Между аллювиальным и карбоновым горизонтом существует прямая гидравлическая связь.Миграция подземных вод из района свалки и полигона возможна в следующих направлениях: на юг и юго-восток к балке Тринадцатой и к р. Кальмиус - на северо-восток и восток. Грунтовые воды в поймах залегают на глубине 0,5-1,0м.

Подземные воды в районе полигона используются местным населением посредством одиночных скважин и колодцев на дачных участках. Централизованных водозаборов подземных вод в районе нет. Наблюдений за режимом подземных вод не ведется. Из локальной сети наблюдательных скважин (6 шт.), созданной в 1999 году, сохранилось только три, и те находятся в неудовлетворительном состоянии.

Почво-грунты исследуемой территории испытывают комплексное техногенное воздействие, выраженное в значительном физико-механическом преобразовании. Оно связано со строительством жилых домов, с обустройством огородных участков, с распашкой сельскохозяйственных полей, с карьерными выработками, с организацией свалки и полигона отходов. Кроме того почвы района размещения полигона являются аккумуляторами техногенных выбросов, как со стороны промышленных предприятий г. Донецка, так и полигона. Накапливание таких металлов как свинец, серебро, хром, молибден в почвах происходит на глубине до 50см. Металлы, концентрирующиеся в почвах, медленно удаляются при выщелачивании атмосферными осадками, потреблении растениями, под воздействием эрозии и дефляции.

Выделяются несколько очагов опасной степени загрязнения. Один захватывает всю территорию действующего полигона, простираясь с юго-востока на северо-запад, второй выделяется между восточной окраиной закрытой свалки и дачными участками, распространяясь с востока, с запада не оконтурен. Очаги опасной степени загрязнения контролируются площадками складирования свалки, действующего полигона и территорией дачного поселка. Достаточно обширный ореол умеренно-опасного уровня в связи с деятельность полигона обусловлен его эксплуатацией и распространением пылегазовых выбросов с его стороны.

Таким образом, в пределах СЗЗ полигона устанавливается допустимая, умеренно-опасная и опасная степень загрязнения почво-грунтов. Влияние полигона на почвы локально и не выходит за пределы расчетной границы СЗЗ действующего полигона. Ореол загрязнения опасного и умеренно-опасного уровня на северо-западе территории, приуроченный к дачному поселку, захватившему северо-западную часть старой свалки, не связан с деятельностью полигона.

Территория полигона и старой свалки окружена лесными массивами с севера и юга, что ограничивает распространение загрязняющих веществ с их стороны при помощи ветра.
Источником загрязнения растительности в пределах СЗЗ является территория закрытой свалки и действующего полигона строительных и промышленных отходов. При этом основное загрязнение локализуется в границах полигона.
В районе размещения Ларинского полигона, где близко расположены дачные участки и жилой сектор пос. Ларино, дикие животные мало заметны. Исключение составляют птицы и суслики. Сравнительно крупные животные из числа млекопитающих встречаются крайне редко (косуля, степной волк, степная лисица).

Антропогенные факторы в значительной степени определяют условия жизни животных. Пылегазовые загрязнения воздуха наносят ущерб животным, так как токсичные вещества действуют на их организм непосредственно через органы дыхания или в результате поедания загрязненного корма. Степень воздействия загрязняющих веществ на животных зависит, не только от комплекса внешних факторов (концентрация, количество) но и от продолжительности воздействия загрязняющих веществ.

В связи с эксплуатацией Ларинского полигона воздействие на фауну имеет локальный характер проявления, которое выражается том, что:

1. Полигон занимает территорию, где могут обитать животные. Постоянная деятельность, шум, движение автотранспорта также негативно сказывается на условиях их обитания.
2. Загрязнение почв и растительности создают в пределах зоны влияния полигона опасные для обитания животных условия.
3. Загрязнение вод ручья в балке Тринадцатой и р. Кальмиус отрицательно влияет на обитателей речной фауны.

Обобщение опыта многолетних регулярных наблюдений за состоянием поверхностных и подземных вод позволило ввести понятие техногенного замещения водной среды, которое более полно отражает суть процесса в отличие от понятия техногенное загрязнение [2]. Процесс техногенного замещения водной среды имеет закономерный характер развития, что и позволило, применяя методы математической статистики, оконтуривать ореолы загрязнения подземных вод и говорить о генетической принадлежности каждого выделенного очага загрязнения к определенному источнику.

Длительное воздействие со стороны того или иного источника способствует формированию ореола замещения, который проявляется как в горизонтах подземных вод, так и в поверхностных водотоках и водоемах. Ореол замещения при этом имеет закономерное зональное строение. Известно, что состав подземных вод определяется структурно-вещественными параметрами водовмещающих пород [5]. Структура пород влияет на скорость и механизм фильтрации, а вещество на химический состав воды. В формировавшейся длительное время природной системе вода - порода существует определенное равновесие. При поступлении в водоносные горизонты химически агрессивных техногенных вод это равновесие нарушается. Между загрязненными водами и породой начинает протекать сложный обмен компонентами. Формируются новые измененные породы, содержащие в своем составе техногенные минералы, равновесные с поступающей водой. Эти процессы протекают в зоне гипергенеза с различной скоростью и интенсивностью. Сформированный ореол техногенного замещения пород определяет состав грунтовых вод и влияет на качество поверхностных водоисточников, расположенных ниже по фильтрационному потоку. Эти ореолы имеют зональное строение, обусловленное закономерной дифференциацией как макро-, так и микрокомпонентов. Вокруг эпицентров загрязнения устанавливается два типа зональности - концентрационная и ассоциативная.

Под концентрационной зональностью понимается закономерное изменение концентрации компонентов от эпицентра аномалии к периферии.
Ассоциативная зональность возникает в процессе закономерной дифференциации макро- и микрокомпонентов относительно техногенного процесса, когда одни компоненты концентрируются в эпицентрах аномальных зон, другие на их периферии или испытывают вынос. Исходя из этого, спектр элементов закономерно изменяется от эпицентра ореола к его периферии. Статистическая устойчивость спектров элементов определяется закономерным соотношением их концентраций. Так как разнородные источники загрязнения образуют отличающиеся друг от друга по геохимическим спектрам ореолы, зоны их влияния можно разграничивать и идентифицировать путем сопоставления характеристических спектров элементов.

В основу методов обработки и обобщения экспериментальных данных заложены общепринятые рекомендации и нормативные документы [6,7].

Теоретической базой принятого методического подхода послужили представления о техногенном загрязнении поверхностных и подземных вод как о совокупном гетерогенном процессе, связанном с различными по гидрогеохимическим параметрам источниками. При этом наиболее важным является установление основного источника загрязнения, определение гидрогеохимических особенностей развития техногенных процессов.

По характеру поведения и уровню концентрации в различных природных и техногенных процессах и образованиях выделяют макрокомпоненты, которые определяют химический состав воды и уровень ее минерализации. К ним относятся SO42-, Cl, НСО3-, СО32-, Са2+, Мg2+, К+,Nа+, в меньшей степени NO3-, NН4+, а также те физико-химические параметры, которые определяются концентрацией выделенных компонентов: рН, жесткость, минерализация, щелочность, окисляемость. Остальные компоненты, фоновая концентрация которых не превышает 10мг/дм3, относятся к микроэлементам.

По отношению к любому природному или техногенному процессу аномалиеобразования все химические элементы или их соединения делятся на 4 группы [1]:

1. Главные аномалиеопределяющие элементы - загрязнители, содержание которых в пределах аномальных участков превышают ПДК.
2.Второстепенные, сопутствующие элементы, содержания которых не превышают ПДК, однако отмечается их привнос в аномальную зону по отношению к геохимическому фону. Концентрация данных элементов растет с увеличением содержания главных элементов - загрязнителей.
3.Нейтральные, инертные элементы, концентрация которых не меняется в процессе загрязнения, то есть остается в пределах фона.
4.Деконцентрирующиеся элементы, которые испытывают вынос из ореолов загрязнения под действием техногенных растворов. Они могут формировать на периферии основного ореола загрязнения вторичные ореолы или располагаться в его внешних зонах. Существует закономерность: чем масштабнее и полнее проявлен процесс аномалиеобразования, тем отчетливее наблюдается дифференциация элементов, и тем более определеннее выделяются элементы выше представленных групп.

Исходя из того, что любой замер или определение содержания какого-либо компонента есть величины случайные и носят вероятностный характер, полученные химико-аналитические данные были обработаны с применением методов математической статистики. Обработка данных велась в следующем порядке:

1.Загрязняющие компоненты были распределены по лимитирующему признаку вредности и классам опасности[6].

2.Для каждого элемента был определен коэффициент загрязнения.

3.Оценочным параметром суммарного полиэлементного загрязненияконкретной пробы является суммарный показатель концентрации (СПК). К расчету были приняты компоненты 1, 2 и 3 классов опасности (чрезвычайно опасные и высоко опасные) с одинаковым лимитирующим признаком вредности санитарно-токсикологическим (Pb, Hg, Cd, Bi, Co, Ni, Se, Al, Br, V, NO3, NH4) и органолептическим (Zn, Cu, Fe, Mn, S04, C1).

4.Уровень загрязнения для природных вод определялся согласно нормативам качества воды для водных объектов культурно-бытового водопользования [6].  

В результате проведённых исследований было выяснено, что наиболее чистые воды (по данным исследований 2004г.) распространены в 400м на северо-запад от полигона, за пределами возможного загрязнения. Наиболее загрязненные воды зафиксированы в районе полигона и старой свалки, расположенной выше по рельефу (северо-западнее полигона). Минерализация вод колеблется от 3,6 до 4,3 г/л. По составу воды хлоридно-сульфатные и сульфатные, магниево-натриевые. Воды характеризуются повышенным содержанием сульфатов (2-4 ПДК), аммония (2-2,6 ПДК), нитратов, хлоридов (более 2 ПДК), железа, марганца, алюминия, никеля. Спорадически предельно допустимые концентрации превышают барий, титан.

По санитарно-токсикологическому и органолептическому лимитирующим признакам воды относятся к чрезвычайно высоко загрязненным Индекс загрязнения – суммарный показатель концентрации (СПК) определен по формуле указанной выше (Методика исследований).

Атмосферные осадки, обогащенные кислородом, попадая в толщу отходов, способствуют их окислению и переходу ряда веществ в водорастворимую подвижную форму. Далее, мигрируя в подземном потоке, водорастворимые вещества распространяются по направлению движения грунтовых вод. Самые высокие значения СПК зафиксированы в родниках, расположенных в днище балки безымянной. Здесь выклиниваются подземные воды, обогащенные растворимыми веществами из отходов. В этом месте грунтовые воды перетекают в аллювиально-делювиальный горизонт б. Тринадцатой, а затем – в ее поверхностные воды и далее в р. Кальмиус.

Данные 2000г. также свидетельствуют о том, что максимальный уровень загрязнения в подземных водах зафиксирован в этом месте, то есть загрязнение здесь стабильно.
Сравнение данных о составе подземных вод за 1999-2004г.г. приводит к выводу, что минерализация их незначительно снижается, между тем суммарный показатель загрязнения возрастает (за исключением родника на северо-западе территории, за пределами влияния полигона,). Это свидетельствует о том, что под влиянием атмосферных осадков процесс выщелачивания и переноса растворимых веществ (микрокомпонентов, обуславливающих токсичность вод) в подземные воды продолжается, и размеры ореола загрязнения увеличиваются.

Материалы исследований свидетельствуют, что:

- уровень воды залегает на глубине 15-20м, то есть ниже уровня подошвы слоя отходов более чем на 3 м, поэтому прямого влияния на состав подземных вод отходы не оказывают;
-подземные воды территории растекаются от полигона в направлении р. Кальмиус и б. Тринадцатой;
-воды не защищены от химического и микробного загрязнения;
-в пределах территории преобладают подземные воды высокой степени загрязнения, на этом фоне выделяется участок чрезвычайно высокой (в районе полигона и старой свалки) и умеренной степени загрязнения (на отдельных локальных участках);
-общая площадь ореола чрезвычайно-высокой степени загрязнения (СПК>10) подземных вод в связи с полигоном и свалкой составляет 0,53 км2. Занимает площадь полигона, старой свалки и прилегающую территорию на расстоянии 250м от границ выемки, заполняемой отходами;
-площадь с высоким загрязнением подземных вод окаймляет описанную ранее и распространяется на юге до тальвега б. Тринадцатой, на востоке – почти до русла р. Кальмиус, на западе – до дач, ореол не оконтурен и предсталяет высокий уровень регионального фона;
-в будущем площадь загрязнения не изменится, не позволят естественные гидродинамические границы – б. Тринадцатая и р. Кальмиус, геолого-структурные условия – литолого-фациальный состав и залегание водовмещающих пород.

Ореол загрязнения подземных вод сформирован и существенного расширения не предусматривается. В осадочных породах, где преобладают глинистые минералы или гидрослюды, фильтрация грунтовых вод идет медленно. Большая площадь соприкосновения минеральных индивидов и загрязненной химически агрессивной воды, а также высокая сорбционная способность глинистых минералов, содействуют очистке воды. С течением времени естественные фильтры работают еще медленнее, пропуская все меньшее количество воды, локализуя тем самым процесс распространения загрязнения. В результате сложных процессов вокруг источника загрязнения возникает зонально-построенный ореол замещения первичных водовмещающих пород техногенными.

Таким образом, практическая ценность данной квалификационной работы очевидна. Полученные результаты могут быть использованы как непосредственно после окончания исследования (например, для целей реконструкции существующего полигона, а также для определения основных направлений мониторинговых исследований в будущем), так и могут служить основой для дальнейшего развития данного направления или других направлений в области исследования твердых бытовых отходов.

1.Выборов С.Г., Быстров И.И. Опыт использования комплексного показателя нарушенности геохимического поля для прогнозирования оруденения // Известия ВУЗов, сер. «Геология и разведка».1991. №7. С. 71-84.

2.Выборов С.Г., Павелко А.И., Щукин В.Н. Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием техногенных факторов // Науковi працi ДонНТУ, сер. Гiрничо-геологiчна, вип. 81. 2004. С. 56-61.

3.Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник.-М.: Логос, 2000.-627с.

4.Басанцева М.Е., Выборов С.Г. Принципы определения границ и разграничения зон влияния источников техногенного загрязнения окружающей среды // Сб. тезисов IV Международную научную конференцию студентов и аспирантов «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», выпуск планируется в конце 2005г.

5.В.А. Алексеенко, Г.В. Войткович. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1979 г.

6.Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения. СанПиН № 4630-88. Минздрав СССР, Москва, 1988 г.

7.ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

8.Промышленные и бытовые отходы: Хранение, утилизация, переработка: Учеб.пособие/ А.С. Гринин, В.Н. Новиков.-М.: ФАИС-ПРЕСС, 2002.-336с.

9.Ступина Н.Н. "Влияние полигонов и свалок на состояние водных ресурсов" Вестник Воронежского ун-та. Геология. 2003. №2 http://www.vestnik.vsu.ru/pdf/heologia/2003/02/stupina.pdf