Миняйло Екатерина Эдуардовна

Факультет: Горно-геологический

Автореферат магистерской диссертации

«Определение зон влияния полигонов и свалок ТБО на водную среду по гидрогеохимическим показателям и минералого-геохимическим признакам на примере Ларинского полигона г.Донецка и свалки в Орджоникидзевском районе г.Мариуполя)»

Руководитель: доц. кафедры "Полезные ископаемык и экологическая геология" Выборов Сергей Герасимович

Полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) являются опасными источниками загрязнения окружающей среды. Для разработки наиболее эффективных методов ее защиты и для минимизации данного влияния, во-первых необходимо всестороннее изучение механизмов и масштабов взаимодействия источника загрязнения и окружающей среды. В связи с этим, изучение зон влияния полигонов ТБО на гидросферу является актуальным вопросом современности, с точки зрения защиты и охраны природных вод.

Как уже отмечалось выше, в последние годы значительно возросло внимание общественности к проблеме хранения ТБО и связанных с этим экологическим последствиям.

В западной литературе материалы, касающиеся тематики антропогенной нагрузки на природные воды в районах складирования ТБО, появились еще в 90х годах прошлого столетия. Основным направлением данных исследований выступает изучение изменений химического состава природных вод под действием фильтрата. Такие исследования проводятся в Центре городской среды в Лондоне под руководством R.J. Slack, J.R. Gronow и N. Voulvoulis. В своих работах [1, 2] они описывают состав образующегося на свалках ТБО фильтрата, и пути его миграции в подземные воды района. В Лондоне также функционирует Школа гражданского строительства и окружающей среды (School of Civil Engineering and the Environment) под руководством профессора William Powrie, одним из направлением деятельности которой является изучение проблемы твердых бытовых отходов и внедрение в систему их управления новейших научных разработок.

Проблеме свалок ТБО во Флориде (США) посвящена деятельность Richard A. Statom (Department of Geology and Geological Engineering, штат Колорадо) и Geoffrey Thyne (International Ground Water Modeling Center, штат Колорадо) [3]. Важным моментом в данном исследовании является то, что приводиться возможность прогнозирования изменения химических и физических свойств фильтрата во времени.

В США выходит также журнал, посвященный проблемам гидрогеологии – «DRAFT – Submitted to Hydrogeology Journal», в котором также рассматриваются проблемы загрязнения природных вод отходами.

Мониторингу качества подземных вод в целях предотвращения аварийных ситуаций в районах свалок на примере Канады посвящены исследования Э. Зальцберга [4].

Методы контроля за состоянием качества природных вод в районах свалок бытовых отходов изучаются в Институте геохимии Китайской академии наук (КНДР). В частности, работа Aizhong Ding, Zonghu Zhang, Jiamo Fu и других посвящена методам биохимического контроля состава фильтрата [5].

В России проблемами ТБО занимаются достаточно большое количество научных институтов. В Московском регионе следует отметить работы Грибановой Л.П., посвященные комплексной оценке экологического состояния полигонов и свалок отходов производства и потребления Московской области [6, 7, 8].

Значительный вклад в развитие понятий геохимии природных вод и их загрязнения внесла школа профессоров С.Л. Шварцева и Н.М. Рассказова (Томский политехнический институт).

Научный интерес по тематике факторов образования фильтрата также представляют работы профессора Пермского государственного технического университета – Вайсмана Я.И [9].

Непосредственный интерес для данной работы представляет публикация Туркадзе Ц.Д., Камкамидзе Н.Р. и Богверадзе М.З. (опубликованная в сборнике научных статей № 6 Московского инженерно-физического института), которая затрагивает вопросы самоочищения грунтовых вод в районе свалки ТБО [10].

В Донецком регионе наиболее ярким именем, связанным с исследованием проблемы хранения ТБО, являются имя профессора Донецкого национального технического университета – Краснянского М.Е. В одной из своих публикаций, он рассматривает влияния свалок ТБО г. Донецка и г. Макеевки на природную среду [11].

Определить зоны влияния полигонов ТБО на природные воды района их размещения и дать им характеристику с точки зрения их гидрогеохимических показателей и минералого-геохимических признаков.

Установить общие минералого-геохимические и гидрогеохимические закономерности развития процесса антропогенного замещения вод в связи с полигонами твердых бытовых отходов.

Для решения поставленной цели проведен комплекс исследований на двух полигонах ТБО, расположенных по берегам р. Кальмиус в разных ландшафтно-геохимических условиях. Мариупольский полигон ТБО расположен в долине р. Кальмуис на левом, местами заболоченном берегу. Ларинский полигон ТБО г. Донецка находится на правом берегу р. Кальмиус в пределах небольшого по площади водораздела реки и балки Четвергная. Многие факторы, определяющие ландшафтно-геохимические условия этих территорий различаются. Технология эксплуатации полигонов и объемы размещенных отходов примерно одинаковы, что дает возможность установить общие закономерности развития процесса замещения природних вод.

Несмотря на то, что в последнее время вопросу влияния ТБО на природные воды в местах их хранения уделяют много внимания, как общество, так и государство, однако четко определенных и описанных характеристик этого процесса, его общих тенденций и масштабов проявления не существует. Данная работа предусматривает определение этих параметров путем построения математико-гидрогеохимической модели взаимодействия полигонов и свалок ТБО на природне воды района их размещения.

Возможно использовать полученные результаты в случаях:

- планирования и разработки проектов строительства полигонов твердых бытовых отходов;

- разработки природоохранных мероприятий в районах размещения полигонов и свалок ТБО;

- оценки возможности хозяйственного использования территорий, прилегающих к местам хранения ТБО;

- планирования создания сети мониторинга природных вод района размещения полигонов и свалок ТБО.

В первом разделе магистерской работы рассмотрены общие сведения о твердых бытовых отходах и местах их хранения, даны определения гидрогеохимическим показателям и минералого-геохимическим признакам.

Описан механизм образования фильтрата и пути его миграции в подземные воды.

Исходя из описанной теоретической базы обоснован выбранный метод исследования.

Во втором разделе описывается методика проведенных исследований. Отдельные главы уделены описанию методики полевых и лабораторных исследований.

Среди методов обработки полевых и лабораторных данных для получения количественных характеристик объектов были использованы методы математической статистики, корреляционного анализа и регрессионного анализа.

Для получения качественных характеристик объектов было проведено:

- определение гидродинамического режима и геофильтрационных условий;

- определение степени загрязнения подземных и поверхностных вод;

- определение гидрогеохимической зональности ореолов загрязнения и гидрогеохимической направленности процесса замещения природних вод.

В экспериментальном разделе изложено краткое описание объектов с точки зрения факторов формирования состава подземных и поверхностных вод:

- климат;

- рельеф и геоморфология;

- геологическое строение;

- антропогенная загрузка;

- ландшафтно-геохимическая обстановка.

Проведена оценка степени и масштабов загрязнения природних вод, выделены ореолы загрязнения и гидрогеохимической направленности процесса замещения природних вод.

В результате проведенных исследований показано, что основным источником загрязнения поверхностных и подземных вод исследуемых районов является фильтрат, образующийся в основании свалок ТБО. Загрязнение грунтовых вод продвигается согласно направлению их движения. В процессе продвижения ореола загрязнения грунтовых вод происходит расширение ореола эпигенетического изменения водовмещающих пород, при котором изменяются не только их минералого-геохимические, но и физико-механические параметры, что несет опасность для устойчивости различных коммуникаций, зданий и сооружений.

В районе размещения полигонов выделяются три основных типов вод:

1. Воды, отчетливо загрязненные фильтратом, между гидрогеохимическими параметрами которых устанавливается жесткая положительная корреляционная связь с вероятностью, близкой к 100%. Здесь отмечается высокий уровень суммарного загрязнения. Отчетливо устанавливаются аномальные концентрации для широкого спектра макро- и микрокомпонентов.

2. Воды, без внешних признаков загрязнения фильтратом. Они имеют достаточно близкие гидрохимические параметры по отношению к пробам 1-й группы. Однако отличаются низким уровнем концентрации макро- и микрокомпонентов и значительно меньшей степенью загрязнения.

3. Поверхностные воды, в которые попадает фильтрат. Их гидрохимические параметры резко отличаются от первых двух групп, т.е. загрязненные фильтратом воды, смешиваясь с поверхностными водами, резко меняют свой химический состав. При этом увеличивается уровень загрязнения исходных поверхностных вод, а гидрохимические параметры резко изменяются. Данный тип воды характеризуется переходным неравновесным состоянием. При удалении от источника загрязнения вода приходит в физико-химическое равновесие и соответствует воде второй группы.

В настоящее время исследования не завершены. На стадии текущего исследования находятся проблемы общих закономерностей развития процесса антропогенного замещения природних вод в связи с полигонами ТБО.

Окончательные результаты будут получены в декабре 2008 года.

1. Rebecca J. Slack, Jan R. Gronow, David H. Hall, Nikolaos Voulvoulis, Household hazardous waste disposal to landfill: Using LandSim to model leachate migration. Centre for Environmental Policy, Imperial College, Prince Consort Road, London SW7 2BP, UK

2. R.J. Slack, J.R. Gronow, N. Voulvoulis, Household hazardous waste in municipal landfills: contaminants in leachate. Department of Environmental Science and Technology, Imperial College, Prince Consort Road, London, SW7 2BP, UK

3. Richard A. Statom, Geoffrey Thyne, John E. McCray, Temporal Changes in Leachate Chemistry of a Municipal Solid Waste Landfill in Florida, USA. DRAFT – Submitted to Hydrogeology Journal

4. Зальцберг Э. Мониторинг качества подземных вод в целях предотвращения аварийных ситуаций в районах свалок (на примере Канады) // Вод. ресурсы. - 1997. - Т.24, N 5. - С.630-633.

5. Aizhong Ding, Zonghu Zhang, Jiamo Fu and Lirong Cheng Aizhong Ding, Zonghu Zhang, Jiamo Fu and Lirong Cheng, Biological control of leachate from municipal landfills. Институт геохимии, Китайская академия наук, Гуанчжоу, провинция Гуандун 510640

6. Грибанова Л.П., Афонин А.П. Геоэкологические исследования на Саларьевском полигоне твердых бытовых и промышленных отходов // Экол. и пром-ть России. - 1997. - Июнь. - С.8-10.

7. Грибанова Л.П., Гудкова В.Н. Организация и ведение экологического мониторинга на полигонах твердых бытовых и промышленных отходов в Московском регионе // Науч. и техн. аспекты охраны окруж. среды / ВИНИТИ. - М., 1999. - N 3. - С.60-64.

8. Грибанова Л.П., Портнова Т.Г. Контроль подземных и поверхностных вод в районах полигонов твердых бытовых отходов Московского региона // Экол. вестн. Подмосковья. - 1993. - N 4. - С.27-29.

9. Вайсман Я.И., Петров В.Ю., Середа Т.Г. Факторы, влияющие на объем образующегося фильтрата полигонов захоронения (депонирования) твердых бытовых отходов // Пробл. охраны окруж. Среды на урбанизир. территориях: Матер. междунар. конф. студ. и мол. ученых, Пермь, 1996. - Пермь, 1996. - С.26-38.

10. Туркадзе Ц.Д., Камкамидзе Н.Р., Богверадзе М.З. Изучение интенсивности процессов самоочищения грунтовых вод в районе городской свалки хозяйственно-бытового мусора // Экол. системы и приборы. - 2006. - N 5. - С.13-14

11. Бельгасем А., Краснянский М.Е. Исследование влияния свалок ТБО г. Донецка и г. Макеевки на природную среду // Экология и науч.-техн. прогресс: Матер. 3 междунар. науч.-практ. конф. студ., аспирантов и мол. ученых / Перм. ГТУ. - Пермь, 2005. - С.247-255.