«Н. А. Лысухо, Д. М. Ерошина ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ, ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ Минск 2011 УДК 551.79:504ю064(476) ББК 28.081 Л88 Рекомендовано к изданию научно-техническим советом Учреждения образования ...»

из них:

тельно-теплового хозяйства и питьевой воды на очистных сооружениях хозяйственно-фекальной канализации Отходы жизнедеятельности населения и подобные им отходы производства, всего:

из них:

ные отходам жизнедеятельности населения * – использованы ранее накопленные отходы Среди отходов минерального происхождения максимальным индексом использования характеризуются вскрышные породы, которые почти в полном объеме применяются для рекультивации нарушенных земель (засыпка карьеров и т.п.). Достаточно высок уровень использования металлургических шлаков, печных обломков, формовочной земли – в значительных объемах для рекультивации полигонов промотходов.

К отходам химических производств, имеющим индекс использования выше среднего для этого блока отходов, можно отнести резиносодердащие и пластмасс. Резиносодержащие отходы используются по двум основным направлениям – получение новых товарных продуктов и в качестве альтернативного топлива цементных заводах. Отходы пластмасс частично регенерируются, частично используются для производства новой продукции – преимущественно товаров народного потребления.

В соответствии с законодательством все действующие объекты по использованию отходов подлежат регистрации в реестре объектов по использованию отходов [31,32]. Эксплуатация объектов, не включенных в реестр, не допускается.

В реестре объектов по использованию отходов по состоянию на конец 2009 г. было зарегистрировано 2345 технологий [33], на конец 2010 г. – более 2600 [34, 35]. Объекты, зарегистрированные в реестре, используют 615 наименований отходов или лишь 44 % от наименований образующихся отходов [33].

Структура зарегистрированных объектов по использованию отходов имеет вид (% от общего количества зарегистрированных объектов):

древесных отходов – 89,9 %;

продуктов переработки нефти – 2,2 %;

отходов пластмасс – 2,1%;

отходов минерального происхождения – 1,4%;

лома и отходов черных металлов – 1,2%;

отходов бумаги и картона – 0,8 %;

отходов текстильных, отходов производства химических волокон и нитей – 0,7%;

отходов резиносодержащих (включая старые шины) – 0,47%;

отходов производства пищевых продуктов – 0,3%;

отходов кислот, щелочей, отработанных растворов – 0,25%;

прочих отходов – 0,68%.

Следует особо отметить строительные отходы, поскольку объем их образования имеет высокие темпы роста. Малая насыпная масса и, обусловленные этим большие объемы, занимаемые строительными отходами при захоронении, приводят к перегрузке объектов размещения отходов, привлечению большого количества транспортных средств, значительному расходу топлива. В то же время, отходы строительного производства представляют собой вторичное сырье, использование которого после переработки на вторичный щебень и песчано-гравийную смесь и др. продукты может снизить затраты на строительство новых объектов и одновременно позволяет уменьшить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок [36]. В реестре зарегистрировано лишь 20 объектов, перерабатывающих асфальтобетон, бетон, железобетон, мягкие кровельные материалы, причем около 50 % из них перерабатывают, только собственные отходы.

Около 3840 тыс. т. отходов, образовавшихся в 2008 г., не были использованы, их структура представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Структура неиспользуемых отходов производства (2008 г.) Основным неиспользуемым видом отходов минерального происхождения является фосфогипс (из образовавшихся 640,1 тыс. т использовано 4,9 тыс. т фосфогипса).

Уровень использования фосфогипса остается низким, и в 2008 г. составил лишь 0,8 %. В отвалы было вывезено 635,2 тыс. т этого отхода (в 2007 г. – 550,8 тыс. т). Фосфогипс в небольших количествах отгружается сельскому хозяйству в качестве мелиоранта; используется для производства кормовых добавок и кормового фосфогипса. На цементных заводах, например, на ПРУП «Кричевцементношифер» фосфогипс используется в качестве частичной замены природного гипсового камня в добавках, регулирущих время отвердения. В связи с тем, что фосфогипс, образующийся на РУП «Гомельский химический завод», содержит пасту дигидрат сульфата кальция с примесями сульфатов, фосфатов, оксида кремния, он может быть использован в разных отраслях. Как показывает зарубежный и отечественный опыт, а также технико-экономические расчеты, наиболее эффективными областями применения фосфогипса является сельское хозяйство, производство гипсовых вяжущих и портландцемента.

Кроме фосфогипса (объем удаления фосфогипса составил свыше 32 % общего объема неиспользованных отходов минерального происхождения), основными практически полностью или частично неиспользуемыми отходами минерального происхождения являются породы вскрышные (107,3 тыс. т, или 5,4 %); смешанные отходы строительства (296, тыс. т, или 15 % ); отходы от разборки зданий (85,8 тыс. т, или 4,3 %);

минеральные шламы (77,1 тыс. т, или 3,9 %); отходы формовочных смесей (86,6 тыс. т, или 4,4 %); металлургические шлаки, съемы и пыль, печные обломки (323,9 тыс. т, или 16,4 %); золы шлаки и пыль от термической обработки отходов и от топочных установок (28,8 тыс. т, или 1,5 %);

бетонные обломки, отходы бетона, железобетона (38,9 тыс. т, или 2 %).

Почти половину (49,6 %, или 146 тыс.т) объема удаления отходов растительного и животного происхождения составляют неиспользуемые или частично используемые отходы производства пищевых и вкусовых продуктов, главным образом в виде зерновых отходов с содержанием зерна менее 2 % и зерновой пыли, сыворотки молочной, остатков производства картофельного крахмала, выжимок яблочных, смеси табачной пыли, табачной мелочи, жилок табачного листа, дефеката. Свыше 32 % неиспользуемых отходов растительного и животного происхождения (94,4 тыс. т) составляют неиспользуемые и частично используемые древесные отходы в виде коры; древесных отходов строительства; шпал деревянных; опилок древесных, загрязненных минеральными маслами; опилок и стружки, содержащими фенол и формальдегид; древесных отходов и деревянных емкостей, загрязненных органическими химикалиями; отходов от переработки макулатуры; скопа и др.

Практически полностью неиспользуемыми отходами являются отходы жизнедеятельности населения и подобные им отходы производства (объем удаления этих отходов составил 886 тыс. т), и отходы (осадки) водоподготовки котельно-теплового хозяйства и питьевой воды, очистки сточных, дождевых вод и использования воды на электростанциях (474 тыс. т).

Существует ряд причин того, что значительные объемы отходов производства не используются; среди них можно выделить основные: низкий технологический уровень имеющейся производственной базы, что определяет ее высокую отходоемкость; наличие большой номенклатуры отходов с широким спектром физико-химических свойств, что не позволяет унифицировать существующие технологии сбора и переработки отходов; территориальная разбросанность источников многих видов отходов, образующихся в малых объемах и периодически; недостаток мощностей для отдельных видов перерабатываемых отходов и их отсутствие для почти 50 % видового состава отходов; несовершенство существующих технологий переработки (экономическая неэффективность, образование вторичных отходов и негативное воздействие на окружающую среду) и др. [37].

Такой вопрос, как организация переработки неиспользуемых отходов, не всегда может быть решен одним предприятием. В то же время в каждом регионе есть ряд предприятий различных отраслей промышленности, характеризующихся образованием идентичных видов отходов: гальванических шламов, лакокрасочных материалов, строительных и др. С нашей точки зрения, для вовлечения указанных отходов в хозяйственный оборот целесообразно создание региональных центров (комплексов) по переработке отходов [38–40]. Региональный центр может рассматриваться как комплекс взаимосвязанных, апробированных инженерных решений и организационных мероприятий, реализация которых позволит частично или полностью решить на региональном уровне проблемы охраны окружающей среды от различного вида отходов.

Хранение и захоронение отходов. Из общего количества (без учета отходов калийного производства) неиспользованных отходов (3839,6 тыс. т) в 2008 г. удалено на объекты долговременного хранения – 975,6 тыс. т отходов (25,4 % годового выхода неиспользуемых отходов); захоронено на полигонах коммунальных отходов, на объектах промышленных отходов (отвалах, полигонах и др.) – 1993 тыс. т отходов (51,9 %); обезврежено термическим, химическим и другими способами – 257 тыс. т отходов (6,7 %); удалено на хранение на территории предприятий 613 тыс. т отходов (около 16 %).

На длительное хранение (кроме галитовых отходов и глинистосолевых шламов, которые упоминались выше) удалялись следующие виды отходов с низким уровнем использования: фосфогипс (годовой объем удаления этого отхода на длительное хранение составил 65,2 % общего объема удаляемых на длительное хранение отходов в республике); отходы (осадки) водоподготовки котельно-теплового хозяйства и питьевой воды, очистки сточных, дождевых вод и использования воды на электростанциях (30,9 %).

Объем накопленных отходов на объектах хранения (в ведомственных местах хранения и на территории предприятий) увеличился за 2008 г. на 3,2 % и превысил на конец года 898 млн т. В объеме накопленных в Республике Беларусь отходов доля крупнотоннажных отходов составляет свыше 98 %.

Практически полностью удаляются на захоронение отходы жизнедеятельности населения и подобные им отходы производства (количество захороненных отходов этого вида составило 44,4 % общего объема захороненных отходов). Объем захоронения отходов (осадков) водоподготовки котельно-теплового хозяйства и питьевой воды, очистки сточных, дождевых вод и использования воды на электростанциях составил 6,4 % общего объема захороненных отходов.

Удаленные на захоронение отходы химических производств и производств, связанных с ними, количество которых составило 1,6 % общего объема захороненных отходов, представлены в основном шламами минеральных масел; остатками, содержащими нефтепродукты; отходами ЛКМ;

отходами химических волокон и нитей, текстильными отходами и шламами; отходами пластмасс; резиносодержащими отходами.

Среди захороненных в 2008 г. отходов минерального происхождения 41,7 % составили смешанные отходы строительства и отходы от разборки зданий; абразивная пыль и порошок, прочие шлифовальные и полировальные материалы и инструменты отработанные; отходы формовочных смесей; лом огнеупорных изделий; бой керамической плитки и кирпича; земля (песок) формовочная горелая.

Удаленные на захоронение отходы растительного и животного происхождения, количество которых составило 118 тыс. т (5,9 % общего объема захороненных отходов производства), представлены в основном частично используемыми зерновыми отходами; жмыхом; мездрой; корой; отходами, фанеры, древесно-стружечных и древесноволокнистых плит, шпона; опилками древесными промасленными; опилками и стружкой, содержащими фенол и формальдегид; древесными отходами лесоразработок и вырубок;

отходами от переработки макулатуры и скопом; загрязненным упаковочным материалом.

Рассматривая динамику образования, использования и накопления отходов в территориальном разрезе можно отметить, что за 1995–2009 гг.

произошли существенные изменения в структуре каждого из показателей (табл. 1.5). Положительным при этом является тот факт, что коэффициент использования отходов увеличился практически в каждой области, за исключением Гомельской, и, как следствие – доля данной области в объеме накопления отходов выросла с 68 до 77 %.

Опасные отходы. Значительная часть видов отходов производства, содержащая различные химические соединения, обладает опасными свойствами (токсичностью, экотоксичностью, пожаро- и взрывоопасностью и др.) [41–44] и, в силу этого, требуют специальных мер при обращении с ними, как, например, с непригодными для применения пестицидами [45].

Динамика образования, использования и накопления отходов 1-4 классов опасности приведена в табл. 1.6. В течение 1996–2008 гг. суммарная доля образования отходов 1–2 классов опасности не превышала 0,7 % от общего объема образования опасных отходов; доля этих же отходов в общем объеме накопления сократилась с 0,3 до 0,04 %.

В 2008 г. объем образования отходов 1–4 классов опасности на предприятиях Беларуси составил ~ 3532,7 тыс. т, из них 85 % приходилось на отходы 4 класса опасности (табл. 1.5).

Количество отходов 1–3 классов опасности, находящихся на хранении на предприятиях страны, составило к концу 2008 г. 2999,6 тыс. т. Из них на отходы 1 класса приходится 0,06 %, а отходы 2 класса опасности составляют 0,1 % хранящихся на территории предприятий опасных отходов.

Образование, использование и накопление отходов производства по областям Беларуси (без учета галитовых отходов и глинисто-солевых шламов), тыс.т.

Область Республика Беларусь * данные отличаются от цифр, приведенных в форме государственной статотчетности, поскольку дополнены информацией о ранее накопленном лигнине (предприятие – источник лигнина в статотчетности.показало, что в 2000 г. часть лигнина захоронена, что не соответствует действительности).

Образование, использование и накопление отходов 1–4 классов опасности в Республике Беларусь в 1996-2008 гг.

в местах хранения в местах хранения в местах хранения Наличие на конец года тыс. т 24229,7 23150,9 24489,5 28982, в местах хранения * –приведены данные за 2009 г.

** – использованы ранее накопленные отходы Основной объем накопленных отходов 1 класса опасности составляют непригодные для применения пестициды (53 % от накопленных отходов 1 класса опасности), гальванические шламы (~ 7 %), свинцовые аккумуляторы отработанные неповрежденные с неслитым электролитом (17 %), отходы сложного комбинированного состава в виде изделий, оборудования и устройств, включая оборудование и материалы, содержащие ПХБ, силовые трансформаторы с охлаждающей жидкостью на основе ПХБ, силовые конденсаторы с диэлектриком, пропитанным жидкостью на основе ПХБ и др. (16 %). Кроме того, на предприятиях на конец года хранилось 1,27 млн штук отработанных ртутьсодержащих ламп.

Более 70 % объема хранения отходов 2 класса опасности приходится на минеральные шламы, в основном шлам ванадийсодержащий.

Среди отходов 3 класса опасности, хранящихся на предприятиях, преобладают: лигнин гидролизный – 89,5 %; зола, шлаки и пыль от термической обработки отходов и от топочных установок – 1,8 %; шлак доменный – 1,2 %, шламы минеральных масел, остатки, содержащие нефтепродукты – 0,8 %; осадки водоподготовки котельно-теплового хозяйства – 4,5 %; отходы ЛКМ – 0,1 %.

В 2008 г. образовалось 9,4 тыс. т шламов и осадков гальванических производств, из них около 14 % захоронено на полигоне промотходов.

Следует отметить, что в настоящее время в Беларуси в промышленном масштабе переработка гальванических отходов с извлечением полезных компонентов не производится. ООО «РосБелХим» использует отходы гальванических производств при получении керамзита щебнеподобного.

Производится химическая деструкция смеси 20 % гальванических шламов и осадков очистных сооружений гальванических производств и 80 % глины с добавлением необходимых технологических добавок и последующим термическим обжигом полученного шликера при температуре до 1250 С.

Такой подход позволяет вовлечь в хозяйственный оборот некоторое количество гальваноотходов, тем самым снизив их воздействие на окружающую среду, но не решает задачу комплексного извлечения и повторного использования металлов.

Неиспользуемые отходы 1–3 классов опасности, как правило, хранятся на предприятиях (в специально обрудованных помещениях или площадках), реже на объектах хранения отходов за пределами предприятий. Отдельные виды отходов 3 класса опасности захораниваются, наиболее характерными из них опилки и стружка древесные промасленные, опилки и стружка, загрязненные органическими химикалиями и др.; зола, шлаки и пыль от термической обработки отходов топочных установок металлические шламы (шлам металлошлифовальный, шлам железосодержащий, шлам стали в смазочно-охлаждающей жидкости и др.); шламы гальванические; отходы солей; шламы минеральных масел, остатки, содержащие неф Основной вклад в образование и накопление отходов 4 класса опасности вносит фосфогипс 22 % и 65 % от общего объема образования и накопления.

Свыше 50 % отходов 1 класса опасности хранится на территории предприятий, расположенных в Минской и Гродненской областях; более 70 % отходов 2 класса опасности – в г. Минске и Гродненской области;

около 93 % отходов 3 класса опасности – в Могилевской области; примерно 87 % отходов 4 класса опасности – в Гомельской области.

захоронение твердых коммунальных отходов С 1997 по 2008 г. в Беларуси наблюдается постоянный рост образования коммунальных отходов (рис. 1.2). Показатель их удельного образования увеличился за этот период с 0,485 до 0,877 кг/чел. в день, т. е. почти в 2 раза, и приблизился к величине, характерной для стран Евросоюза (0,85–1,7 кг/чел. в день) [46].

Рис. 1.2. Образование твердых коммунальных отходов в Беларуси за 10 лет За последние годы в составе коммунальных отходов заметно увеличилась доля упаковки из полимерных материалов и стекла. В целом, коммунальные отходы имеют состав, представленный на рис. 1.3 [6].

пищевые отходы Рис. 1.3. Усредненный морфологический состав твердых коммунальных отходов По своему морфологическому составу коммунальные отходы Беларуси приближаются к отходам стран с развитой экономикой, характерными особенностями которых является относительно высокий процент бумаги, картона, стекла, металлов, возрастающий процент полимеров и постоянно снижающийся процент органики (рис. 1.4) [47].

образующихся в странах с различными экономическими условиями Если рассматривать структуру полимерной фракции, то можно отметить, что свыше 48 % приходится на полиэтилен (табл. 1.7).

Рассматривая тенденции изменения состава ТКО, следует отметить рост содержания в них опасных отходов, обусловленный расширением номенклатуры и объемов потребления населением средств бытовой химии, средств по уходу за автомобилями, средств химической защиты растений и др.

Так, по данным исследований состава ТКО в Германии 1 т отходов содержит в среднем до 7 кг хлора и фтора, 5 кг серы, более 0,7 кг свинца и 1,5 кг цинка, до 600 г меди, около 100 г. хрома, 50 г никеля и 20 г кадмия [1].

По данным исследований Научно-исследовательского центра экологической безопасности Российской академии наук процент содержания опасных отходов в потоке ТКО может достигать 6–7,5 % [49].

Несмотря на то, что коммунальные отходы являются одним из весомых источников вторичного сырья, основная их часть захоронивае тся на полигонах. Одна из причин сложившейся ситуации – смешанный сбор отходов.

Вместе с тем, нельзя не отметить прогресс в области вовлечения данного ресурса в хозяйственный оборот как за счет организации раздельного сбора отходов в крупных городах, так и создания пунктов сортировки, сортировочно-перегрузочных станций. Так, в 2008 г. раздельным сбором было охвачено около 40 % городского населения [9]. Суммарная мощность сортировочно-перегрузочных станций на конец 2008 г. составила около 119 тыс. т / год. Количество приемных пунктов в организациях жилищнокоммунального хозяйства увеличилось с 87 единиц в 2004 г. до 120 единиц в 2008 г., объем заготовленных вторичных материальных ресурсов с 2003 г.

по 2008 г. вырос в 4,6 раза [50].

Помимо предприятий жилищно-коммунального хозяйства, сбор вторичных материальных ресурсов осуществляют организации Белорусского республиканского союза потребительских обществ и государственного торгово-производственного объединения «Белресурсы».

В 2008 г. собрано вторичного сырья в виде отходов бумаги и картона, стекла, текстиля, резины, полимеров в объеме свыше 200 тыс. т, или около 7 % от общего количества коммунальных отходов. Свыше 93 % отходов размещено в окружающей среде.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ХРАНЕНИЯ И ЗАХОРОНЕНИЯ

ОТХОДОВ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ

Реестр представляет собой единую информационную систему учета объектов, охватывающую все разнообразие их типов – полигоны, шламонакопители, отвалы, промплощадки и другие специально установленные места для хранения или захоронения отходов. В реестре по каждому из объектов содержатся сведения о размерах, сроке эксплуатации, мощности, схеме складирования отходов, наличии природоохранных сооружений и наблюдательных скважин, характеристике размещаемых отходов и некоторые другие. Информация о воздействии объекта на окружающую среду в Реестре отсутствует.

Документом, в котором сосредоточена полная информация об объекте размещения отходов, включая воздействие на разные компоненты природной среды, является «Экологический паспорт объекта по размещению отходов» (далее Экологический паспорт) [51].

Экологический паспорт составляется на основании проектной документации на объект, результатов экологического обследования, данных локального мониторинга и документов, действующих в отношении объектов хранения и захоронения отходов.

Экологический паспорт разрабатывается на весь срок действия объекта, дополняется и корректируется по мере изменений в процессе эксплуатации объекта. Один раз в 5 лет он пересогласовывается с учетом внесенных изменений и дополнений.

Экологический паспорт включает 17 форм: общие сведения о предприятии (организации) - владельце; общие сведения об объекте; схему месторасположения объекта; техническую характеристику объекта; распределение площадей земельного участка; описание природоохранных сооружений; сведения о санитарно-защитной зоне; характеристику отходов и реестр предприятий и организаций, вывозящих отходы на объект в предыдущем году; инженерно-геологическую характеристику грунтов (пород) в основании площадки; результаты контроля за состоянием почв вокруг объекта; санитарно-эпидемиологическое состояние объекта; результаты контроля за состоянием поверхностных вод; результаты контроля за состоянием грунтовых вод; результаты контроля за состоянием атмосферного воздуха; выбросы загрязняющих веществ от транспортных средств, работающих на объекте; закрытие объекта по размещению отходов и рекультивация земель; топографический план объекта.

При условии полного и достоверного заполнения всех форм согласно Инструкции по заполнению и ведению Экологического паспорта, а также своевременной актуализации документа, владельцы объектов, а также территориальные органы Минприроды постоянно имеют информацию о вредном воздействии объекта на окружающую среду и сведения, необходимые для принятия своевременных мер по его снижению. Кроме того, информация, содержащаяся в Экологическом паспорте, может служить обоснованием для приоритетности выделения средств на реализацию мероприятий по минимизации влияния объекта размещения отходов на окружающую среду.

К сожалению, практика показывает, что не все объекты размещения отходов имеют Экологические паспорта, а имеющие их – своевременно не актуализируют. Основная причина сложившейся ситуации – в недостаточном контроле со стороны территориальных органов Минприроды.

2.1. Общая характеристика объектов хранения и захоронения отходов производства В настоящее время в Реестре зарегистрировано 67 объектов хранения и захоронения отходов производства, которые занимают площадь свыше 978 га (не учитывая объекты размещения отходов производства калийных удобрений) (табл. 2.1). Более 70 % площади под объекты приходится на Гомельскую и Могилевскую области, где размещены такие многотоннажные отходы, как фосфогипс и лигнин.

Около 60 % объектов размещения отходов производства начали эксплуатироваться до 1990 г.

Более 95 % объектов сооружались согласно проектной документации одновременно со строительством предприятия-владельца объекта. Свыше 20 % объектов расположено в карьерах.

На объекты удаляются промышленные отходы 3–4 классов опасности, на отдельные из них в небольших количествах – 2 класса опасности.

Свыше 60 % объектов оборудовано природоохранными сооружениями или приурочено к площадкам с грунтами, характеризующимися изолирующими свойствами. Обвалованию подлежат все отвалы твердых промышленных отходов. Таких объектов насчитывается 36. Накопители (главным образом шламонакопители) предусматривают гидроизоляцию отходов (бетонированное основание, железобетонные или металлические ванны, противофильтрационный экран из искусственного материала). В данных объектах накапливаются отходы, характеризующиеся высокой степенью влажности.

Примерно 8 % объектов, на которых отсутствуют какие-либо природоохранные сооружения, интенсивно загрязняют подземные воды. Имеется несколько объектов (4 %), которые, несмотря на наличие природоохранных сооружений, загрязняют грунтовые или поверхностные воды или почвы вследствие негерметичности сооружений.

Наблюдательными контрольными скважинами оборудовано 57 % объектов. Режимная сеть наблюдательных скважин на объектах в среднем включает 4–10 скважин. На отдельных крупных объектах (отвалы фосфогипса, комплекс по переработке и захоронению токсичных промышленных отходов) количество скважин превышает 50–60. Однако не на всех объектах расположение скважин позволяет получить реальную картину загрязнения подземных вод.

Локальный мониторинг состояния подземных вод согласно [52] проводится на 58 объектах с промышленными отходами, в том числе [53] на 16 объектах энергетики; на 2 объектах металлургической промышленности; на 2 объектах машиностроения и металлообработки; на 23 объектах химической и нефтехимической промышленности, на 4 объектах промышленности строительных материалов и др. На 73 % объектах в течение 2009 г. фиксировались нарушения качества подземных вод, ПДК превышались чаще по соединениям азота, общей минерализации и тяжелым металлам [54].

Следует отметить, что, несмотря на опасность объектов с промышленными отходами, экологический паспорт, в котором сконцентрирована полная информация об объекте, в том числе воздействии его на окружающую среду, имеют лишь 22 объекта.

2.2. Общая характеристика объектов захоронения твердых коммунальных отходов В реестре зарегистрировано 157 полигонов ТКО, занимающих площадь 884,4 га, свыше 65 % которой занято отходами (табл. 2.2). Возрастной состав полигонов ТКО существенно отличается от объектов размещения отходов производства. Так, более 50 % полигонов ТКО введены в эксплуатацию после 1991 г., когда начала интенсивно формироваться законодательная база в области обращения с отходами. Большинство объектов оборудовано природоохранными сооружениями – порядка 30 % имеют противофильтрационные экраны, свыше 75 % полностью или частично обвалованы и обустроены кольцевыми и отводными канавами.

Основные показатели экологического состояния объектов размещения промышленных отходов * – без учета объектов размещения отходов производства калийных удобрений Основные показатели экологического состояния объектов размещения твердых коммунальных отходов На большинстве объектов, которые создавались до 1991 г., инженерногеологические изыскания не проводились, владельцы объектов не имеют сведений о гидрогеологической характеристике площадки расположения объекта. Даже при наличии наблюдательных скважин нередко отсутствуют паспорта скважин, а, следовательно, сведения о геолого-литологическом составе. В основании многих из них лежат пески и супеси, обладающие высокими фильтрационными свойствами.

На 74 % объектов создана режимная сеть наблюдений за состоянием подземных вод, которая, как правило, состоит из 2–5 скважин. Средняя глубина скважин варьирует от 4 до 10 м, реже достигает 15–25 м.

В соответствии с [53] локальный мониторинг подземных вод осуществляется на 117 полигонах ТКО. На 63 % объектов в 2009 г. были зафиксированы превышения ПДК по ряду загрязняющих веществ [54]. Чаще в перечень этих загрязнителей входили соединения азота, нефтепродукты и общая минерализация.

Мониторинг состояния поверхностных вод, почв, атмосферного воздуха в зоне влияния объектов с отходами ведется эпизодически, бессистемно.

ГЛАВА 3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ОБЪЕКТОВ РАЗМЕЩЕНИЯ

ОТХОДОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

По размерам могут быть выделены полигоны:

крупные (объем отходов до нескольких миллионов кубометров) – принимают отходы г. Минска (полигоны ТКО «Северный», «Тростенец», «Тростенецкий»);

средние (объем – сотни тысяч кубометров) – обслуживают областные и крупные районные центры (полигоны ТКО гг. Гомеля, Борисова, Витебска, Полоцка, Жлобина и др.);

мелкие (десятки тысяч кубометров) – обслуживают районные центры и крупные поселки (полигоны ТКО гг. Барановичи, Кировск, Поставы, Речица, Мстиславль и др.).

На полигонах ТКО, кроме коммунальных отходов, складируется и часть отходов производства: инертных (без класса опасности), 4-го, реже 3-го классов опасности, доля которых в общем объеме захораниваемых отходов достигает 18 % (в общей массе – более 30–35 %). Особенно велика доля отходов производства в крупных промышленных городах, где отсутствуют специальные объекты, предназначенные для захоронения производственных отходов. Количество захораниваемых на полигонах отходов производства и потребления приведено в табл. 3.1.

Объемы отходов производства и потребления, захороненных на полигонах ТКО в 2008 г., тыс. м 3/тыс. т [55] Таким образом, на полигонах Республики Беларусь ежегодно захоранивается порядка 16,5 млн. т3, или 7,056 млн. м отходов потребления и отходов производства. Суммарная площадь земельных отводов для этих полигонов около 885 га, более 65 % которых занято отходами.

3.1. Экологические риски от полигонов ТКО 3.1.1 Процессы, протекающие на полигонах ТКО Захороненные на полигонах отходы, разнородные по составу, классам опасности, физико-химическим и биохимическим свойствам, под воздействием атмосферы, воды, грунтов, взаимодействуя друг с другом, претерпевают сложные изменения. Основные процессы, протекающие в массе отходов на полигонах (в теле полигона) – это физические, химические и биохимические. В реальной обстановке они накладываются друг на друга, суммируются, подавляются, видоизменяются.

В первоначальный момент захоронения отходов на полигонах превалируют физические процессы: уплотнение, сжатие, уменьшение размера частиц, адсорбция, ионный обмен и др. Увеличение плотности и уменьшение размера частиц способствуют адсорбции воды, повышению влажности отходов, что ускоряет их разложение.

На дальнейшей стадии разложения отходов все большую значимость приобретают химические и биохимические процессы, но при этом не затухают и физические. Среди химических процессов преобладают окислительно-восстановительные и фотохимические реакции, происходит гидролиз и деполимеризация, зависящие от содержания кислорода в теле полигона, величины pH и других параметров.

В толще полигона формируется техногенный водоносный горизонт, основу баланса которого составляют инфильтрационные воды, питающиеся за счет атмосферных осадков.

Инфильтрация – ведущий фактор, влияющий на интенсивность протекания химико-биологических процессов и определяющий количество образующегося фильтрата и биогаза. Фильтрат и биогаз образуются в анаэробной зоне свалки, мощность (высота) которой может достигать 10 м и более за счет протекания процессов деполимеризации, сбраживания, гумификации органического вещества, сульфатредукции и других процессов. В итоге получается уникальный по своей токсичности раствор с минерализацией до нескольких десятков грамм на 1 л, содержанием ионов аммония и хлора, других макрокомпонентов до нескольких граммов на 1 л, высокими концентрациями тяжелых металлов (цинка, свинца, никеля, хрома, кадмия и др.) и органических соединений.

На дальнейшей стадии разложения отходов все большую значимость приобретают химические и биохимические процессы, но при этом не затухают и физические. Среди химических процессов преобладают окислительно-восстановительные и фотохимические реакции, происходит гидролиз и деполимеризация, зависящие от содержания кислорода в теле полигона, величины pH и других параметров.

Биохимические процессы возможны благодаря наличию в ТКО органосодержащих отходов, таких как бумага, картон, пищевые отходы, дерево, текстиль, кость, кожа и пр. В составе коммунальных отходов доля органических фракций колеблется не столь значительно: от 56 % в развитых странах до 62 % – в развивающихся [56, 57]. В Беларуси по данным Минжилкомхоза она составляет порядка 60 %.

Скорость и полноту разрушения органики, формирование состава и расход биогаза, качество фильтрата определяют в основном биохимические процессы, протекающие в аэробных и анаэробных условиях.

Оба процесса – аэробный и анаэробный – приводят к разложению органической части ТКО, образованию CO2, биомассы и выделению тепла.

Различие между ними заключается в том, что при аэробном процессе тепла выделяется на порядок больше, но не образуется метан, а при анаэробном процессе тепла выделяется меньше, но образуется метан.

Биохимические процессы, протекающие в толще полигона в анаэробных условиях, при которых образуются метан и углекислый газ, можно представить следующим образом [58]:

n (С6H12O6) микроорганизмы 2n(СH3 СH2OH) + 2n(CO2) + n(238,6 кДж);

выделение тепла 2n(СH3 СH2OH) + n(CO2) метановые бактерии 2n(СH3 СОOH) + n(CH4);

2n(СH3 СОOH) метановые бактерии 2n(CH4) + 2n(CO2) Таким образом, в результате протекающих в теле полигона процессов образуются вещества, содержащиеся в жидком фильтрате и газообразных выделениях (т. н. свалочном газе, или биогазе). Фильтрат и биогаз ученые относят к основным факторам риска от полигонов ТКО [57, 59–63].

Все многообразие химических соединений, образующихся на полигонах ТКО, может оказывать или оказывает влияние на все компоненты природной среды (табл. 3.2).

Воздействие полигонов ТКО на компоненты природной среды Компонент Подземные Проникновение в водоносные го- Ограничение водопользоваводы ризонты загрязняющих веществ. ния, необходимость очистки Бактериологическое загрязнение воды Поверхност- Загрязнение азот-, хлор-, серосо- Повышение жесткости, миные водные держащими и другими соедине- нерализации, ХПК источники ниями; тяжелыми металлами. Бак- Ограничение водопользоватериологическое загрязнение ния, сокращение биоты Почва Загрязнение тяжелыми металлами Изъятие из пользования и другими соединениями, уплотне- сельхозугодий. Гибель миние почвы. кроорганизмов и насекомых.

Атмосфер- Выделение в атмосферный воздух Загрязнение атмосферного ный воздух загрязняющих веществ, парнико- воздуха, повышение парнивых газов, дурнопахнущих веществ кового эффекта. Возникновение пожаров 3.1.2. Требования к качеству подземных вод как источнику водоснабжения Для количественной оценки состояния окружающей нас природной среды и, в особенности для принятия определенных мер, в том числе административных, по недопущению ее загрязнения конкретными поллютантами или ее улучшению, необходимо знать контрольные значения содержания загрязняющих веществ в различных средах. Начиная с этих значений дальнейшее увеличение концентраций поллютантов должно считаться неприемлемой. Такие контрольные значения содержаний установлены для почв, воздуха, подземных и поверхностных вод, растений (в первую очередь для сельскохозяйственных культур, употребляемых в пищу). Для каждого загрязняющего вещества они установлены отдельно. Требования к качеству подземных и поверхностных вод предъявляются в зависимости от характера применения воды (для хозяйственно-питьевых нужд, для технологических процессов, в сельском хозяйстве и др.).

Качество воды по химическому составу устанавливается по четырем группам показателей: 1) общее содержание; водородный показатель;

2) концентрации макрокомпонентов, микроэлементов, встречающихся в природных подземных водах; 3) концентрации веществ, являющихся промышленными и сельскохозяйственными загрязнениями; 4) концентрации веществ, которые могут попасть в воду при ее обработке на очистных сооружениях.

По отношению к подземным и поверхностным водам, оказавшимся в зоне влияния полигонов ТКО, применяются гигиенические нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования [64], а также гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения [65].

Макрокомпоненты, мг/л Общая минерализация (сухой остаток) – 1000 мг/л (для источников нецентрализованного водоснабжения показатель увеличен до 1500 мг/л);

Жесткость – 7 ммоль/л вещества эквивалента (для водопроводов без специальной обработки воды 7–10) – 1500 мг/л.

Водородный показатель рН 6–9. (для нецентрализованного водоснабжения 6–10).

Окисляемость перманганатная 5 мг О2/л (для нецентрализованного водоснабжения допускается 5–7 мг О2/л).

Нефтепродукты, суммарно – 0,1 мг/л;

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) – 0,5 мг/л;

Фенолы (фенольный индекс) – 0,25 мг/л.

Микроэлементы, мг/л При определении значений ПДК учитывались максимальные концентрации, при которых вещества не оказывают прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения (при воздействии на организм в течение всей жизни) и не ухудшают гигиенические условия водопользования [64].

Наряду с величинами ПДК указан класс опасности и лимитирующий показатель вредности, по которому установлено ПДК:

-санитарно-токсикологический (далее – с.-т.);

-общесанитарный (далее – общ.);

-органолептический (далее – орг.), с расшифровкой характера изменения органолептических свойств воды: изменяется запах воды (далее – зап.), увеличивается мутность (далее – мутн.), вода окрашивается (далее – окр.), образовывается пена (далее – пен.), пленка на поверхности воды (далее – пл.), воде придается привкус (далее – првк.), вызывается опалесцения (далее – оп.) и др.

Лимитирующий показатель вредности учитывается при одновременном содержании нескольких веществ в воде. В случае присутствия в воде нескольких веществ 1–2 классов опасности сумма отношений фактических концентраций каждого из них (С1, С2…Сn) к их ПДК не должна превышать единицы:

Вещества разделены на четыре класса опасности:

1 класс – чрезвычайно опасные, 2 класс – высокоопасные, 3 класс – опасные, 4 класс – умеренно опасные вещества. В основу классификации положены показатели, характеризующие различную степень опасности для человека химических соединений, загрязняющих воду, в зависимости от токсичности, кумулятивности, способности вызывать отдаленные эффекты лимитирующего показателя вредности.

Классы опасности веществ должны учитываться при выборе соединений, подлежащих первоочередному контролю в воде в качестве индикаторных веществ для установления природоохранных мероприятий, требующих определенных капиталовложений.

Классы опасности, лимитирующие показатели вредности загрязняющих веществ в воде, ПДК веществ и краткие сведения об их токсичном воздействии на организм человека приведены в табл. 3.3.

Безопасность воды в эпидемиологическом отношении определяется отсутствием в ней болезнетворных бактерий, вирусов и простейших микроорганизмов, ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям [66–72].

3.1.3. Устойчивость геологической среды к воздействию эмиссий от полигонов ТКО и условия естественной защищенности подземных вод Полигоны ТКО, располагаясь на поверхности земли, воздействуют на геологическую среду, непосредственно с которой соприкасаются.

Устойчивость геологической среды к воздействию полигонов ТКО характеризуется двумя основными свойствами: способностью обеспечивать полную или частичную изоляцию подземных вод от эмиссий объектов с отходами и способностью среды к самопроизвольному восстановлению (самоочищению химическому – ионному обмену, гидробиологическому, путем осаждения, сорбции, минералообразования, кальмации и прочих процессов).

Под защищенностью подземных вод [73], понимается «перекрытость водоносного горизонта отложениями (прежде всего слабопроницаемыми), препятствующими проникновению загрязняющих веществ с поверхности земли в подземные воды». Естественная защищенность подземных вод, как правило, определяется глубиной их залегания, мощностью, литологией, фильтрационными и сорбционными свойствами покровных пород и пород, слагающих зону аэрации.

При фильтрации в водоносном пласте загрязненные воды взаимодействуют с чистыми природными подземными водами и породами водоносного горизонта. Это взаимодействие проявляется в виде задержания взвешенных и эмульгированных веществ, разбавления исходной воды, молекулярной диффузии, фильтрационной дисперсии, поглощения отдельных компонентов (физическая и химическая сорбция), газовыделения, растворения твердой породы, теплообмена и т. д. [73].

Способность подземных вод к самоочищению называется буферностью. Концентрации загрязняющих веществ, которые могут быть приняты и переработаны подземными водами без ущерба для их качества, определяются понятием экологическая емкость подземных вод, или допустимая нагрузка. Среди загрязняющих веществ имеются такие, по отношению к которым буферность подземных вод не может проявляться. Это вещества, образующие хорошо растворимые соединения с ионами вод, например NO3–, NO2–. Подземные воды являются беззащитными по отношению к этим компонентам и не могут самоочищаться от них [73].

Оба фактора – естественная защищенность подземных вод и их буферность в природных условиях тесно взаимодействуют друг с другом.

Вследствие названных процессов перемещающиеся в водоносном пласте загрязненные подземные воды постепенно изменяют свой первоначальный состав. При этом некоторые компоненты полностью или частично удаляются из воды (в результате механической задержки, сорбции, осаждения, распада), а другие – увеличивают свою концентрацию или возникают вновь в результате выщелачивания солей из породы, реакций гидролиза, комплексообразования и пр. Вещества, не подвергающиеся физико-химическим изменениям в подземных водах, могут перемещаться в пласте неопределенно долгое время и на большие расстояния (например, нитраты).

По отношению к органическим загрязнителям в районе полигонов образуются зоны: восстановительная, переходная и окислительная [74].

Восстановительная зона характеризуется значительным дефицитом или отсутствием растворенного кислорода, увеличением содержания CO2, аммиака и двухвалентного железа, а иногда и дефицитом NO3. Типичными являются самые высокие количества бактерий и микроорганизмов. Бактерии расщепляют аминокислоты и сульфаты до сероводорода.

Переходная зона отличается пониженным количеством практически всех видов микроорганизмов, увеличением содержания растворенного кислорода и значительно пониженными содержаниями двухвалентного железа и аммиака.

В окислительной зоне происходит полная минерализация органических веществ микроорганизмами и окисление всех оставшихся восстановительных форм азота и серы. Железо и марганец переходят в более высокие валентные формы и осаждаются в форме гидроокисей.

Дальность действия отдельных зон у каждого полигона различна и даже у одного и того же полигона может меняться со временем. Это зависит от характера загрязнения и гидрогеологических условий в окрестности полигона.

Полигоны для захоронения отходов посредством разгрузки загрязненных ими подземных вод могут оставлять свой след на ближайших реках и водоемах. Разгрузка загрязненных подземных вод может оказаться индикатором, указывающим на наличие действующей или старой заброшенной свалки отходов.

При размещении приемников отходов обязательно должны учитываться инженерно-геологические условия, наличие водоупоров, угроза загрязнения подземных вод и водозаборных сооружений. Во многих случаях фактор опасности загрязнения подземных вод является главным при решении вопросов размещения полигонов ТКО.

Следует отметить, что при рассмотрении сорбции загрязнений при фильтрации в породах активными компонентами являются катионы.

Они в той или иной степени сорбируются частицами пород, которые, как правило, имеют отрицательно заряженную сорбирующую поверхность. Поглощение ионов может иметь разнообразный характер и интенсивность. Так, грубодисперсные взвеси, а также некоторые микроорганизмы механически задерживаются при фильтрации в порах породы, вызывая кальматацию. В других случаях задержание примесей проявляется как результат собственно физической и химической сорбции. К подобным, собственно сорбционным процессам, можно отнести также процесс задержки вещества в так называемых «тупиковых» порах, некоторые ионообменные реакции и др. [73].

Среди природных литологических разностей пород, проявляющих сорбционные свойства, глина обладает исключительными качествами, такими как дисперсность, гидрофильность, пластичность, способность к сорбции и ионному обмену. Эти свойства глин используются для защиты и улучшения окружающей среды (очистка сточных вод от тяжелых металлов, ионов аммония, радионуклидов, для очистки питьевой воды, газопылевых выбросов, загрязненных тяжелыми металлами и пр.). Поглотительную способность глин иллюстрирует табл. 3.3 [75].

Предельная емкость поглощения глинистой породы, мг/г Таким образом, наличие глинистой составляющей в разновидностях пород, слагающих геологический разрез в основании полигона, является одним из критериев защищенности подземных вод, т. к., с одной стороны, глины, обладая низкой пористостью малопроницаемы для многих видов загрязнителей, с другой – способны сорбировать эти загрязнители. К хорошим сорбентам, кроме глины, относятся органическое вещество, входящее в состав горных пород, почв, илов (гумус, торф и др.), коллоидные формы кремнезема, гидроксиды марганца, железа, алюминия и др. [75].

Как показали исследования геолого-гидрогеологических условий площадок размещения полигонов ТКО, в основании полигонов на территории Беларуси залегают комплексы пород четвертичных отложений широкого литологического спектра и различного гранулометрического состава. Основные породы, слагающие грунты в основании полигонов:

- пески – от пылевых и мелкозернистых до крупнозернистых, иногда глинистые; содержание глинистой фракции до10 %;

- супеси, содержание глинистых фракций 10–20 %;

- суглинки, содержание глинистых фракций 20–50 %;

- глины, содержание глинистых фракций более 50 %.

Глины, встречаются в виде прослоев во всех видах отложений.

Содержания глинистых фракций в породах приведены согласно [76].

Ввиду отсутствия сведений о степени глинистости пород в основании полигонов республики, при изучении относительной устойчивости геологической среды и, в частности, защищенности подземных вод от загрязнений нами проведена типизация геологической среды с выделением пяти литолого-генетических комплексов: аллювиально-болотного, флювиогляциального, озерно-ледникового и двух моренных [77, 78].

Загрязнению от полигонов могут подвергаться как грунтовые, так и пластовые подземные воды.

Степень воздействия на грунтовые водоносные горизонты зависит от факторов, определяющих возможность, скорость и время фильтрации загрязнения с поверхности в грунтовый горизонт. К таким факторам можно отнести:

- мощность и фильтрационные свойства отложений зоны аэрации;

- глубину залегания уровня грунтовых вод;

- сорбционные свойства пород зоны аэрации.

Степень воздействия на пластовые водоносные горизонты определяется:

- наличием и распространением слабопроницаемых отложений в кровле горизонта;

- фильтрационными свойствами слабопроницаемой толщи, перекрывающей водоносный горизонт;

- взаимоотношением уровней поверхности земли, грунтовых и пластовых подземных вод;

- сорбционными свойствами пород.

При рассмотрении загрязнения подземных вод использовались данные локального мониторинга по скважинам, который проводился на полигонах с 2006 по 2009 г., а по некоторым полигонам – данные, полученные авторами при обследовании полигонов в предыдущие годы.

Как отмечалось выше, одним из основных факторов риска от полигонов ТКО является фильтрат.

Фильтрат и фильтратные воды (смесь фильтрата с поверхностными стоками вблизи полигона) опробовались на полигонах ТКО г. Минска «Тростенец» и «Северный», на полигонах гг. Витебска, Борисова, Гомеля и др. При этом пробы отбирались непосредственно в местах «высачивания» фильтрата из-под тела полигона, а также в канавах и поверхностных водоемах, где фильтрат разбавляется поверхностными стоками.

Фильтрат характеризуется минерализацией 16–22 г/л и концентрациями большинства макрокомпонентов, превышающими в десятки и сотни раз фоновые значения природных вод, щелочной реакцией (pH = 8,05–8,25) и специфическим макрокомпонентным составом HCO3-, NH4-, Cl, Na, в котором по величине концентраций после гидрокарбонатов следует отметить аммоний. И в этом плане количественное соотношение азота аммонийного, натрия, хлоридов и сульфатов в фильтрате исследуемых полигонов сопоставимо с опубликованными данными по составу фильтратных вод ряда российских полигонов [79]: концентрация натрия достигает 8–20 ПДК, хлоридов 9–25 ПДК, сульфатов – до 3 ПДК.

По отношению концентрации основных химических показателей к их ПДК ряды приоритетности фильтрата и фильтратных вод выглядят следующим образом:

фильтрат – NH 4 окисляемос ть Fe c. o. Na Cl жесткость SO4, где с. о. – сухой остаток;

фильтратные воды – (число в знаменателе показывает во сколько раз концентрация компонента В приоритетном ряду фильтрата лидирует азот аммонийный, содержание которого соответствует 1767 его ПДК, весьма высокие значения окисляемости – до 741 мг О2/л, что соответствует 148,2 ПДК, а также Feобщ. – 18,7 мг/л, или более 62 ПДК.

Фильтратные воды по сути своей представляют собой поверхностные воды, скапливающиеся в обводных каналах и в водоотводных канавах, реже – на прилегающих к полигонам (к отвалам отходов) территориях в периоды подтоплений, с которыми смешивается фильтрат. Фильтратные воды характеризуются снижением общей минерализации по сравнению с фильтратом почти вдвое. Обусловлено это, главным образом, уменьшением концентраций гидрокарбонатов. А такие показатели минерального состава, как Na, Ca, Mg, Cl, SO4 остались в тех же концентрациях, о чем свидетельствует правая часть (после с. о.) приоритетного ряда фильтратных вод. В фильтратных водах резко снизилось по сравнению с фильтратом содержание азота аммонийного (в 85 раз) и, как следствие, – показателя биогенно-органических соединений, которые оцениваются величиной окисляемости, – в 7,3 раза. Железо, концентрация которого уменьшилась наполовину, в ряду приоритетности загрязнителей фильтратных вод заняло лидирующее положение.

Обращает на себя внимание тот факт, что ни в фильтрате, ни в фильтратных водах содержание сульфатов, нитратов, фосфатов и фенолов не превысило соответствующих ПДК.

Микроэлементный состав фильтрата и фильтратных вод изменчив – концентрации отдельных компонентов варьируют в широких пределах.

В ряду приоритетности по отношению средних значений микроэлементов к их ПДК лидируют Mn, Ni и Pb, концентрации которых достигают 12,4;

8,8 и 5,5 ПДК соответственно. Превышают ПДК также содержания Cr, Ba, Co, в отдельных пробах – Cd (полигон ТКО г. Борисова) и В.

Ряды приоритетности микроэлементов:

Фильтратные воды – 3.1.4. Химическое загрязнение подземных вод Загрязнение подземных вод показано на примере полигонов Минской области [80].

Для оценки воздействия полигонов на геологическую среду или способности геологической среды удерживать эмиссии загрязнителей в подземные воды полигоны объединены в группы в соответствии с выделенными геолого-генетическими комплексами пород, залегающими в их основании, и с учетом наличия или отсутствия искусственного противофильтрационного экрана в основании полигона. Всего выделено пять групп.

В группу 1 вошел один полигон ТКО г. Борисова, расположенный в пределах развития аллювиально-болотного комплекса отложений.

В группы 2 и 3 вошли полигоны, в основании которых залегают флювиогляциальные (водно-ледниковые) отложения, а в группы 4 и 5 – полигоны, в основании которых залегают моренные образования. При этом в группах и 4 полигоны не оборудованы противофильтрационными экранами, а в группы 3 и 5 объединены полигоны с экранами пленочными или глиняными.

Для каждого полигона подсчитаны суммарные коэффициенты загрязнения подземных вод К С :

для макрокомпонентов дважды:

- по 6 показателям, вошедшим в обязательный перечень наблюдений локального мониторинга (NH4, Cl, SO4, NO3, PO4, c.o.) [52];

- по показателям, для которых установлены ПДК и имеются значения, исключая железо, +Na, SiO2; жесткость, а также окисляемость;

по микроэлементам:

- Co, Cr, Pb, Cu, Zn, Cd, As, Ng [52]; + Mn, Ni, Ba, B;

по органическим соединениям:

нефтепродукты, фенолы и синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) Суммарные коэффициенты позволяют сопоставлять между собой полигоны по степени загрязнения подземных вод.

Для подсчета суммарного коэффициента загрязнения на каждом полигоне выбиралась скважина (одна или две) с максимально загрязненными водами. Как правило, эти скважины находятся вниз по подземному потоку от полигона.

На полигонах, где загрязнение подземных вод по всем скважинам примерно одинаковое, суммарное загрязнение вод по полигону рассчитывалось как средняя величина по всем скважинам.

Уровни загрязнения подземных вод макрокомпонентами, микроэлементами и органическими соединениями по каждому полигону приведены в табл. 3.4. Здесь же указаны суммарные коэффициенты загрязнения (Кз) по каждой группе полигонов в целом.

Груп Груп * – полигоны, на которых наблюдения за качеством подземных вод не ведутся В целом на полигонах Минской области макрокомпоненты в ряду приоритетности показателей загрязнения подземных вод выглядят следующим образом (подсчитаны способом средневзвешенного согласно количеству полигонов в каждой группе):

5,43 2,67 1,49 1,0 0,96 0,75 0,63 0,18 0,09 0, Лидирующими и основными показателями загрязнения подземных вод в целом на полигонах области являются NH4, окисляемость и жесткость, концентрации которых по отношению к их ПДК увеличены в 1,5 раза и выше;

-сухой остаток, Cl, Na, и SiO2 практически на уровне ПДК или выше 0,6 ПДК;

-показатели SO4, NO3 завершают ряд приоритетности – их концентрации в подземных водах колеблются на уровне фоновых и относить их к основным загрязнителям, по-видимому, не следует.

Уровни загрязнения подземных вод микроэлементами по выделенным группам полигонов и по суммарным коэффициентам загрязнения показали, что наибольшее количество микроэлементов, превышающих ПДК (значение показателей выше 1), отмечается на полигоне ТКО г. Борисова (группа полигонов I). Здесь превышают ПДК концентрации Mn, Cd, Hg, B, Ba, Pb и Co. Во второй группе полигонов из названных показателей отмечаются превышающие ПДК значения Mn, Cd и Ba, в остальных группах – только Mn.

В целом по полигонам Минской области микроэлементы в ряду приоритетности показателей загрязнения выглядят следующим образом (подсчитаны способом средневзвешенного):

4,66 2,05 0,99 0,58 0,27 0,26 0,18 0,14 0,12 0,10 0,09 0,04 0, Во всех выделенных группах полигонов в рядах приоритетности лидирующим микроэлементом является Mn. Приоритетными загрязнителями после Mn являются Cd, Ba, Pb, Ni, Cr, в меньшей степени Co, B, Ni.

Такие микроэлементы как Cu, As, Zn, Mo и Hg в подземных водах от полигонов находятся в весьма незначительных количествах, измеряемых в сотых, реже – десятых долях ПДК. Как правило, эти элементы завершают приоритетные ряды по потенциальной опасности.

Результаты опробования подземных вод на наличие органических соединений показали, что содержание фенолов колеблется от 0 до 0,15 мг/л и очень редко приближается к 0,24–0,30 мг/л (полигоны ТКО гг. Борисова и Марьиной Горки) – величине близкой или превышающей ПДК.

Содержание СПАВ, как правило, колеблется от 0,01 до 0,3 и в единичных случаях превышает ПДК, достигая 0,66–0,73 мг/л (полигоны ТКО гг. Борисова и Марьиной Горки).

СПАВ сами хорошо мигрируют и способствуют миграции нефтепродуктов, пестицидов и других веществ.

Загрязнение подземных вод нефтепродуктами до уровня, превышающего ПДК, встречается гораздо чаще: загрязненные нефтепродуктами воды отмечаются на полигонах гг. Борисова, Логойска, Нарочи, Марьиной Горки.

На примере полигонов Минской области установлена четкая зависимость загрязнения подземных вод от двух основных факторов – геологогидрогеологического (естественного геохимического барьера) и наличия или отсутствия инженерно-технических сооружений (противофильтрационного экрана). Анализ показал, что наибольшим суммарным индексом загрязнения подземных вод макрокомпонентами, микроэлементами и органическими соединениями характеризуются грунтовые воды I и II группы полигонов (93,86 и 33,07), расположенных на песчаных грунтах с маломощной зоной аэрации (в среднем 0,4 и 2,5 м), на которых отсутствуют противофильтрационные экраны. Наличие экранов на полигонах III группы снижает загрязнение грунтовых вод более чем в 3,5 раза (9,97) по сравнению со II группой полигонов. Аналогичная ситуация с загрязнением подземных вод наблюдается на полигонах IV группы, неоснащенных противофильтрационными экранами, но расположенных на супесчаносуглинистых грунтах, являющихся относительными водоупорами, со сравнительно глубоким залеганием подземных вод (в среднем 10,6 м). На полигонах V группы, характеризующихся супесчано-суглинистыми грунтами в основании и наличием противофильтрационных экранов, суммарный индекс загрязнения составляет в среднем 3,87 и снижается по сравнению с предыдущей группой более чем в 2 раза, а с группой II – на порядок.

Геолого-гидрогеологические (инженерно-геологические) условия площадки и инженерно-технические сооружения являются факторами, позволяющими управлять рисками загрязнения подземных вод. Применительно к природным условиям Беларуси они весьма существенны.

Полигоны, на которых мониторинг подземных вод не ведется, но которые по ранее указанным критериям относятся к той или иной группе полигонов, имеют большую вероятность загрязнения подземных вод, соответствующей группы. В таблице 3.4 в скобках указан суммарный индекс загрязнения этой группы полигонов.

Как отмечалось выше, на полигонах ТКО захораниваются отходы потребления и отходы производства. Основная масса отходов потребления и до 50 % отходов производства, подобных отходам жизнедеятельности населения, являются инертными. На полигоны попадает также какое-то количество токсичных отходов, которые пока не поддаются учету: преимущественно это отходы бытовой химии, вышедшие из употребления батарейки, засохшие лаки и краски и пр.

При определении опасности, исходящей на полигонах от отходов, важно знать количество захораниваемых токсичных отходов, основной объем которых приходится на отходы производства. Учет этих отходов ведется при приеме на полигон, а также по форме 1 – отходы (Минприроды) государственной статистической отчетности. При этом токсичные отходы учитываются совместно с другими экологоопасными отходами, включающими также отходы нетоксичные по критериям МЧС (например, пожароопасные).

На полигонах захораниваются отходы производства, включающие отходы 3 и 4 классов опасности в количествах от нескольких тонн до нескольких тысяч тонн в год или от долей процента до 45–51 % от объема отходов производства. В общей массе отходов производства и потребления доля экологоопасных отходов уменьшается.

Корреляционный анализ показал, что загрязнение подземных вод слабо зависит от количества захораниваемых экологоопасных отходов, но такая зависимость все же наблюдается: коэффициенты корреляции между индексом загрязнения подземных вод и количеством отходов 3–4 классов опасности колеблются в пределах 0,23–0,25. По всей вероятности, с токсичными отходами эта зависимость была бы более тесной.

3.1.5. Загрязнение почв Для оценки воздействия полигонов ТКО на почвенный покров прилегающей территории были использованы результаты анализов проб, отобранных сотрудниками РУП «БелНИЦ «Экология» в период с 1998 по 2009 г. За этот период было обследовано более 70 полигонов ТКО.

Отбор проб почвы производился в нескольких точках, расположенных по периметру полигона согласно [81]. Количество отбираемых проб зависело от размеров полигона. При выборе места расположения площадок отбора учитывался рельеф местности: выбирались наиболее низкие участки, где предположительно наибольшее загрязнение, а также самые высокие участки, где концентрации загрязняющих веществ в почве близки к фоновым.

Аналитические работы проводились в Центральной лаборатории РУП «Белгеология».

Исследования показали, что характерными загрязняющими почвы веществами, исходящими от полигонов ТКО, являются следующие тяжелые металлы: свинец, цинк, кадмий, хром, никель, кобальт, молибден, ванадий, марганец.

Загрязнение почв тяжелыми металлами имеет две отрицательные стороны. Во-первых, поступая по пищевым цепям из почвы в растения, а оттуда в организм животных и человека, тяжелые металлы способствуют росту заболеваемости населения и сокращению продолжительности жизни, а также снижению количества и качества урожаев сельскохозяйственных растений и животноводческой продукции.

Во-вторых, накапливаясь в почве в больших количествах, эти металлы способны изменять многие ее свойства. Прежде всего, изменения затрагивают биологические свойства почвы: снижается общая численность микроорганизмов, сужается их видовой состав (разнообразие), изменяется структура микробоценозов, падает интенсивность основных микробиологических процессов и активность почвенных ферментов и т. д. Сильное загрязнение металлами приводит к изменению и более консервативных признаков почвы, таких как гумусное состояние, структура, pH среды и др., результатом чего является частичная или полная утрата почвенного плодородия.

При оценке экологической опасности почвенного загрязнения принимается во внимание не только его интенсивность, но и состав загрязнителей, и, в первую очередь, присутствие элементов, относимых к 1 и 2 классам гигиенической опасности в соответствии с [82]:

1 класс – мышьяк (As), ртуть (Hg), селен (Se), кадмий (Cd), свинец (Pb), цинк (Zn), бериллий (Be), фтор (F), бенз(а)пирен;

2 класс – хром (Cr), кобальт (Co), бор (В), молибден (Мо), никель (Ni), медь (Сu), сурьма (Sb), олово (Sn);

3 класс – ванадий (V), марганец (Mn), серебро (Ag), фосфор (Р).

Загрязнение почвенного покрова вблизи полигона рассчитано также по суммарному коэффициенту загрязнения почв; ПДК загрязняющих веществ принимались по [83].

Большее количество полигонов по уровню загрязнения почв имеют коэффициент загрязнения от 1 до 2. В отличие от загрязнения подземных вод, где изменения суммарных коэффициентов от минимальных значений в группе V до максимальных в группе I изменяются в несколько десятков раз, коэффициенты загрязнения почв от минимальных до максимальных изменяется в 6 раз с небольшим, т. е. загрязнение почв выглядит менее контрастно.

Исследования показали, что загрязнение почв абсолютно не зависит от количества захораниваемых отходов и от срока эксплуатации полигона.

Весьма слабая корреляционная связь обнаруживается между загрязнением почв и загрязнением подземных вод микроэлементами, коэффициент корреляции между ними равен 0,21.

Восприимчивость почв к загрязнению микроэлементами во многом определяется гранулометрическим составом и гумусированностью почв, формирующихся в определенных ландшафтах. В этой связи механизм загрязнения почв и подземных вод прямо противоположный, хотя является результатом одних и тех же процессов. Глинистые породы, обладающие сорбционными свойствами, слагая грунты в кровле водоносного горизонта, защищают подземные воды от загрязнения. Те же породы, слагая почвы, аккумулируют загрязняющие вещества. В то же время загрязняющие вещества слабо задерживаются песчаными грунтами и почвами и вместе с инфильтрационными водами, легко проникая через грунты, поступают в водоносный горизонт, загрязняя подземные воды.

3.1.6. Газовые выбросы от полигонов ТКО Определение эмиссии биогаза впервые в Беларуси было проведено учреждением РУП «Бел НИЦ «Экология» в 1993 г. на двух крупных полигонах ТКО – гг. Гомеля и Мозыря, доля органосодержащих отходов на которых составляет 21 и 18 %. В результате проведенных исследований [84] было установлено, что в составе биогаза на полигоне г. Гомеля образуется метан в количестве 10–15 % объема, на полигоне г. Мозыря – до 5,5 % объема. Работы по определению эмиссии биогаза на полигонах ТКО г. Минска «Тростенец» и «Северный» были проведены ИГН АН Беларуси в 2002– 2003 гг. На полигоне ТКО «Тростенец» в составе биогаза были обнаружены высокие (от 51,7 до 87,1 % объема) содержания метана, на полигоне ТКО «Северный» в составе газовых эманаций присутствует метан (от 0, до 4,78 % объема) и углекислый газ (от 0,37 до 2,7 % объема).

На полигоне ТКО «Тростенец» создана система сбора биогаза, который перерабатывается в электроэнергию. В ближайшее время планируется создать подобную систему на полигоне ТКО «Северный».

Приведенные данные по определению эмиссии биогаза на единичных полигонах республики свидетельствуют о наличии этих эмиссий на полигонах. Систематические замеры атмосферного воздуха на полигонах в республике пока не ведутся, т. к. до 2006 г. отсутствовали соответствующие регламентации. Согласно [85], при анализе проб атмосферного воздуха на полигонах ТКО должны определяться: метан, сероводород, аммиак, окись углерода, бензол, трихлорметан, четыреххлористый углерод, хлорбензол, фенол, формальдегид» (п. 54). Установив перечень показателей наблюдений, Минздрав пока не разработал методическое сопровождение их определения, в связи с чем замеры не ведутся и статистические данные по полигонам отсутствуют. Эту проблему в какой-то мере позволяет решить методика определения эмиссий парниковых газов от полигонов, предложенная Международной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) [86, 87], в соответствии с которой проводится инвентаризация эмиссии парниковых газов в целом по Беларуси. При этом априори мы предполагаем, что входящие в состав биогаза токсичные соединения по количеству выделяются пропорционально эмиссии парниковых газов.

Методика оценки эмиссии метана от полигонов ТКО В соответствии с рекомендациями Международной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) по степени метанообразования полигоны подразделяются на управляемые и неуправляемые, причем по высоте накопленных отходов на глубокие (> 5 м) и неглубокие (< 5 м).

Согласно определению управляемости, в республике все полигоны ТКО относятся к неуправляемым из-за неполной обустроенности, главным образом, из-за отсутствия «продувки» – вентиляции, которая устанавливается посредством закладки перфорированных труб в тело отходов. Кроме того, на полигонах отсутствует внешняя (покровная) изоляция и 50 % полигонов не оборудованы противофильтрационными экранами в основании [88]. Поэтому собранная информация представлена о двух источниках выделения метана (от двух типов полигонов): от полигонов глубоких – с высотой отвала > 5 м и полигонов мелких – < 5 м. Эти два типа полигонов определялись путем отношения объема накопленных отходов к площади, занятой отходами: полигоны с высотой отвала отходов более 5 м объединены в группу А, с высотой отвала менее 5 м – в группу Б.

Следующим шагом является определение количества коммунальных отходов, ежегодно захораниваемых на полигонах. Для этого использованы сведения ведомственной отчетности Минжилкомхоза № 1– саночистка за 2009 г. При этом количество отходов жизнедеятельности населения в отчетности указано, а доля отходов производства, подобных отходам жизнедеятельности населения априори принята нами за 50 % от количества отходов производства (от предприятий). Это соотношение для некоторых полигонов выборочно корректировалось путем сопоставления с данными государственной статистической отчетности по форме 1–отходы (Минприроды).

Пересмотренные руководящие принципы МГЭИК предлагают следующее уравнение для расчета выбросов по данному методу:

где MSWF – доля ТКО, захороненных на полигонах, Гг/год (тыс. т / год);

MSF – коэффициент коррекции потока метана (доля);

DOC – доля потенциально разлагаемого органического вещества, %;

DOCF – доля органического вещества, которая фактически разлагается, (типичное значение 0,77);

F – доля метана в образующихся на свалках газах (типичное значение 0,5);

R – утилизированный метан, Гг/год;

OX – коэффициент окисления (обычно 0);

16/12 – конверсионное соотношение.

Значения коэффициента коррекции метана в Руководстве указаны по умолчанию для разных категорий объектов размещения ТКО (типов свалок): контролируемые; неконтролируемые (глубокие и неглубокие); свалки вне категории. При этом даются определения, по которым осуществляется распределение объектов по категориям: типичные значения для глубоких и неглубоких объектов размещения коммунальных отходов составляют 0,8 и 0,4 соответственно.

В республике метан утилизируется на полигоне «Тростенец», который в настоящее время закрыт для эксплуатации и в расчете годовой эмиссии метана нами не учитывался.

Способный к разложению углерод рассчитывается по приведенному в Руководстве уравнению:

где А – доля бумаги и текстиля в ТКО;

В – доля отходов садово-парковых работ или других непищевых органических материалов, способных к разложению в ТКО;

С – доля пищевых отходов в ТКО;

D – доля древесных отходов или соломы в ТКО.

Расчет эмиссии метана от полигонов В связи с тем, что инвентаризации морфологического состава коммунальных отходов в последние годы не проводилась, для расчетов нами взят усредненный их состав, приведенный в [6]. Рассчитанная доля органического вещества (ОВ), способного разлагаться, приведена в табл. 3.5.

Бумага и картон Тканевые отходы Отходы садов и парков Пищевые отходы Древесные отходы Исходя из годового количества захораниваемых ТКО и фактической скорости образования метана, проводится расчет эмиссии метана от каждого полигона ТКО республики.

Годовая эмиссия метана на полигонах ТКО колеблется от 0,03– 0,04 тыс. т (полигоны поселков городского типа) до 12–51 тыс. т (полигоны г. Минска «Тростенецкий» и «Северный»).

Общий объем эмиссии метана в 2009 г. составил 5611,2 Гг. (тыс.т / г.).