Описание Центрального полигона ТБО

г. Минеральные Воды

Центральный полигон твердых бытовых отходов (ТБО) расположен на левом берегу р. Кумы на поверхности современной пойменной террасы. Поверхность террасы практически плоская с небольшим (1-2 градуса) уклоном на север от реки.

Тело свалки (площадью 17,4 га) имеет неправильную форму, ориентированную с юга на северо-запад.

По данным бурения и визуального наблюдения отходы преимущественно бытовые. Суглинистый заполнитель буровато-черного цвета составляет 50-60% в верхней части отходов, 80% – в нижней. Отходы  слабо уплотнены. В настоящее время активно эксплуатируются западная и северная часть свалки, где отходы находятся в рыхлом состоянии. Северная, восточная и южная части свалки, составляющие порядка половины общей площади, не эксплуатируются. Здесь отмечается активный рост сорных трав и мелких кустарников. Почти по центру свалки (ближе к северу) проходит глубокая траншея с отвесными бортами шириной 15 метров, глубиной около 4 м. В момент исследования (июль 2002 г.) растекание фильтрата по площади не наблюдалось, что можно объяснить дождливой погодой, наличием песчаного основания свалки, поглощающего фильтрат и дренирующими фильтрами, расположенными под восточным бортом свалки. Максимальная мощность отходов зафиксирована на юго-восточном борту свалки – 11,2 м, в центра тела свалки – 9 м, наименьшая мощность толщи отходов на северо-западе – 0,8 м. В южной части свалки наблюдается задымление, в сырую безветренную погоду гнилостный запах распространяется на 100-150 метров, в сухую слабоветренную погоду – около 1 км.

На юго-западе и юге – русло реки Джемухи. Минимальное расстояние между свалкой и бровкой склона – 0,5 м.

Полигон находится в пределах санитарной зоны реки Джемухи, которая составляет 500 м, что противоречит «Санитарным нормам и правилам» (1977 г.)

Гидрохимическая характеристика участка

Полигоны ТБО является потенциальным источников загрязнения поверхностных и подземных вод, в т.ч. использующихся для водоснабжения. Непосредственно в зоне влияния полигона ТБО г. Минеральные Воды находится река Джемуха. Исходя из географических условий очевидно, что загрязнению могут быть подвержены горизонтальные грунтовые воды.

Для вод, загрязненных фильтратом полигонов ТБО характерны высокие значения минерализации, повышенное содержание хлоридов, соединений азота, сульфатов, а также присутствие в концентрациях, превышающих предельно допустимые значения тяжелых металлов, фосфора и др. Техногенные воды иловых площадок и подобных объектов характеризуются тем же набором компонентов загрязнения.

Интенсивность возможного загрязнения определяется количеством фильтрата (высокоминерализованного техногенного раствора), образующегося в теле свалки и концентрацией входящих в него веществ.

При обследовании полигона ТБО и проведении гидрохимического опробования был обнаружен выход фильтрата из толщи отходов на дневную поверхность в виде сочения ручейков из бортов насыпи и скопления его в понижениях микрорельефа.

Воды реки Джемухи можно характеризовать как среднезагрязненные.

На качественный состав воды в реке влияет не только близость полигона ТБО, но и сброс воды из очистных сооружений г. Минеральные Воды. Повсеместно отмечается повышенное содержание фосфора в воде, причем в реке Джемухе превышение ПДК составляет 8-13 раз. Загрязнение грунтовых вод под полигоном фиксируется по повышенному содержанию аммония, превышающем ПДК в 13 раз.

  Таким образом, на изучаемой территории выявлены загрязненные поверхностные и грунтовые воды. Загрязнение поверхностных вод (река Джемуха) среднее и определяется, в основном, по изменению химического макрокомпонентного состава и повышенному содержанию аммония в пробах.

В связи с тем, что источников загрязнения реки Джемухи на данном отрезке несколько, а зоны их влияния наложены друг на друга, достоверно определить долю полигона ТБО не представляется возможным.

Загрязнение грунтовых вод под полигоном ТБО также среднее, что объясняется довольно неэффективным разбавлением фильтрата грунтовыми водами. Радиус распространения загрязненных вод ограничен 40 метрами.

Ландшафтно-геохимические условия

Основной количественной характеристикой загрязнения почв является коэффициент концентрации:

, где

    Сi – содержание элементов в конкретной пробе, мг/кг;

    Сф – фоновое содержание элемента в пробе, принятое для Ставропольского края, мг/кг.

Обобщенной характеристикой состояния почв является суммарный показатель концентрации

СПК = (К_С1 + К_С2 + ... + К_Сn) – (n-1), где

n – число аномальных элементов.

По периферии полигона и в непосредственной близости от него сформировались почвенные новообразования черного цвета, рыхлого сложения, насыщенные гумусом и бытовыми отходами. Эти новообразования формируют наиболее мощную геохимическую аномалию. Сильное загрязнение на западе полигона сменяется максимальным в его восточной части. Здесь СПК достигает 699 за счет повышенного содержания свинца, хрома, бериллия, меди, никеля, цинка, сурьмы, фосфора, сурьмы,  вольфрама. Необходимо отметить, что селен, кальций и ванадий обнаружены только на полигоне ТБО. Присутствие в почвенных образованиях соединений бериллия, кадмия, скандия и висмута характерно именно для данного полигона, тогда как в группах других полигонов региона Кавказских Минеральных Вод эти элементы не обнаружены.

В связи с тем, что в районе в летнее время преобладают восточные ветры, ореол среднезагрязненности почв простирается от полигона главным образом в западном направлении за пределы изучаемой территории.

Загрязнение грунтов

Пробы грунтов отбирались из скважин № 1 и 4.

Скважина № 4 пробурена в теле полигона, она вскрывает толщу отходов мощностью 9 м. Отходы в верхней части рыхлые, к основанию уплотнены с суглинистым наполнителем, состав от 50 до 80% от объема.

Скважина № 1 выбрана в качестве «фоновой», она пробурена в 40 метрах от полигона. Группы, вскрытые скважиной, представлены на всю опробованную мощность суглинками мощностью 5 м.

Содержание многих компонентов превышает значения почв для региона Кавказских Минеральных Вод: Zn – в 2,5 раза; Co, V, Ag, I – в 2 раза; Cr – в 3 раза; W – в 5 раз; Su, Be, Se – в 4 раза и остаются неизменными или незначительно снижаются с глубиной. Были определены элементы, характерные для полигона ТБО, это: Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Mo, Ag, Sn. Компоненты загрязнения, характерные для полигона ТБО, концентрируются на поверхности и на небольшой глубине в толще отходов, а в естественных экранирующих грунтах – суглинках – обнаруживается снижение содержания загрязнителей до значения загрязнителей до значения условно «фоновых» и ниже.

Действие природных агентов очищения, в роли которых выступают в данном случае суглинки в основании толщи отходов, недостаточно для нейтрализации негативного влияния полигона. Процессы сорбации, происходящих в суглинках, и разбавление инфильтрирующих растворов не обеспечивают относительную чистоту грунтовых вод. Подтверждением тому служат химические анализы грунтовых вод, опробованных в зоне влияния полигона, обнаруживающие в своем составе тяжелые металлы в концентрациях, превышающих ПДК.

Газохимическое загрязнение

Газы: метан (СН₄), оксид углерода (СО), углекислый газ (СО₂).

Кроме воздушного переноса с полигона ТБО вредных для человека газов также очень опасным является наличие в биогазе метана вследствие его пожароопасности. Пределы взрывоопасной концентрации метана изменяются от 5,35 до 14,9% объемных. Смесь с содержанием метана до 5% об. Сгорает без взрыва. Наибольшая сила взрыва – при содержании в воздухе 9,5% об. метана, так как при этом весь кислород воздуха расходуется на сгорание метана. При соприкосновении с источником высокой температуры воспламенение его происходит с некоторым запаздыванием.

Необходимо отметить, что взрывоопасность метана только в замкнутом пространстве, лишенном проветривания (шахты, горные выработки, подвалы, бытовые помещения).

Взрывоопасность метана на полигонах, не перекрытых непроницаемыми экранами, практически исключена вследствие разбавления газовой смеси на открытом пространстве. Однако, возможно возгорание в приповерхностном слое вследствие постоянного притока метана в тех местах, где концентрация его более 2,7%.

Изучение полигона ТБО на присутствие оксида углерода (СО) и определение его содержания связано с его токсичностью. Даже небольшие концентрации вызывают хронические неврозы, запредельное торможение функциональной деятельности мозга. Более высокие концентрации оксида углерода вызывает кислородную недостаточность – гемическую гипоксию. Предельно допустимая концентрация оксида углерода (среднесуточная) для населенных мест – 3 мг/м³.

Зона чистая или слабозагрязненная метаном выделена согласно рекомендациям санитарной оценки почвы населенных мест, где указывается, что метана не должно быть более 2,7% объемных почвенных воздуха. Соответственно, территория, где метана более 2,7% объемных считается сильно загрязненной и пожароопасной.

По этой же санитарной оценке почв по степени загрязнения углекислым газом выделяют три зоны:

1. Зона чистая или слабозагрязненная. СО₂ меньше 4,1% объемных.

2. Зона среднезагрязненная. СО₂ – 4,1-14,5%.

3. Зона сильнозагрязненная. СО₂ > 14,5%.

Выделение загрязненной зоны территории полигона ТБО по содержанию СО базируется на превышении ПДК в атмосфере воздуха в населенных местах – 3 мг/м³.

Выделяют две зоны:

1. Чистая или слабозагрязненная. СО < 3 мг/м³.

2. Зона сильнозагрязненная СО >3 мг/м³.

Сильнозагрязненная зона метана (пожароопасная) составляет 63% всей исследуемой площади полигона. Она соответствует мощным слоям отходов, а также явно приурочена к свежим, вновь привозимым бытовым отходам и представляет собой единое поле. Полигон ТБО является сильнозагрязненным метаном, т.е. пожароопасным на своей площади. Зоны среднего загрязнения углекислым газом и сильное загрязнение оксидом углерода занимают также основную часть полигона, вместе с метаном свидетельствуют об интенсивном газогенерирующем процессе, идущем в настоящее время по всей площади полигона за исключением краев его частей.

Вследствие разбавления на поверхности атмосферным воздухом замеренных концентраций оксида углерода и углекислого газа в подпочвенном воздухе оксид углерода и углекислый газ представляют среднюю опасность загрязнения атмосферы.

Выводы и рекомендации по защите геосреды

от воздействия полигона ТБО

Полигон ТБО г. Минеральные воды размещен с нарушением основных социально-экономических требований «Санитарных норм и правил», расположен в санитарно-защитной зоне реки Джемухи на расстоянии 0-150 м от ее русла, при обязательном – не менее 500 м.

Полигон эксплуатируется по высоконагруженной схеме и в настоящее время переполнен.

С геолого-гидрологической точки зрения местоположение полигона ТБО является неблагоприятным. Полигон расположен на низкой пойме реки Джемухи. К неблагоприятным факторам относятся прежде всего высокий (1,4-4,7 м) уровень залегания грунтовых вод и преимущественно песчаный состав зоны аэрации, который не обеспечивает надежную защиту грунтовых вод от загрязнения. Грунтовые воды имеют тесную гидравлическую связь с поверхностными водами реки Джемухи. В момент исследования полигона ТБО уровень грунтовых вод располагался ниже основания толщи отходов, т.е. грунтовые воды не подтопляли отходы. При незначительном повышении уровня грунтовых вод в паводковый период ситуация может измениться. Не исключается возможность подтопления отходов грунтовыми водами, и, как следствие, увеличение количества образования фильтрата и повышения воздействия полигона ТБО на грунтовые и поверхностные воды.

Оценивая воздействие полигона ТБО на окружающую среду, можно сказать следующее.

По результатам гидрохимического опробования установлено, что на изучаемой территории распространены почвенные воды различной степени загрязнения, причем отделить долю влияния полигона ТБО от влияния других техногенных объектов не представляется возможным.

Загрязнение грунтовых вод, связанное с функционированием полигона ТБО, среднее, что объясняется неэффективным естественным разбавлением фильтрата и сорбционными процессами. На качественный       состав вод реки Джемухи влияние полигона ТБО зафиксировано применяемыми методами.

Больше половины территории (63%) занимают среднезагрязненные почвы; 15% – слабозагрязненные, 12% – минимально загрязненные; 10% – максимально загрязненные. Сильно и максимально загрязненные почвы формируют 6 геохимических аномалий, 3 из которых не имеют прямого отношения к полигону, а сформированы за счет сельскохозяйственной деятельности. Геохимическая аномалия максимально загрязненных почв, связанная непосредственно с деятельностью полигона ТБО, ограничивается относительно небольшим радиусом распространения (первые 10 метров).

По данным газохимического обследования 63% площади полигона представляют собой зону, сильно загрязненную метаном (пожароопасную), она соответствует мощным слоям отходов.

Высокие концентрации СН₄, СО и СО₂ в толще отходов свидетельствуют об активном газогенерирующем процессе, идущем в настоящее время на большей части площади полигона.

Тепловое воздействие полигона на момент проведения работ ограничено по площади и не представляет опасности для окружающей среды.

Значение γ-активности отложений полигона оценивается как естественный фон. Радиоактивность полигона ТБО нормальная.

Радиус распространения гнилостного запаха и дыма – 100-150 м в сухую безветренную погоду и до 1 км при ветре.

Эксплуатируемый в настоящее время полигон ТБО г. Минеральные Воды подлежит закрытию и рекультивации.

В настоящее время воздействие полигона ТБО на окружающую среду значительное. Т.к. полигон ТБО расположен на пойменной террасе, которая при высоком паводке затопляется водой, вывоз отходов считаем необходимым. Если в настоящее время организованный вывоз представляется затруднительным, как временные меры предлагаются следующие мероприятия: создание перекрытия полигона искусственными или природными изолирующими материалами, полностью исключающими контакт атмосферных осадков с отходами с воссозданием почвенно-растительного слоя. Проведению этих работ предшествует нивелирование и уплотнение толщи отходов. При перекрытии поверхности полигона следует ожидать стабилизации, а затем снижения общего количества фильтрата и поступления в грунт и почвенные воды растворенных токсических веществ. Однако, без проведения водопонижения эффективность этого способа может оказаться недостаточной.

Наружные откосы полигона также должны быть закреплены и засыпаны изолирующим грунтом и почвенным слоем. Для защиты от выветривания и смыва грунта с откосов полигона необходимо провести их озеленение непосредственно после укладки изолирующего слоя.

При перекрытии толщи отходов создается опасность скопления биогаза. Т.о., параллельно с изоляцией отходов необходимо проведение дегазационных мероприятий. Дегазация отходов и при возможности утилизации биогаза производится по специальному проекту.

Решение вопроса об опасности подтопления толщи отходов, необходимости и эффективности водопонижающих работ, требует дополнительного проведения прогнозного геолого-гидрологического моделирования.

Для контроля за составом и количеством выделяющихся газов из тела свалки необходимо проведение режимных наблюдений.

Для контроля за уровнем и качеством грунтовых вод необходимо проведение гидрохимических режимных наблюдений в оставленных для этих целей скважинах.

Проведение вышеперечисленных рекультивационных мероприятий позволит снизить воздействие полигона ТБО на окружающую среду.