Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. РОЛЬ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО СООБЩЕСТВА В ТРАНСФОРМАЦИИ ОРГАНОГЕНОВ ПОЛИГОНА ДЕПОНИРОВАНИЯ ТБО 14
1.1 Характеристика полигонов ТБО как антропогенной экологической системы 14
1.2. Сукцессионные изменения на различных этапах эксплуатации полигона ТБО 26
1.3. Трансформация биодеградируемых фракций ТБО на полигонах депонирования 34
1.4. Оценка влияния полигонов ТБО на окружающую среду 47
1.4.1. Роль микроорганизмов в образовании фильтрационных вод и формировании их физико-химических свойств 47
1.4.2. Роль микроорганизмов в образовании биогаза 56
1.4.3. Влияние полигонов ТБО на почву и геологическую 62 среду
1.4.4. Санитарно-гигиеническое состояние полигонов ТБО 65
1.5. Оценка технологий снижения эмиссий загрязняющих веществ на полигонах ТБО 68
1.5.1. Применение комплексных методов и технологий обработки отходов полигонов депонирования ТБО, применяемых для снижения биогаза 68
1.5.2. Оценка существующих технологий очистки фильтрационных вод 71
1.5.3. Состояние полигона после их закрытия на этапе рекультивации 76
ГЛАВА 2. ПРОГРАММА, ОБЪЕМЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 82
ГЛАВА 3. САНИТАРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 99
3.1. Экологические условия полигона ТБО Пермского края 99
3.1.1. Краткий очерк района расположения полигона ТБО... 103
3.1.2. Геолого-гидрологические условия объекта 104
3.1.3. Характеристика почвы на территории полигона ТБО... 112
3.1.4. Растительный покров вокруг полигона ТБО 112
3.1.5. Формирование состава и свойства фильтрационных вод 114
3.1.6. Образование биогаза на полигоне ТБО 117
3.1.7. Влияние полигонов ТБО на окружающую природную среду 121
3.2. Анализ экологических условий полигона депонирования ТБО как среды обитания микроорганизмов 123
3.2.1. Климатические условия 123
3.2.2. Морфологический состав отходов 125
3.2.3. Физико-химические условия среды 128
3.2.4. Органогены - вещества, обеспечивающие жизнедеятельность микроорганизмов 134
ГЛАВА 4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СТРАТЕГИИ МИКРОБНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ, ДЕСТРУКТИРУЮЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА НА ЭКСПЛУАТИРУЕМОЙ И РЕКУЛЬТИВИРУЕМОЙ ТЕРРИТОРИЯХ ПОЛИГОНА ТБО 138
4.1. Экологические стратегии микробных популяций, деструктирующие органогены на эксплуатируемой территории полигона ТБО 138
4.1.1. Функциональная структура микроорганизмов депонированных ТБО 139
4.1.2. Функциональная структура микроорганизмов фильтрационных вод 145
4.1.3. Функциональная структура микроорганизмов донных отложений наземных скоплений фильтрата 152
4.1.4. Микробиологическая трансформация органогенов ТБО 155
4.2. Микробиологическая конверсия депонированных отходов на рекультивируемой территории полигона ТБО 161
4.2.1. Краткая характеристика рекультивируемой территории 162
4.2.2. Морфологическая характеристика свалочного новообразования (СН) сформировавшегося в процессе длительной биодеструкции ТБО 163
4.2.3. Микробиологические сообщества СН 164
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА САНИТАРНО-БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКОГО И ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЛИГОНА ТБО Г. ПЕРМИ 183
5.1. Экспериментальные исследования полигона ТБО в санитарно-микробиологическом и эпидемиологическом отношении 183
5.2. Микробиологический состав снегового покрова в зоне влияния полигона ТБО 184
5.3. Санитарно-микробиологическая характеристика депонированных ТБО полигона 185
5.4. Микробиологическая характеристика фильтрационных вод полигона ТБО 189
5.5. Санитарно-бактериологическая характеристика природных водоисточников в зоне влияния полигона 191
5.6. Микробиологическая характеристика свалочного новообразования (СН), сформировавшегося в процессе длительной биодеструкции ТБО 193
ГЛАВА 6. МОДЕЛИРОВАПНИЕ ПРОЦЕССОВ БИОДЕГРАДАЦИИ ОРГАНОГЕНОВ В КОМПОНЕНТАХ ЭКОСИСТЕМЫ ПОЛИГОНА: ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОДАХ И ТБО 197
6.1. Биохимическая деструкция органических веществ фильтрационных вод в аэробных условиях 197
6.2. Биохимическая деструкция фильтрационных вод в анаэробных условиях 205
6.3. Биодеградация и трансформация органогенов полигона ТБО в искусственной антропогенной экосистеме 210
ГЛАВА 7. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО И САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЛИГОНОВ ДЕПОНИРОВАНИЯ ТБО НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ 227
7.1. Обоснование параметров оценки экологического и санитарно-гигиенического состояния полигонов захоронения ТБО 227
7.2. Моделирование процессов деструкции ТБО 230
7.3. Управление полигоном ТБО, как биологическим реактором 238
7.4. Управление полигоном ТБО, как биологическим реактором 240
ВЫВОДЫ 245
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 248
- Характеристика полигонов ТБО как антропогенной экологической системы
- ПРОГРАММА, ОБЪЕМЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
- Экологические условия полигона ТБО Пермского края
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. К негативным явлениям в условиях урбанизации относится значительное увеличение нагрузок на объекты окружающей среды, связанное с ростом количества твердых бытовых отходов (ТБО). Основным способом их удаления является депонирование на свалках и специальных сооружениях - полигонах. Свалочные отложения формируют локальные атмосферные и эколого-геологические аномалии с ярко выраженными неблагоприятными санитарно-эпидемиологическими свойствами. Полигоны в течение длительного времени оказывают негативное влияние не только на окружающую среду, но и здоровье населения. ТБО представляют серьезную опасность в эпидемиологическом отношении, так как являются благоприятной средой для выживания возбудителей различных инфекционных заболеваний: дизентерии, гнойничковых инфекций, гепатита, туберкулеза и многих других [1-4].
Анализ состояния проблемы (Сидоренко Г.И, 1986; Baccini Р., 1987) показал, что эколого-гигиеническое состояние и санитарно-эпидемиологические аспекты влияния полигонов депонирования ТБО на объекты окружающей среды, условия жизни и здоровье населения изучены недостаточно. Имеются результаты исследований (Гончарук Г.И., 1986; Cossu R., 1993), свидетельствующие о том, что основную роль в биохимической деструкции органических веществ ТБО, формирующих эмиссионные потоки загрязняющих веществ, наряду с абиотическими играют биотические факторы, обусловленные в основном структурой микробиоценоза. В настоящее время отсутствуют исследования, касающиеся изучения закономерностей изменения микробиоценозов полигонов депонирования ТБО в процессе длительной эксплуатации объектов и определяющих в совокупности с абиотическими факторами направленность биохимической трансформации ТБО, опасных в экологическом и санитарно-
эпидемиологическом отношении, в безопасный субстрат, который при ограниченных условиях может быть использован в народном хозяйстве. Полигон ТБО можно рассматривать как биологический реактор со сложной системой взаимоотношений микробных популяций, обладающих определенными физиологическими характеристиками, которые обеспечивают им положение в биотическом сообществе.
Большой теоретический и практический интерес представляют недостаточно изученные временные и пространственные аспекты сукцессии микробиального сообщества на полигонах депонирования ТБО, которые весьма актуальны не только в теоретическом отношении при изучении механизмов биохимической деструкции органических веществ, но и позволяют приблизиться к решению практических задач управления эмиссионными потоками загрязняющих веществ, сформированными в процессе превращения веществ и энергии в антропогенной экосистеме.
Работа базируется на результатах исследований, проведенных Агентством по охране окружающей среды США (Barlaz М., Ham R., 1990; Baccini P., 1987), Академией коммунального хозяйства (Абрамов Н.Ф. и др., 1990), институтом водных проблем РАН (Ножевникова А.Н., 1995, 2003; Вавилин В.А., 2003), кафедрой охраны окружающей среды ПГТУ (Вайсман Я.И., 1995, 2002; Коротаев В.Н., 2000; Рудакова Л.В., 2000; Глушанкова И.С., 2003; Максимова СВ., 2004), а также собственных исследований, проведенных в 1970 - 2004 г.г. Основные научные результаты исследований получены при выполнении госбюджетных НИР №№ 01970004985,01980006593,01940001427.
Цель и задачи работы. Установить основные закономерности изменения микробиоценозов на полигонах депонирования твердых бытовых отходов в процессе деструкции органических веществ для разработки методологии микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния антропогенной экосистемы.
В соответствии с поставленной целью в работе потребовалось комплексно решить следующие задачи:
Оценить воздействие полигонов ТБО на объекты окружающей среды по экологическим и санитарно-эпидемиологическим показателям на примере типичного для большинства регионов России, полигона депонирования ТБО. Проанализировать экологические условия полигона ТБО как среды жизнедеятельности микроорганизмов и определить их роль в формировании эмиссионных потоков загрязняющих веществ (биогаза, ФВ, свалочного грунта).
Изучить микробиологические процессы, протекающие на полигоне, работающего в режиме биологического реактора: установить состав, структуру и стратегии микробных популяций, деструктирующих органические вещества ТБО. Дать оценку действующего полигона в санитарно-микробиологическом и эпидемиологическом отношении.
Изучить рекультивированную территорию полигона ТБО как объект микробиологической конверсии биоразлагаемой фракции отходов в течение длительного их депонирования (25 лет). Экспериментально обосновать санитарно-эпидемиологическую безопасность рекультивированной территории с целью возможного ее использования для хозяйственных нужд, в соответствии с действующими нормативами и правилами.
Смоделировать процессы биодеградации органических веществ в ФВ и ТБО в аэробных и анаэробных условиях; изучить микробную сукцессию в стационарных условиях.
Разработать методологию микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигона ТБО на различных этапах его эксплуатации для снижения экологической нагрузки на объекты окружающей среды и принятия технологических и управленческих решений по эксплуатации и рекультивации объектов депонирования ТБО.
Научная новизна работы заключается в основных положениях теоретического и методологического характера.
- Изучен качественный и количественный состав микроорганизмов
на различных стадиях деструкции органических веществ в ТБО, ФВ, дон
ных отложениях. Типичными представителями их являются: Bact. aero-
genes, Bact. aliphaticum, Bact. denitrificans, Bact. putrificans, Methanobacte-
rium mobilis, M. soehngenii, Th. denitrificans, Mucogone nigra, Mortierella
simplex, Penicillium cammenberti, Act.albidus, Act. putrificans.
- Установлены закономерности и принципы функционирования
микробиологического сообщества как самостоятельной системы, способ
ной изменять в процессе своей жизнедеятельности условия среды (реак
цию среды рН, окислительно-восстановительные условия, термодинамиче
ское равновесие), заключающиеся в последовательной смене микробиоце
нозов в зависимости от изменения абиотических факторов полигона ТБО
на различных этапах его эксплуатации.
Доказана применимость универсальной концепции множественности экологических стратегий жизни природных популяций микроорганизмов почвы, соответствующих различным типам отбора, для микроорганизмов, осуществляющих свою жизнедеятельность в условиях полигона ТБО.
Выявлены микроорганизмы, осуществляющие биодеградацию органических веществ на начальном этапе функционирования полигонов: в поверхностном слое от 2 до 50 см в аэробных условиях - неспороносные бактерии и микроскопические грибы; по мере уплотнения отходов и смены аэробного режима на анаэробный на глубине от 0,5 до 5 м - анаэробные формы и актиномицеты.
Определены условно-патогенные и патогенные виды микроорганизмов в депонированных отходах, в ФВ, снеговом покрове и поверхностных водоисточниках в зоне влияния полигона и СН. В процессе микробиологической трансформации органической части ТБО изменяются условия
среды, в связи с чем вегетативные клетки патогенных микроорганизмов погибают, но споры сохраняются значительное время. Доказано отсутствие патогенной и условно-патогенной микрофлоры, за исключением споровых форм (Вас. perfringens), в СН, сформировавшихся в течение 25 лет после закрытия полигона.
Установлены закономерности последовательной смены одного сообщества другим на основе потребления микроорганизмами различных ресурсов питания, содержащихся в задепонированных ТБО, что приводит к изменению физико-химических условий на полигоне и способствует образованию СН. Получены данные о формировании в СН в течение 20-25 лет после рекультивации полигонов ТБО микробиологического сообщества, приближающегося по ряду показателей (общая численность микроорганизмов, численность сапрофитов и актиномицетов, соотношение КАА/МПА) к дерново-подзолистой почве.
Установлена ферментативная активность дегидрогеназ в СН рекультивируемой территории полигона 1,8-2,5 мкг/г, что соответствует активности окислительно-восстановительных процессов в дерново-подзолистой почве (0,18-2,8 мкг/г). В урбанизированных почвах величина ферментативной активности дегидрогеназ составляет 1,0-1,5 мкг/г.
На основании экспериментальных исследований на модельных биоректорах в аэробных и анаэробных условиях выявлены и количественно определены основные экологические факторы, действующие на полигонах ТБО (температура, влажность, рН, гН2, наличие ингибиторов), и установлена роль микроорганизмов в процессе биодеструкции и трансформации органических веществ ТБО.
Разработана методология микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигонов депонирования ТБО для решения задач по минимизации их воздействия на окружающую среду в период эксплуатации и проведения рекультивацион-ных работ.
11 Обоснованность и достоверность результатов исследования
подтверждается многолетними (более 10 лет) исследованиями автора в области снижения экологической нагрузки полигонов депонирования ТБО на окружающую природную среду; применением современных методов теоретических исследований и большим объемом натурных и лабораторных исследований, выполненных по общепринятым методикам; достаточной сопоставимостью (более 90 %) результатов аналитических решений с результатами натурных и экспериментальных исследований; положительным опытом реализации предложенных рекомендаций на полигонах ТБО Пермской области.
Практическая значимость и внедрение результатов исследования заключается в: разработке методологии, позволяющей управлять полигоном депонирования ТБО как биологическим реактором, за счет регуляции абиотических условий среды и обеспечения жизнедеятельности различных физиологических групп микроорганизмов, с целью улучшения экологической ситуации на территориях, прилегающих к полигону; полученных качественных и количественных характеристиках микробиоценозов, соответствующих различным стадиям деструкции органических веществ ТБО, обосновании индикаторных показателей, что может быть использовано для диагностики экологического и санитарно-гигиенического состояния полигонов ТБО; оценке СН, сформировавшихся в результате длительной физико-химической и биохимической трансформации органических веществ ТБО, по физико-химическим, микробиологическим и бактериологическим показателям, необходимых при принятии решений о возможных направлениях использования рекультивированных полигонов и свалок ТБО в народном хозяйстве.
Полученные результаты исследований легли в основу рекомендаций по организации экологического мониторинга и производственного экологического контроля полигонов захоронения ТБО, утвержденных Федеральным центром благоустройства и обращения с отходами 15.03.2005 г
(№ 84/05-05), а также использованы в качестве исходных данных при проектировании полигонов ТБО Пермской области (г.г. Пермь, Березники, Чусовой, Чайковский, Краснокамск), при выборе направлений рекультивации участков закрытых полигонов в г.г. Санкт-Петербурге, Перми и Пермской области (г.г. Чусовой, Соликамск). Результаты исследований использованы при разработке учебного пособия и лекционного курса «Микробиология и биотехнология» для студентов специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». Новизна и практическая значимость исследований подтверждена патентами автора.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1. Полигон депонирования ТБО функционирует как биологический
реактор, экологические условия которого обеспечивают последовательную
микробиологическую деструкцию органических веществ.
2. Концепция множественности экологических стратегии жизни
природных популяций микроорганизмов почвы универсальна и примени
ма для микробных популяций, деструктирующих органические вещества
ТБО; она заключается в соответствии микроорганизмов различным типам
отбора по трофическим потребностям.
Биодеструкция органических веществ в ФВ и ТБО в аэробных и анаэробных условиях определяется абиотическими факторами и структурой биоценоза; изменение стадий биодеструкции и изменение структуры микробиоценозов взаимосвязаны.
Методология микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигонов ТБО на различных стадиях деструкции органических веществ; процесс биохимической трансформации описывается предложенной биохимической моделью.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на межвузовских, областных, региональных и международных конференциях: «Загрязнение окружающей ере-
ды. Проблемы токсикологии и эпидемиологии» Москва-Пермь, 1993 г.; «Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях», Пермь-Варна, 1997 г.; «Экологическая безопасность регионов Урала и Западной Сибири», Екатеринбург, 1998 г.; II Международный конгресс ВэйстТэк, Москва, 2001г.; Российская конференция «Экология и здоровье», Пермь-Казань-Пермь, 2003 г.; XXX научно-техническая Всероссийская конференция ПГТУ, 2003 г.; II Международная научно-практическая конференция «Экология и научно-технический прогресс», Пермь, 2003 г.; Международная конференция «Сопряженные задачи механики, экологии и информатики», г. Томск, 2004 г.; XII Всероссийская научно-техническая конференция «Экология: проблемы и пути решения», Пермь, 2005 г.; 3-я Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Охрана окружающей среды», Пермь, 2005 г.; IV Международная выставка и конгресс ВэйстТэк - 2005, Москва, 2005 г.
Публикации. По тематике исследований опубликовано 1 монография, 7 статей в центральной печати, 36 публикаций в виде материалов конференций различных уровней, получено 8 патентов на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы из 381 источников, в том числе 160 зарубежных. Текст изложен на 282 страницах, иллюстрирован 42 рисунками, 61 таблицей.
Характеристика полигонов ТБО как антропогенной экологической системы
Одной из важнейших экологических проблем селитебной и промышленной инфраструктуры городов является удаление и переработка твердых бытовых отходов (ТБО). Санитарная очистка включает несколько стадий: образование, сбор, временное хранение, транспортирование, переработка, обеззараживание и захоронение неутилизированной части отходов. Большая часть (97 %) образующихся отходов складируется на полигонах депонирования, что отрицательно сказывается на объектах окружающей среды на протяжении сотен лет [5-12].
Накопление твердых бытовых отходов в современном городе достигает 300 кг на человека в год. Ежегодное увеличение отходов на душу населения составляет 4-6 %, что в 3 три раза превышает скорость роста населения [13]. Даже при современных технологиях повторного использования отходов размещение их на полигонах будет обходиться на 65 % дешевле любого другого способа переработки [14]. Следовательно, депонирование ТБО на усовершенствованных и контролируемых полигонах является в настоящее время самым распространенным методом их обезвреживания [13, 14].
Полигон депонирования ТБО является комплексным природоохранительным сооружением, предназначенным для депонирования, изоляции и обезвреживания ТБО, обеспечивающим защиту от загрязнения объектов биосферы, препятствующим распространению грызунов, насекомых и патогенных микроорганизмов [15, 16]. Согласно многочисленным литературным данным, практическому опыту, нормативным материалам и мнению ведущих специалистов [1, 17-19] во всех климатических районах возможны сооружения и эксплуатация полигонов ТБО. Полигон депонирования ТБО рассматривается в настоящее время как активный биологический реактор, управление которым только начинает формироваться. В сложной системе биореактора, работающего при постоянном поступлении свежих отходов через неравные промежутки времени, происходит процесс биодеградации органогенов твердых бытовых отходов аэробной и анаэробной микрофлорой, в результате жизнедеятельности которой продукты биодеструкции трансформируются в биогаз и фильтрационные воды [20]. Биореактор непрерывно продуцирует большое количество тепловой энергии, что обеспечивает круглогодичное питание грунтовых вод за счет инфильтрации снежно-талых вод в холодные периоды года [21-23]. Функционирование сложной и уникальной экосистемы полигона определяется абиотическими и биотическими факторами, влияющими на процесс биодеструкции органогенов.
Непосредственное влияние на ход биохимических процессов, происходящих в теле полигона, и жизнедеятельность микрофлоры оказывают климатические условия. К важнейшим атмосферным абиотическим факторам, воздействующим на процессы минерализации и газообразования, является температура наружного воздуха, осадки, атмосферное давление. Температура воздуха влияет не только на поверхностные слои отходов, но и на внутренние. Холодный климат снижает биологическую активность в верхних слоях свалочного грунта, тем самым уменьшая общий объем газообразования. В более глубоких слоях понижение температуры наружного воздуха компенсируется теплом, выработанным в процессе жизнедеятельности микроорганизмов. Сезонные колебания температуры могут вызвать изменение условий жизнедеятельности микроорганизмов и повлиять на скорость образования биогаза в теле полигона [24]. Установлено, что полигоны глубиной более 15 метров подвержены незначительному влиянию колебаний температур окружающего воздуха [25]. Температура полигона влияет как на физиологию, так и на скорость биохимических процессов микроорганизмов Температура используется в качестве индикатора работы полигона [26, 27]. Сезонные колебания температурного фактора на полигоне влияют на развитие различных групп микроорганизмов. Для классификации роста микрофлоры основными температурными интервалами являются: психрофильный с оптимумом температуры ниже 10 С, мезофильный - температурный оптимум в пределах 15-40 С, термофильный рост при оптимуме температур выше 50 С. Обли-гатные микроорганизмы могут расти внутри одного из вышеперечисленных температурных интервалов, факультативные способны хорошо развиваться в различных температурных интервалах, а не только в том, в котором располагается их температурный оптимум роста.
Возрастание температуры в условиях полигона влияет на увеличение интенсивности и скорости роста микроорганизмов, а также скорости биохимических реакций только внутри одного из температурных интервалов, соответствующих психрофильному, мезофильному или термофильному росту [28]. Для каждой популяции микроорганизмов существует максимальная критическая температура, при которой скорость их роста падает в 2-3 раза. Все процессы микробиологической деструкции органических веществ на полигоне протекают в гетерогенных условиях. В этих условиях влияние температурного фактора является результатом температурных изменений физических свойств в системе полигон - микроорганизм, последние влияют на растворимость кислорода, вязкость, коэффициент диффузии жидкой фазы. Растворимость кислорода играет важную роль в анаэробных микробиологических процессах и является лимитирующим фактором.
Программа, объемы и методы исследования
Анализ отечественных и зарубежных источников литературы свидетельствует об отсутствии комплексных микробиологических исследований антропогенной экосистемы полигона, представляющий собой биологический реактор по переработке твердых бытовых отходов.
Для решения поставленных в работе задач были использованы комплексные методы, включающие проведение натурных, лабораторных, расчетных, экспериментальных и статистических методов исследований.
В качестве объекта исследований был выбран типичный для России действующий полигон депонирования ТБО, расположенный в 22 км от г. Перми, вблизи д. "Софроны".
Изучение полигона ТБО на этапах его эксплуатации проводили путем анализа фондовых и отчетных материалов, проектно-технической документации, рекогносцировочных и натурных исследований. Для составления гидрогеологической характеристики полигона анализировали геологические материалы, накопленные при разведке и эксплуатации полигонов захоронения ТБО.
При составлении санитарно-экологической характеристики полигона ТБО применяли комплексные методы, включающие санитарно-топографическое обследование, санитарную оценку поверхностных и подземных водоисточников, расположенных в районе полигона, лабораторные исследования.
Проведенные исследования позволили выявить источники образования, объемы и характер отходов, их морфологический состав, обоснование контрольных точек для отбора проб свалочного профиля, фильтрационных вод и донных отложений, свалочных новообразований на рекультивируемом участке полигона. Отбор проб производили с учетом сезонности. Образцы свалочного грунта отбирали с пробной площади из 10 точек от 3-х до 15-ти образцов весом от 1 до 5 кг каждый. Отбор проб производился как с поверхностных слоев полигона, так и из скважин на рекультивируемой территории с глубины от 0 до 12 м.
Надежность анализов обеспечивало получение данных при исследовании усредненных образцов. Все навески для анализов брались из средней пробы. Результаты аналитических исследований обрабатывали статистически [275]. Значение каждого показателя и точек на кривых представляет среднее значение из трех параллельных.
Пробы жидкой фазы (фильтрата) и донных отложений отбирались в стерильные стеклянные емкости от 2-х до 5-ти л. из наземных скоплений фильтрата, расположенных в нижней части тела полигона. Все анализы проводились из средних проб. Подготовка и анализ проб проводили согласно ГОСТов и стандартных общепринятых в химической и микробиологической практике методов проведения исследований [166,276-333].
Пробы анализировались на лабораторных базах кафедры ООС ПГТУ и Пермского и Краснокамского центров санэпиднадзора.
На основании полученных данных анализов была составлена химическая и микробиологическая характеристика исследуемых сред.
Для физико-химической характеристики экологических условий, определяющих существование микроорганизмов в исследуемых образцах свалочного грунта и пробах фильтрационных вод, были проведены потенциометри-ческие определения реакции среды (рН) и редокс-потенциала (Eh). Окислительно-восстановительные условия среды оценивали путем расчета гН2 по формуле.
Экологические условия полигона ТБО Пермского края
Страшная Гора находится в Пермском районе на расстоянии 0,8 км от д. Ермаши. В геологическом отношении площадка размещения ТБО - отложения верхнего отдела пермской системы уфимского яруса, представленные коричневыми аргиллитами, в толще которых залегают песчаники на глинисто-карбонатном цементе. Литологический состав находится в прямой зависимости от литологии подстилающих коренных отложений, представленных суглинками, супесями метаморфических и изверженных пород, мощностью от 1 до 3 м. По гидрогеологическим условиям площадка характеризуется распространением трещинно-грунтовых и трещинно-пластовых вод. Водовмещающими грунтами являются пески, галечники, пес-чано-гравийные грунты. Изысканиями в пределах полигона ТБО установлено два типа вод: техногенные (фильтрационные воды) и подземные воды шем-шинского комплекса, не имеющих гидравлической связи.
В геоморфологическом отношении полигон расположен на водоразделе рек Пыж и Подборная. Карьер под складирование твердых бытовых от-ходов имеет площадь основания 8,5 тыс. м ; 16,8 тыс. м - по верху. Объем карьера при средней высоте 11 м - 139 тыс.м : Объем завезенных отходов на момент исследования 19 тыс.м3. Насыпные грунты, представленные бытовым мусором имеют различную плотность, в нижней части насыпи отходы насыщены водой. На полигоне в скважине 1 на глубине 23 м от дна карьера (отметка 77,53 м) встречены подземные воды шемшинского водоносного горизонта. Воды ненапорные, пресные, по химическому составу гидрокарбонат-но-кальциевые, по СниП 2.03.11-85 вода неагрессивна по всем показателям для бетонов любой водопроницаемости. На дне карьера обнаружен фильтрат мощностью 0,3 м. Фильтрационные воды по сухому остатку относятся к рассолам, по химическому составу к сульфатно-магниевым. В соответствии со СниП 2.03.11-85 фильтрат сильноагрессивен для бетонов. рН ФВ изменяется от 7,2 до 7,43; содержание органических веществ по ХПК 38912 - 39150 мг02/дм3, по БПК 29815-30700 мг02/дм3.
Полигон захоронения ТБО г. Полазны находится на территории Доб-рянского район Пермской области в двух километрах восточнее окраины д. Нижнее Задолгое и в 1,5 км от автодороги г. Полазна - п. Дивья.
В геоморфологическом отношении площадка полигона находится на склоне водораздела рек Полазна и Полазненский Вож. Поверхность ровная, имеет слабый уклон в сторону р. Полазненский Вож. Полигон имеет прямоугольную форму размерами 250 150 м. Территория полигона по периметру обнесена дамбой обвалования высотой 2-3 м. Состав грунтов дамбы - глины, суглинки. Полигон функционирует в течение пяти лет. Площадь, занятая ТБО, составляет 0,7 га. По морфологическому составу, ТБО изучаемого полигона представляют смесь древесины (17 %), картона (23 %), металлоотхо-ды (16 %), стекло (14 %), пластмасса (18 %), текстиль (12 %). В геологическом строении площадки полигона принимают участие элювиально-делювиальные грунты (глина коричневая, суглинок коричневый), элювиальные грунты (дресвяный грунт), скальные грунты (аргиллит, известняк серый, мергель серый).
В гидрогеологическом отношении площадка полигона ТБО относится к области карстовых вод Уфимского плато. Постоянных водоносных горизонтов на площадке до глубины 30 м не встречено. В интервале 2,0 - 4,0 м от поверхности земли встречены воды типа «верховодка». При бурении в основании полигона обнаружен фильтрат мощностью 0,2 - 0.3 м. По органолеп-тическим показателям фильтрат представлял собой жидкость темного цвета с выраженным запахом хозяйственно-бытовых вод. Фильтрат по химическому составу относится к гидрокарбонатно-сульфатно-хлоридной фракции; по сухому остатку - к сильно соленым водам. По СниП 2.03.11-85 фильтрат по суммарному содержанию анионов (хлоридов, нитратов, сульфатов) средне агрессивен на бетоны нормальной водопроницаемости и слабо агрессивен для бетонов пониженной водопроницаемости. рН ФВ изменяется от 6,8 до 7,1; содержание органических веществ по ХПК 6040,65 - 7550 мгОг/дм , по БПК 4200-4500 мг02/дм3.
Полигон ТБО г. Чусового Полигон ТБО г. Чусового находится на расстоянии 3 км от городской черты и занимает площадь 10 га, эксплуатируется около ста лет, ежегодно на него поступает 45 тыс.т. твердых отходов, которые включают твердые бытовые отходы городского коммунального хозяйства, часть твердых отходов Чу-совского металлургического завода, домостроительных комбинатов. Нет сведений о гидрогеологических условиях площадки размещения отходов. На полигоне отсутствуют специальные природоохранные сооружения: гидроизолирующий экран, система дренажно-сбросной сети для сбора и утилизации фильтрационных сточных вод, не применяется простой метод пересыпки слоев ТБО землей, что способствовало бы ускорению процессов биодеструкции отходов, отсутствует система экологического мониторинга. В связи с несовершенной системой эксплуатации полигона фильтрационные воды скапливаются в естественных понижениях рельефа местности, образуя водоемы - отстойники с характерным неприятным запахом. На прилегающей к свалке территории образовано 2 мелких и 3 крупных водоема с общей площадью зеркала более 2 га. Их берега покрыты в основном травянистой и кустарниковой растительностью, способной выживать в неблагоприятных экологических условиях - мятлик луговой, лютик едкий, ситник членистый, и др.
Объем фильтрационных вод свалки ТБО, накапливаемых за год, составляет 18,35 тыс. м3. рН ФВ изменяется от 6,5 до 7,2; содержание органических веществ по ХПК 680,5 - 990,2 мг02/дм3, по БПК 97,6 - 99,5 мгОг/дм3.
