Введение к работе
Актуальность. В настоящее время объем образования твердых бытовых отходов (ТБО) в мире достигает 400 млн. т в год, восьмая часть которых образуется в Российской Федерации. Несмотря на значительное количество современных методов обезвреживания ТБО, наиболее распространенным и традиционным является складирование отходов. Рост образования, а также значительное количество уже накопленных отходов обуславливает увеличение антропогенной нагруженности территории: например, на территории РФ, по состоянию на 2010г., накоплено 35 млрд. т ТБО. Доля складированных отходов от общего количества их образования в РФ составляет 96%. Объекты складирования ТБО занимают значительную территорию, выводят земли из сельскохозяйственного использования, а также являются источниками поступления продуктов разложения ТБО в окружающую среду.
Поскольку конечным приемником большинства видов загрязнителей является гидросфера, рост объектов складирования ТБО в бассейнах рек приводит к качественному и количественному истощению водных ресурсов, обуславливает деградацию речных экосистем и негативно сказывается на жизнедеятельности человека (Christensen T. et al., 1992; White P.R. et al., 1995; Бартоломей А.А. и др., 2004; Потапов П.А. и др., 2004; Путилина В.С. и др., 2005; Robinson H., 2007; Stegmann R. et al., 2008). В связи с этим изучение влияния объектов складирования отходов на поверхностные и подземные воды весьма актуально.
Республика Башкортостан (РБ) является одним из аграрно-индустриальных регионов России с развитой гидрографической сетью (более 13 тыс. водотоков) и характеризуется ростом численности населения, высокими темпами урбанизации, усилением хозяйственной деятельности и, как следствие, наличием более 2 тыс. санкционированных объектов складирования отходов. В этой связи разработка рекомендаций для совершенствования системы геоэкологического мониторинга объектов складирования отходов в пределах речных бассейнов территории Республики Башкортостан является практически значимой.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры «Безопасность производства и промышленная экология» Уфимского государственного авиационного технического университета.
Цель работы – комплексная оценка влияния свалочного фильтрата на водные объекты, а также разработка рекомендаций по совершенствованию системы геоэкологического мониторинга объектов складирования отходов в пределах речных бассейнов.
Задачи исследования:
- анализ нагруженности территорий объектами складирования отходов и выявление основных направлений совершенствования системы геоэкологического мониторинга объектов складирования отходов в пределах речных бассейнов (п. 1.17 паспорта специальности);
- количественная оценка экологической опасности фильтрата объектов складирования отходов с учетом климатических особенностей бассейна и гидрологического режима водотока (пп. 1.11, 1.13 паспорта специальности);
- выявление приоритетных показателей состава свалочного фильтрата на основе вероятностно-статистической оценки с учетом географического расположения объектов складирования отходов (пп. 1.11, 1.13 паспорта специальности);
- разработка рекомендаций по совершенствованию системы геоэкологического мониторинга объектов складирования отходов в пределах речных бассейнов с целью нормирования и снижения антропогенного воздействия на водные экосистемы (пп. 1.8, 1.12 паспорта специальности).
Научная новизна:
1. На основе динамико-стохастического анализа разработана и апробирована методика оценки объемов образования свалочного фильтрата с учетом характеристики объекта складирования и особенностей выпадения осадков на данной территории (агрегатного состояния атмосферных осадков, межгодовых и внутригодовых изменений количества осадков) (п. 1.11 паспорта специальности).
2. Выявлен набор приоритетных показателей состава свалочного фильтрата для объектов складирования ТБО различных стран мира, а также на основе корреляционного и регрессионного анализа установлены одно- и многофакторные зависимости, характеризующие взаимосвязь между показателями состава фильтрата (пп. 1.13, 1.14 паспорта специальности).
3. Разработаны научные основы совершенствования системы геоэкологического мониторинга объектов складирования отходов в пределах речных бассейнов на основе предложенных интегрированных показателей (пп. 1.10, 1.12, 1.17 паспорта специальности).
Практическая значимость. Разработанные методики и зависимости позволяют:
- оценить межгодовую и внутригодовую динамику объемов фильтрата объектов складирования отходов с учетом климатических изменений, а также агрегатного состояния атмосферных осадков (пп. 1.13, 1.17 паспорта специальности);
- на основе результатов оценки количества образования фильтрата и величины показателей его состава обоснованно выбирать методы сбора и очистки фильтрата на стадии проектирования и размещения объекта складирования ТБО на территории речного бассейна (пп. 1.13 паспорта специальности);
- оперативно оценивать содержание загрязняющих веществ в свалочном фильтрате на основе установленных одно- и многофакторных зависимостей, характеризующих взаимосвязь между показателями состава фильтрата (пп. 1.13, 1.14 паспорта специальности).
Для разработки научно-обоснованных мероприятий по планированию и снижению антропогенного воздействия на речные экосистемы разработан механизм реализации системы геоэкологического мониторинга объектов складирования отходов и построены карты нагруженности речных бассейнов территории Республики Башкортостан (пп. 1.16, 1.17 паспорта специальности).
Результаты проведенных исследований используются в Министерстве природопользования и экологии Республики Башкортостан, что подтверждается актом о внедрении результатов диссертационной работы, а также использованы при разработке комплексной программы социально-экономического развития городского округа город Уфа Республики Башкортостан на 2011-2015гг. (п. 4.1.7 – Окружающая среда).
Методы исследования и результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены в учебный процесс УГАТУ и используются при подготовке бакалавров по направлению 280200 «Защита окружающей среды» и инженеров по специальности 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере», 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях».
На защиту выносятся:
- методика оценки объемов образования свалочного фильтрата с учетом характеристики объекта складирования отходов (объема, площади, высоты массива отходов) и особенностей выпадения осадков на данной территории (агрегатного состояния атмосферных осадков, межгодовых и внутригодовых изменений количества осадков);
- результаты определения набора приоритетных показателей состава фильтрата для объектов складирования ТБО различных стран мира, а также выявленные одно- и многофакторные зависимости между показателями состава свалочного фильтрата;
- алгоритм совершенствования системы мониторинга и управления объектами складирования отходов с учетом бассейнового подхода на основе предложенных интегрированных показателей и результаты его апробации при оценке нагруженности речных бассейнов территории Республики Башкортостан объектами складирования отходов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях, симпозиумах и семинарах в городах Москве (2010, 2011), Уфе (2008, 2009, 2010), Минске (2009, 2010, 2011), Перми (2009), Ульяновске (2009), Тольятти (2009), Кемерово (2009), Челябинске (2009), Иркутске (2009, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК. Получены положительные решения о выдаче 2-х патентов на изобретение РФ, получены 3 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 161 странице машинописного текста, иллюстрирована 44 рисунками и 42 таблицами. Список литературы включает 167 наименований.
