Актуальной проблемой изучения малых и больших городов считается изучение проблемы утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) и оценка их антропогенного воздействия на окружающую среду.
В научной литературе рассматривается много отечественных работ, посвященных проблеме утилизации ТБО. В работе [1] И.И. Щекин и П.А. Трубаев рассматривают ряд методов, применяемых при обращении с твердыми отходами, и способы их утилизации. В работах С.А. Кирсанова [2], М.А. Рузановой [3] описываются современные подходы и методы, технологии использования мирового и отечественного опыта, накопленного в области переработки твердых бытовых отходов. М.В. Кравцова, А.В. Васильев, Д.А. Волков и другие [4] проанализировали негативные факторы удаления твердых отходов, а также выявили степень отрицательного воздействия на человека, окружающую природную среды и их компоненты.
В России существует общепринятая практика обращения с твердыми отходами в форме хранения на полигонах, компостировании и сжигании [1–4]. При этом, как правило, не всегда дается комплексная геоэкологическая оценка современных свалок, их негативное влияние на компоненты окружающей среды. В процессе эксплуатации современных полигонов выделяемые свалочные газы могут представлять большую опасность для здоровья населения. Особое внимание следует уделить изучению такому вопросу, как несанкционированные свалки, число которых с каждым годом неуклонно растет.
В настоящее время на территории Кабардино-Балкарской Республики насчитывается 2 разрешенных и 112 несанкционированных полигона, общая площадь которых составляет 202,91 га (табл. 1). При этом ни один из несанкционированных полигонов не отвечает современным требованиям природоохранного законодательства. Более того, 80 % несанкционированных свалок находятся в природоохранных зонах водоемов [5].
Таблица 1
Перечень санкционированных и несанкционированных свалок на территории КБР [5]
|
Название района (городского округа) |
Общее число свалок |
Площадь, га |
Суммарное накопление |
||||
|
всего |
из них |
всего |
из них |
тыс. куб. м |
|||
|
санк. |
несанк. |
санк. |
несанк. |
||||
|
Прохладный |
1 |
1 |
0 |
– |
– |
0 |
– |
|
Баксан |
1 |
0 |
1 |
9,0 |
0 |
9,0 |
890,0 |
|
Баксанский |
13 |
0 |
13 |
14,9 |
0 |
14,9 |
126,5 |
|
Зольский |
16 |
0 |
16 |
36,1 |
0 |
36,1 |
154,5 |
|
Лескенский |
7 |
0 |
7 |
16,0 |
0 |
7 |
49,4 |
|
Майский |
4 |
0 |
4 |
26,9 |
0 |
26,9 |
537,2 |
|
Прохладненский |
18 |
0 |
18 |
31,81 |
0 |
31,81 |
376,8 |
|
Терский |
18 |
0 |
18 |
43,0 |
0 |
43,0 |
657,13 |
|
Урванский |
13 |
1 |
12 |
– |
– |
12,7 |
36,95 |
|
Чегемский |
6 |
0 |
6 |
12,1 |
0 |
12,1 |
609,95 |
|
Черекский |
6 |
0 |
6 |
8,0 |
0 |
8,0 |
18,35 |
|
Эльбрусский |
11 |
0 |
11 |
1,403 |
0 |
1,403 |
65,9 |
|
Итого по КБР |
114 |
2 |
112 |
202,91 |
– |
202,91 |
3522,68 |
Цель исследования: оценка экологического состояния атмосферного воздуха на полигонах твердых бытовых отходов девяти населенных пунктов Прохладненского района Кабардино-Балкарской Республики.
Материалы и методы исследования
Основные метеорологические параметры состояния атмосферного воздуха измерялись с помощью метеометра МЭС-200А. Отбор проб загрязняющих примесей в свалочном газе осуществлялся с помощью аспиратора АПВ-4-12В. Методика определения аммиака, диоксида азота, диоксида серы и сероводорода рассмотрена в [6–7].
Методика определения концентрации аммиака в образце основана на измерении оптической плотности окрашенных растворов при взаимодействии аммиака с реактивов Несслера. Оптическая плотность цветных растворов измеряется на фотоэлектрическом колориметре и анализируется на калибровочной зависимости оптической плотности раствора и количественного содержания аммиака в образце [6, 7].
Методика определения концентрации оксида азота основана на определении концентрации общего оксида и диоксида азота в выбросах, с помощью фотоколориметрического метода с использованием реагента Грисса. Измеренная оптическая плотность раствора и калибровочная зависимость определяется содержанием иона нитрита в анализируемом образце. При анализе образца газа остаточное давление в сосуде измеряется с помощью вакуумметра [7, 8].
Методика определения диоксида серы основана на определении концентрации двуокиси серы в атмосферном воздухе раствором формальдегида с образованием гидроксиметансульфоновой кислоты. При добавлении гидроксида натрия, гидроксиметансульфоновая кислота разлагается в формальдегид и S (IV). Эти вещества при взаимодействии с парарозанилином образуют соединение, интенсивность которого определяет содержание диоксида серы фотометрическим методом. Построение калибровочной характеристики выражает зависимость разности оптических плотностей раствора для калибровки и нулевого раствора от массы двуокиси серы в образце.
Методика определения сероводорода в атмосферном воздухе основана на образовании метиленовой сини при взаимодействии сероводорода с n-аминодиметиланилином в кислой среде в присутствии трехвалентного железа и колориметрическом определении по стандартной шкале или с помощью фотоэлектроколориметра [6–8].
Результаты исследования и их обсуждение
Изучение состояния атмосферного воздуха на полигонах твердых бытовых отходов проводилось в девяти населенных пунктах Прохладненского района Кабардино-Балкарской Республики. Выбор района исследования обусловлен, тем, что свалки населенных пунктов носят стихийный характер и являются несанкционированными. В район наших исследования вошли 6 селений (Прималкинское, Ульяновское, Благовещенка, Алтуд, Карагач, Учебное) и 2 станицы (Приближная и Солдатское). Пункты отбора проб представлены на рис. 1.
Рис. 1. Карта-схема. Пункты отбора проб на полигонах твердых бытовых отходов Прохладненского района
Исследования проводились в апреле 2018 г. Забор проб атмосферного воздуха производился с помощью аспиратора на полигонах вышеупомянутых населенных пунктов. Отобранные образцы подверглись дальнейшим лабораторным исследованиям. В свалочном газе на полигонах определялось содержание сероводорода, аммиака, диоксида серы и диоксида азота. Непосредственно после отбора проб на полигонах были установлены погодные условия. Основные метеорологические параметры в момент взятия проб представлены в табл. 2. На объектах исследования определялись температура воздуха, относительная влажность воздуха, скорость ветра, направление ветра, атмосферное давление и погодные условия. Установлено, что в момент взятия проб на объектах исследования скорость ветра достигала 2 м/с, температура воздуха около 10 °С, относительная влажность воздуха 90 %, а атмосферное давление составляло 718–722 мм рт. ст.
Таблица 2
Основные метеорологические параметры в момент отбора проб
|
№ п/п |
Место отбора |
Направление ветра |
Скорость ветра, м/с |
Температура воздуха, °С |
Относит. влажность воздуха, % |
Атм. давление мм рт. ст. |
Погодные условия |
|
1 |
с. Прималкинское |
юго-восточное |
2 |
10 |
90 |
722 |
ясно |
|
2 |
ст. Приближная |
северо-восточное |
2 |
10 |
90 |
720 |
ясно |
|
3 |
с. Ульяновское |
юго-восточное |
2 |
9 |
90 |
721 |
ясно |
|
4 |
ст. Солдатская |
северо-западное |
2 |
10 |
90 |
718 |
ясно |
|
5 |
с. Заречное |
юго-восточное |
2 |
10 |
90 |
720 |
ясно |
|
6 |
с. Благовещенка |
северо-западное |
2 |
10 |
90 |
720 |
ясно |
|
7 |
с. Алтуд |
юго-западное |
2 |
10 |
90 |
721 |
ясно |
|
8 |
с. Карагач |
юго-западное |
2 |
10 |
90 |
721 |
ясно |
|
9 |
с. Учебное |
юго-западное |
2 |
10 |
90 |
720 |
ясно |
Концентрации свалочных газов на полигонах ТБО Прохладненского района КБР представлены в табл. 3 и на рис. 2.
|
|
|
|
а |
б |
|
|
|
|
в |
г |
Рис. 2. Концентрации свалочных газов на полигонах ТБО Прохладненского района КБР (мг/м3): а – аммиака, б – диоксида азота, в – диоксида серы, г – сероводорода
Анализ табл. 3 показывает, что на территории девяти населенных пунктов исследуемого района не наблюдается превышение максимально разовой концентрации ПДК аммиака, диоксида азота, диоксида серы и сероводорода. Однако, как видно на рис. 2, а, концентрации аммиака в свалочном газе на полигонах ТБО в станице Приближная и селениях Заречное, Алтуд и Карагач достигают 0,2 мг/м3, что соответствует значениям максимально разовой ПДК.
В ходе исследований было установлено негативное влияние свалочного газа на растительный покров. Накапливающийся газ в приземном слое почвенного покрова приводит к удушью корневой системы, угнетению вегетативных органов растений (некрозы) и снижению их продуктивности.
Таблица 3
Опасные загрязнители в свалочном газе Прохладненского района КБР (мг/м3)
|
1. с. Прималкинское |
|||
|
Аммиак |
Диоксид азота |
Диоксид серы |
Сероводород |
|
0,1 |
0,058 |
0,4 |
0,004 |
|
2. ст. Приближная |
|||
|
0,2 |
0,050 |
0,4 |
0,005 |
|
3. с. Ульяновское |
|||
|
0,1 |
0,062 |
0,4 |
0,005 |
|
4. ст. Солдатская |
|||
|
0,1 |
0,060 |
0,4 |
0,006 |
|
5. с. Заречное |
|||
|
0,2 |
0,064 |
0,4 |
0,005 |
|
6. с. Благовещенка |
|||
|
0,1 |
0,060 |
0,4 |
0,005 |
|
7. с. Алтуд |
|||
|
0,2 |
0,054 |
0,4 |
0,004 |
|
8. с. Карагач |
|||
|
0,2 |
0,055 |
0,4 |
0,005 |
|
9. с. Учебное |
|||
|
0,01 |
0,060 |
0,4 |
0,005 |
ПДК, (мг/м3): аммиак (0,2 м.р.); диоксид азота (0,085м.р.); диоксид серы (0,5 м.р.); сероводород (0,008 м.р.).
Заключение
В ходе проведенных исследований получены основные результаты:
1. Изучено состояние атмосферного воздуха на полигонах твердых бытовых отходах девяти населенных пунктов Прохладненского района Кабардино-Балкарской Республики.
2. В станице Приближная и селениях Заречное, Алтуд и Карагач Прохладненского района КБР концентрации аммиака в свалочном газе достигают 0,2 мг/м3, что соответствует значениям максимально разовой ПДК.
3. На полигонах твердых бытовых отходов селений Прималкинское, Ульяновское, Благовещенка, Алтуд, Карагач, Учебное, а также станиц Приближная и Солдатская содержание в воздухе диоксида азота составило соответственно: 0,050–0,064 мг/м3, диоксида серы 0,4 мг/м3, сероводорода 0,004–0,006 мг/м3, значения которых не превышают максимальных разовых ПДК.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках реализации государственного задания (код проекта 1.9349.2017/7.8).