Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Экологически неблагоприятные и нарушенные территории наносят вред всей окружающей их среде. К таковым относится загрязнение различными видами мусора. Свалки остаются самым распространенным способом для удаления твердых отходов, поскольку они могут вмещать огромные объемы отходов и дешевле в эксплуатации по сравнению с другими вариантами удаления твердых отходов, такими как сжигание. Несмотря на эти преимущества, свалки остаются основными точечными источниками загрязняющих веществ, таких как тяжелые металлы и органические соединения. Фильтрат свалки, образующийся из комбинации разлагающихся отходов и жидкостей, просачивающихся через отходы на свалках, является основным переносчиком этих загрязняющих веществ со свалки в окружающую среду. При выборе территории для организации санкционированных свалок учитываются особенности рельефа, почв, расположения подземных вод и местная роза ветров. По экспертным оценкам, ежегодные потери ВВП России из-за ухудшения состояния окружающей среды (без учета ущерба здоровью населения) составляют от 4% до 6% (Стратегия экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года, утвержденная Указом Президента Российской Федерации от 19.04.2017 № 176) [1]. Для решения данной проблемы, в рамках национального проекта «Экология» и федерального проекта «Чистая страна» на территории Кабардино-Балкарии проводятся работы по рекультивации нарушенных земель.

Цель исследования – изучить состояние загрязненных и нарушенных земель на территории Кабардино-Балкарии.

Материал и методы исследования

При проведении данного исследования использовались материалы изыскательских работ по восстановлению загрязненных территорий.

Результаты исследования и их обсуждение

Одним из значимых экологических проектов в Кабардино-Балкарии является рекультивация и реабилитация территории, загрязненной при несанкционированном размещении отходов I-V классов опасности в городе Тырныаузе. Территория длительное время использовалась для размещения бытового мусора. Несанкционированная свалка является источником загрязнения. Период полного разложения составляет около 50 лет. Площадь свалки составляет 3,2 га, высота колеблется от 5,5 до 8,2 м, объем отходов составляет 280000 м3. Свалочная масса сильно уплотнена и сортировке с дальнейшей переработкой не подлежит. Данная территория относится к зоне со средним потенциалом загрязнения атмосферного воздуха, благоприятной для рассеивания выбросов и самоочищения атмосферы. Основными загрязнителями атмосферного воздуха являются следующие вещества: взвешенные вещества, оксид азота, диоксид азота, оксид углерода, диоксид серы, сероводород, аммиак, формальдегид, керосин, метан.

Рекультивация предполагает 2 этапа реализации.

Технологический этап рекультивации включает вывоз мусора на действующий полигон ТБО. Биологический этап включает укрепление откосов насыпных сооружений геоячейками, заполнение растительным грунтом с посевом трав (толщина растительного грунта 20 см), засев многолетних трав. Исследования показывают высокую эффективность использования растений, толерантных к токсическим веществам при восстановлении грунта от последствий антропогенного загрязнения [2]. Несанкционированная свалка, как источник загрязнения выделяет в атмосферный воздух следующие вещества: диоксид азота, аммиак, диоксид серы, сероводород, оксид углерода, метан, ксилол, толуол, этилбензол, формальдегид. Из всех выделяющихся загрязняющих веществ образуется шесть комбинаций с суммирующим вредным действием: аммиак-сероводород, аммиак-сероводород-формальдегид, аммиак-формальдегид, сероводород-формальдегид, серы диоксид-сероводород, серы диоксид-азота диоксид. Анализ расчётов максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ показал, что превышений установленных нормативов предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ на границе расчётной жилой зоны не было [3]. Ближайшая жилая зона располагается на расстоянии 1594 м в северо-западном направлении (г. Тырныауз). Также, расчет концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, образующихся при функционировании несанкционированной свалки, показал, что ожидаемые расчетные максимальные концентрации загрязняющих веществ не превышают предельно допустимые величины концентраций ни по одному из веществ. Сток с поверхности свалки оказывает воздействие на близлежащие водные объекты. Воздействие на подземные воды (первого от поверхности горизонта) осуществляется за счет поступления поверхностного стока в тело свалки и ведет к образованию фильтрата, который поступает в грунтовые воды. Загрязняющие вещества, концентрация и объем выщелачивания в основном зависит от вида отходов, размещаемых на свалках. Фильтрат свалок обычно содержит токсичные элементы и тяжелые металлы, биоразлагаемые и стойкие органические соединения, растворенный метан, жирные кислоты, сульфаты, нитраты, нитриты, фосфаты и кальций. Фильтрат может проходить через почву и попадать в поверхностные или подземные воды. Кроме того, когда фильтрат попадает в грунтовые воды, он может попасть в прилегающие реки и загрязняет реки. Следует отметить, что осадки и влажность почвы играют важную роль в производстве фильтрата. Осадки проходят через отходы и происходят химические и физические реакции, переносящие растворенные компоненты, которые могут попасть в почву. В ходе проведения рекультивации и ликвидации воздействие на поверхностные и подземные воды будет прекращено – не будет образовываться поверхностный загрязненный сток со свалки и прекратится образование фильтрата. На территории свалки практически отсутствует почвенный слой. Вместо почвы распространены характерные для свалок техногенные поверхностные образования, которые предшествуют почвам и неразрывно связаны с ними.

Одним из важных параметров функционирования свалок является пожаро- и взрывоопасность. Пожары на свалках особенно опасны, поскольку они могут выделять опасные пары от сгорания широкого спектра материалов, содержащихся на свалке. Над свалками часто можно наблюдать испарения и дым. Дым от свалок, как правило, представляет собой смесь различных газов. Они образуются в результате разложения гниющей пищи и других биологических отходов бактериями. Метан является самым большим компонентом свалочного газа – от 45% до 60%, за ним следует диоксид углерода (40%-60%). Плотность отходов, поступающих на полигон ТБО, составляет 0,2–0,3 т/м3, влажность колеблется от 40 до 55 %, содержание органического вещества – до 70 %. В связи с тем, что в массиве ТБО содержатся горючие и самовоспламеняющиеся материалы и вещества, а также жидкости, пыли и биогаз, которые могут образовывать взрывоопасные смеси, данный объект является пожароопасным. Таким образом, на поверхности и в массиве ТБО могут происходить процессы самовоспламенения, самовозгорания, тления и горения [3].

В результате добычи полезных ископаемых возникает множество экологических проблем, включая загрязнение воздуха, почвы и воды. Вредное воздействие добычи полезных ископаемых является предметом беспокойства на протяжении многих лет. Заброшенные хвостохранилища самых разных отраслей промышленности можно найти по всему миру. По национальному проекту завершена рекультивация сухого пляжа хвостохранилища Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината (ТВМК), расположенного близ селения Быллым Эльбрусского района. Хвостохранилище представляет собой два озера. После прекращения работы комбината в хвостохранилище перестали поступать продукты переработки руды и уровень воды в озерах со временем начал снижаться. Это привело к образованию сухого пляжа и обнажению слоя загрязняющих веществ [4]. В атмосферу начала попадать мелкодисперсная пыль с содержанием вредных веществ, превышающим предельно допустимые концентрации (табл. 1).

В материалах исследований в разные годы отмечается превышение значений ПДК для вольфрама, молибдена, олова, цинка, для мышьяка, меди (рисунок) [4,5].

Таблица 1

Концентрация вредных веществ мелкодисперсной пыли в районе сухого пляжа хвостохранилища и близлежащих территориях

Составлено по [5].

Концентрация вредных веществ районе сухого пляжа хвостохранилища и близлежащих территориях [5]

Для предотвращения дальнейшей эрозии территории проводилась рекультивация открытых участков сухого пляжа с целью предотвращения разноса ветрами накопленных химических веществ хвостохранилища и попадания в воздушную среду близлежащих населенных пунктов сухой массы (пыль, песок). Площадь участка рекультивации составила 3,6 гектара.

Изоляция промышленных отходов хвостохранилища для предотвращения неорганизованного контакта атмосферных осадков с загрязнённым геотехническим массивом производится с помощью противофильтрационного экрана. Данный метод позволяет осуществить естественный отвод поверхностных вод с территории без дополнительной очистки стока атмосферных осадков с поверхности экрана, так как не происходит соприкосновения воды с поверхностью отходов.

Конструкция защитного экрана при рекультивации сухого пляжа состоит из следующих слоев (снизу-вверх): на подтапливаемом участке пляжа: Объемная георешетка «Армогрид» 220х220х200 мм. с заполнением щебнем фракции 40-70 мм. Защитный слой из дренирующего грунта толщиной 1,00 м. Геотекстиль Тексопол ИП 400 G4. На неподтапливаемом участке пляжа: Плодородный слой армированый противоэрозийным матом Secumat ES 401 G4, толщиной грунта 0,20 м с посевом многолетних трав. Защитный слой из дренирующего грунта толщиной 1,00 м. Геотекстиль Тексопол ИП 400 G4 [4]. Также предусмотрена биологическая рекультивация территории – комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление флоры и фауны, посев смеси трав и внесение минеральных удобрений на замещаемом грунте. Проводилось исследование состояния земель, загрязненных при несанкционированном размещении твердых коммунальных отходов, размещенных на территории поселка городского типа Кашхатау. Экологическая обстановка вокруг свалки считается неудовлетворительной. Ситуация усугубляется тем, что данная свалка находится в 400 метрах от жилых построек и в будущем это расстояние может сократиться на 30-40 метров. В результате функционирования свалки в атмосферу поступают диоксид азота, аммиак, диоксид серы, сероводород, оксид углерода, метан, ксилол, толуол, этилбензол, формальдегид (табл. 2) [5]. Общая концентрация загрязняющих веществ в почве является наиболее широко используемым показателем для оценки экологического риска. Степень загрязнения почв на исследуемой территории оценивается от умеренно опасной до опасной (суммарный показатель загрязнения (Zc) колеблется от 16 до 32). Также по санитарно-эпидемиологическим требованиям, почвы на исследуемой территории классифицируются как «загрязненные», по категории эпидемиологической опасности «чрезвычайно опасные», грунты считаются «загрязненными» и «опасными» [5,6]. В целом проблема восстановления нарушенных земель требует более детального изучения и реализацию современных природоохранных мероприятий [7].

Исследование показало, что загрязняющие вещества не проникли в более глубокие слои грунта. На глубине 11-12,5 м. ни по одному из исследуемых веществ ПДК не превышены. Также не подверглись загрязнению и грунтовые воды под телом свалки. В донных отложениях наблюдается высокий уровень свинца, цинка, марганца, никеля и меди в силу природных факторов.

Рекультивация данного участка должна предусматривать вырубку деревьев (согласование администрации пгт. Кашхатау), формирование откосов, снятие, транспортирование и нанесение почв на рекультивируемые земли, транспортировку и захоронение токсичных вскрышных пород на действующем полигоне, а также проведение других работ, создающих необходимые условия для дальнейшего использования рекультивированных земель. При выполнении всех вышеприведенных работ по рекультивации и экологической реабилитации территории вероятность неблагоприятных воздействий, связанных с загрязнением грунта и радиационной обстановкой минимальна, с благоприятным прогнозом.

Таблица 2

Валовое количество загрязняющих веществ, выделяющихся в атмосферу при функционировании несанкционированной свалки [5]

Выводы

1. В настоящее время рекультивация нарушенных земель актуальна и востребована как метод стабилизации экологического состояния окружающей среды и благоустройства территории. Перспективное использование земельных участков зависит от качественных и количественных параметров объекта, которые устанавливаются в результате геоэкологических изысканий.

2. Существующая система управления отходами в России, ориентированная преимущественно на их захоронение, является несовершенной, ведет к загрязнению окружающей среды и, как следствие, снижению качества жизни.

3. Рекультивация снижает негативное воздействие полигонов на окружающую среду, в частности, ограничивая распространение загрязняющих веществ в почвенно-водную среду, предохраняя склоны от эрозии, уменьшая запыленность и повышая ценность ландшафта, однако кардинально проблему не решает.

4. Полученные результаты могут быть использованы для определения объема и последовательности восстановительных работ, обоснования инвестиций в разработку стратегий и схем территориального планирования на местном и региональном уровне.