Водных объектов в зоне влияния свалок



страница5/12
Дата11.10.2016
Размер2,69 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

2.4.2. Исследования кинетики осаждения твердой фазы проводили в стеклянных цилиндрах емкостью 50 мл, диметром 1 см. Скорость процесса изучали наблюдением за двумя параметрами – изменением мутности раствора и изменением цвета раствора.

Изменения мутности и цвета раствора определяли фотоколориметром с длиной кювет 20 мм.

Скорость осаждения фиксировали по времени, необходимому для 50 % осаждения твердой фазы (τ1/2). Исследования проводили с фракциями оксида кальция и металлургического шлака 1–2 мм.

Исследования скорости образования осадка гидроксида железа проводили в стеклянных цилиндрах емкостью 50 мл, диаметром 1 см. Образование первичного слоя принимали за начало процесса слоеобразования и фиксировали время уменьшения его толщины в два раза (τ1/2). То есть, фактически фиксировали скорость изменения структуры осадка в процессе гидротермальных превращений.

Исследования проводили при различных соотношениях оксида кальция к металлургическому шлаку, при размере частиц 1–2 мм. Во всех случаях количество оксида кальция соответствовало стехиометрическому составу.

Для изучения распределения частиц их вводили через стеклянную трубку диаметром 8 см в заполненную водой емкость с толщиной воды 2 м и измеряли высоту и диаметр образующегося на дне конуса.



2.4.3. Исследование газа производили хроматографическим методом. Анализ газов осуществляли на газовом хроматографе «Хром 5».

2.5. Выводы по разделу 2

Для разработки эффективных способов предотвращения загрязнения водных объектов фильтратом свалки твердых бытовых отходов проводились следующие лабораторные исследования:



  1. Определение качественного и количественного состава накопленного на свалке мусора.

  2. Химический анализ фильтрата (элементарный состав, содержание анионов, нефтепродуктов, фенолов, железа и химическое потребление кислорода) песка городских пляжей для установления влияния фильтрата свалки ТБО на окружающую природную среду.

  3. Микробиологический анализ фильтрата (общее микробное число, содержание бактерий группы кишечной палочки, микроорганизмов рода Staphylococcus и рода Salmonella).

  4. Определение содержания яиц гельминтов в фильтрате и песке городских пляжей.

  5. Кинетические исследования процессов анаэробного сбраживания, сорбции фенолов и осаждения железа.


РАЗДЕЛ 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЛЬТРАТА СВАЛКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ И ЕГО НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ НА ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ

3.1. Общая характеристика свалки твердых бытовых отходов

Свалка твердых бытовых отходов расположена на границе Ильичевского и Орджоникидзевского районов города Мариуполя на левом берегу реки Кальмиус, в 6,7 км от её впадения в Азовское море (рис. 3.1).



Рис. 3.1. Расположение свалки твердых бытовых отходов

в г. Мариуполе


Данное расположение представляет собой угрозу окружающей природной среде, а также жизни и здоровью населения. Территория г. Мариуполя относится к южной части Приазовской равнины, осложненной долинами рек, обрывающейся уступом к Азовскому морю.

Реками Кальмиус и Кальчик г. Мариуполь делится на три части: северную, западную и восточную. Северная располагается в междуречье рек Кальчик и Кальмиус, западная часть – между р. Кальчик и акваторией моря. Восточная часть города ограничена р. Кальмиус и акваторией Азовского моря. Максимальные абсолютные отметки поверхности находятся на водоразделах и на внешних границах территории города. На восточной окраине города они составляют 75–78 м. Максимальные абсолютные отметки в устьевой части р. Кальмиус составляют 0–1,5 м [146].

Долина р. Кальмиус характеризуется ассиметричным строением (правый берег круче левого), наличием высоких пойменных террас и фрагментами неявно выраженных надпойменных террас. Ширина долины в границах пойменных террас достигает 1500 м. Эрозионные врезы достигают 50–60 м. Уклон равен 0,008–0,02.

Скорость течения реки Кальмиус0,4–1,5 м/сек. Превышение пойм над уровнем воды колеблется от 0,5 до 4 м. Абсолютные отметки поверхности пойм составляют: в северной части города 8–10 м; в устьевой части – от 3 до 4 м. Поверхности пойм плоские, в пониженных частях заболочены. От поймы р. Кальмиус до восточной окраины г. Мариуполя береговые склоны пологие, с перемещением почв вниз по склону в результате стока дождевых или талых вод в виде тонких переплетающихся струек, густой сетью покрывающих всю поверхность склонов [147].

Свалка ТБО располагается в районе старого русла р. Кальмиус с относительно спокойным рельефом, осложненным выемками и буграми, с абсолютными отметками 7,0–12,6 м на дне, 20–31 м – на бортах. Старого русла р. Кальмиус не осталось. Территория поднята в результате земляной засыпки на 2–4 м. На ней были устроены накопители коксохимического завода, металлургического комбината и свалки ТБО. Выполнены насыпи автодорожного и железнодорожного полотен, проходят высоковольтные ЛЭП, газопровод и пр. Ближайшее жилье в виде частной одноэтажной застройки усадебного типа расположено в 330 м на юго-восток от свалки.

В то же время согласно государственным санитарным правилам планирования и застройки населенных пунктов [148] нормативная санитарно-защитная зона для свалок и полигонов твердых бытовых отходов должна составлять 500 метров.

Влияние свалки ТБО на окружающую среду и здоровье населения определены климатическими и метеорологическими условиями Мариуполя.

Город Мариуполь относится к третьей южной агроклиматической степной зоне Украины, которая характеризуется как засушливая, очень теплая зона с континентальным климатом – жарким летом и малоснежной сравнительно холодной зимой. Среднегодовая температура наружного воздуха +9,2 °С. Средняя максимальная температура воздуха наиболее жаркого месяца (июля) +28,3 °С. Средняя минимальная температура воздуха наиболее холодного месяца (февраля) –7,3 °С. Среднегодовая скорость ветра 4,6 м/с [148]. Метеорологические характеристики, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, зависят от среднегодовой повторяемости направлений ветра в 8-румбовой системе отсчета (%):



С – 8.7

СВ – 12.4

В – 26.9

ЮВ – 5.9

Ю – 7.8

ЮЗ – 9.9

З – 15.8

СЗ – 12.6

Зимой скорость ветра заметно выше, чем летом. При этом самыми значительными скоростями отличаются ветры, имеющие наибольшую повторяемость – северо-восточные и восточные (14 и 21 % соответственно).

В холодный период (сентябрь – апрель), когда на территории Донецкой области преобладает высокое атмосферное давление, дуют восточные и северо-восточные ветры.

В мае происходит переход к режиму теплого направления. Характерны бризы – ветры, дующие днем с моря, вечером с суши.

Значительными факторами, отрицательно влияющими на условия рассеивания выбросов в атмосферном воздухе, являются инверсии температуры воздуха и туманы. Инверсия температуры – это повышение температуры воздуха с высотой вместо обычного понижения.

Среднегодовая повторяемость ночных инверсий воздуха – 48 % [146]. Наибольшее количество туманов приходится на период с ноября по март, меньшее – с мая по сентябрь. Общая продолжительность стояния туманов 15–32 % дней в году, большая часть их приходится на декабрь и январь.

Значительное влияние на климатические условия района свалки ТБО оказывает близость Азовского моря. Азовское море принадлежит к типу замерзающих морей умеренных широт с сезонным ледяным покровом. Таганрогский залив – наиболее ледовитый район Азовского моря. Это объясняется его мелководностью, большой изрезанностью берегов и малой соленостью. Средняя продолжительность ледостава около 85 дней [150]. В умеренные и снежные зимы появление льда отмечается в первой декаде декабря. В суровые зимы наблюдается полное замерзание акватории залива. В мягкие зимы замерзания может и не быть. Сплошной ледяной покров в течение зимы неоднократно взламывается. В среднем за зиму акватория 3 раза очищается ото льда. Неподвижный ледяной покров в среднем держится до середины марта, окончательное очищение ото льда происходит во второй декаде марта [151]. В Азовском море направление течений главным образом определяется ветром. В разное время года преобладает движение воды в юго-западном и северо-восточном направлениях. Однако такие течения являются непродолжительными и неустойчивыми.

На всей акватории моря постоянно наблюдаются сгонно-нагонные явления. Приток пресной воды в Азовское море из реки Кальмиус небольшой, основную массу воды несут реки Дон и Кубань.

Площадь Азовского моря невелика – 39 тыс. км2. Однонаправленный ветровой поток в условиях мелководности охватывает всё море практически одновременно. Средний уровень воды в Таганрогском заливе на 8–12 см ниже, чем средний годовой уровень Азовского моря.

Характерными являются резкие изменения давления, бризы. В конце весны и начале лета преобладают штормы, направленные с юго-запада.

Повторяемость штормов с этих направлений в мае-июле достигает 45–58 %. Они вызывают нагон воды в узкий Таганрогский залив, вследствие чего уровень воды может повышаться на 1,0–2,5 м.

Это приводит к затоплению пляжей и усилению процесса механического разрушения волнами и течениями коренных пород.

Нагонные явления проявляются на расстоянии до 2,5 км вверх по руслу р. Кальмиус [149].

Свалка ТБО является специальным объектом коммунального хозяйства, предназначенным для складирования городских бытовых отходов.

Ежедневно один житель Мариуполя производит около 0,9–1,0 кг отходов или 160 тонн в год.

По нашим расчетам, ориентировочное количество отходов, накопившихся на свалке с 1969 года, равно 3,5 млн. тонн. До 2010 года мусор параллельно принимал полигон твердых бытовых отходов, расположенный на ул. Краснофлотской.

Исследуемая свалка твердых бытовых отходов расположена на левом берегу реки Кальмиус (рис. 3.2) на расстоянии 50 м от реки.



Рис. 3.2. Свалка ТБО г. Мариуполя на берегу реки Кальмиус

Накопитель для сбора фильтрата расположен около свалки. Размеры его составляют 110×90 м и глубина до 5 м. (рис. 3.3).


Рис. 3.3. Схематическое изображение свалки ТБО


Данная свалка твердых бытовых отходов имеет свои особенности, требующие специального подхода к его изучению и устранению негативного влияния на окружающую среду для повышения уровня экологической безопасности водных объектов.

Проведенный опрос бывших работников коксохимического комбината показал, что в начале своего существования данная свалка служил для аварийного складирования отходов коксохимической промышленности.

В ходе наших исследований на свалке под толщей мусора была обнаружена бетонированная площадка, заполненная жидкостью черного цвета с запахом нафталина, перемешанная с мусором.

Как будет показано далее, именно отходы коксохимического производства определяют необычные свойства исследованного фильтрата свалки ТБО.

Визуальный осмотр свалки ТБО позволяет увидеть стоки фильтрата, вышедшего на поверхность, в реку Кальмиус, а также в отстойник и из него на плато и далее также в этот водоток.

Образующийся на свалке фильтрат оказывает негативное влияние на грунтовые воды, а также на Азовское море, поскольку фильтрат постоянно стекает в р. Кальмиус.

Предполагается, что загрязненный фильтрат находится не только на поверхности, но и просачивается в подземные воды, то есть существует два пути попадания в реку. Кроме того, фильтрат сосредотачивается в накопителе, затем через трубу попадает на рельеф и далее загрязняет реку Кальмиус, а значит, и Азовское море.

Химическому и биологическому анализу фильтрата предшествовало исследование состава накопленного на свалке мусора. Точки отбора проб мусора приведены на рис. 3.4.



Рис. 3.4. Точки отбора проб мусора

Результаты исследования морфологического состава мусора приведены на рис. 3.5. Результаты усреднены по году, средняя влажность мусора равна 24 %. В летний период года доля пищевых отходов возрастает в 1,5 раза, что приводит к увеличению влажности до 32 %.


Рис. 3.5. Состав отходов свалки ТБО


Полученные данные не сильно отличаются от данных городов Украины и стран ЕС. При этом существуют явные различия состава твердых бытовых отходов Донецкой области, Украины и других стран, приведенные в литературе [18–29, 45–48].

Полученные нами данные по содержанию бумаги превышают данные для Бельгии на 15 %, для Польши – на 13 %, в то время как в Италии твердые бытовые отходы содержат 44 % бумаги.

Интересным является также тот факт, что полученное нами значение содержания текстильных отходов превышает аналогичный показатель для Португалии [23] и Польши [25] приблизительно в 2,5 раза.

В то время как в Бельгии и Италии [136] значение данного показателя превышает полученные нами результаты в 1,5 раза.

Полигоны и свалки твердых бытовых отходов являются источниками загрязнения воздушного бассейна, прилежащих почв, поверхностных и подземных вод, и тем самым оказывает негативное воздействие на человека.

Так, на свалке ТБО г. Мариуполя ежегодно наблюдаются самовозгорания накопившегося мусора. В результате чего в атмосферу выбрасываются оксиды углерода, азота, серы, диоксины и другие вредные для человека вещества.

Кроме того, полигон ТБО оказывает негативное влияние на прилежащие почвы, загрязняя их тяжелыми металлами, фенолом и другими опасными для живых организмов веществами.

Рис. 3.6. Точки отбора проб фильтрата:

– выход на поверхность, – подземные воды, – накопитель

Особо опасным является неблагоприятное экологическое воздействие свалки на грунтовые воды и поверхностные водные объекты.

Поскольку свалка расположена на берегу реки Кальмиус, наблюдается постоянное попадание в реку, а затем и в Азовское море, загрязненных вод, образующихся на свалке.

Для анализа негативного воздействия фильтрата свалки на поверхностные и подземные воды и определения степени этого воздействия были проведены анализы вод, стекающих по поверхности, подземных вод из наблюдательных скважин и воды из накопителя (рис. 3.7).


описание: скважина_3
Рис. 3.7. Скважины для исследования подземных вод
Наблюдательные скважины (рис. 3.7) были пробурены с северной, северо-восточной и северо-западной сторон полигона, с целью контролировать качество подземных вод между полигоном и рекой Кальмиус.

Однако многие скважины, особенно с северо-западной стороны, были засыпаны вновь складируемым мусором.



3.2. Исследование просочившегося на поверхность фильтрата

Берег Азовского моря – это рекреационная зона с домами отдыха. На побережье Азовского моря расположено множество оздоровительных центров, профильных лечебных учреждений. Максимальная глубина в Азовском море достигает лишь 14 м, а в прибрежной зоне наблюдается мелководье длиной до нескольких сотен метров, это способствует достаточному прогреву воды и привлекает множество туристов, особенно с детьми. Биологическое и химическое загрязнение воды может быть источником заболеваний отдыхающих. По нашему мнению, загрязнение морской воды может происходить вследствие попадания не обезвреженных стоков полигона твердых бытовых отходов.

Свалка ТБО оказывает негативное воздействие на водные объекты в результате попадания загрязненных вод – фильтрата.

Образование фильтрата обусловлено воздействием атмосферных осадков, физико-химическими и биологическими свойствами отходов, особенностями протекания сложных процессов деструкции гидролитического и биохимического характера [57, 58, 97].

Для исследования состава фильтрата, вышедшего на поверхность, были взяты пробы в местах его выхода на поверхность. Всего было обнаружено 5 наиболее крупных мест, в которых фильтрат просачивается на поверхность. Количество таких мест непостоянно и зависит от осадков. Большинство из них находятся вблизи реки Кальмиус.Это обусловлено тем, что свалка располагается на возвышении относительно реки Кальмиус, возможно, с высоким уровнем грунтовых вод (рис. 3.8).

Выбор точек отбора проб обусловлен тем, что в данных местах наблюдается выход фильтрата на поверхность. Отличительным является факт, что выход фильтрата наблюдается лишь в определенных местах, а не по всему периметру свалки. Это обусловлено топографическим расположением свалки относительно реки Кальмиус.

Поскольку, пробы отбирались в разное время года, объем выхода фильтрата был различным – в летнее, наиболее засушливое время, дренажных вод меньше, чем во время интенсивного выпадения осадков.

На рис. 3.9 показан вышедший на поверхность фильтрат в июле месяце с расходом 2,5 м3/час.



Рис. 3.8. Карта высот места расположения свалки ТБО

(высоты показаны относительно уровня воды в Балтийском море)


Следует отметить, что при отборе проб было зафиксировано постоянное газообразование на поверхности фильтрата, а также радужная оболочка на поверхности воды.

Газообразование в фильтрате может говорить как о присутствии микроорганизмов в высокой концентрации, так и о микробиологических процессах в толще свалки. Радужная поверхность свидетельствует о высоком содержании нефтепродуктов и органических веществ. При отборе проб фильтрата было также отмечено высокое содержание ила.

Органолептические свойства фильтрата отличались в разных местах. Окраска фильтрата варьировала от почти бесцветного тона до очень темного цвета, с сильной мутностью. Наиболее мутные пробы фильтрата обладали сильным неприятным нефтяным запахом.

Рис. 3.9. Выход фильтрата на поверхность


На рис. 3.10. показано характерное выделение газов, скорее всего, свидетельствующее о микробиологических процессах в фильтрате. Кроме того, на поверхности фильтрата видна пленка, сходная с пленкой, образуемой на поверхности жидкостей при загрязнении органическими веществами.

Проведенные химические анализы фильтрата показали превышения концентраций загрязняющих веществ (табл. 3.1). В различных местах, где фильтрат вытекает из тела свалки, концентрации веществ очень сильно отличаются. Особенно существенно значения ПДК превышены по фенолам, поверхностно-активным веществам и железу.

Например, в пробе 1 большинство загрязняющих веществ содержатся в концентрациях, превышающих ПДК, а содержание фенолов превышено в 40 раз, ионов железа – в 3346 раз.

В пробе 2 также превышено содержание фенолов в 40 раз, в то время как концентрация ионов железа значительно ниже ПДК.

В пробе 3 большинство загрязняющих компонентов содержатся в концентрациях ниже ПДК.
описание: описание: фото лужа
Рис. 3.10. Фото фильтрата, вышедшего на поверхность,

с активным выделением газов


Аналогичные результаты получены и для пробы 5. Содержание ионов железа в пробе 4 превышает ПДК в 3526 раз, в то время как фенолы содержатся в концентрации ниже ПДК.

То есть, концентрации загрязняющих веществ в фильтрате в различных точках очень сильно отличаются.

Такое различие химического состава фильтрата в различных пробах может объясняться расположением мест отбора проб по отношению к накопленному мусору и явному присутствию локального источника химического загрязнения.
Таблица 3.1

Результаты химического исследования поверхностного фильтрата в различных точках свалки ТБО

Наименования показателей

ПДК,

мг/дм3



Концентрация, мг/дм3

Проба 1

Проба 2

Проба 3

Проба 4

Проба 5

1

2

3

4

5

6

7

PhOH

0,1

4,0

4,0







Fe

0,3

1003,9

0,2

0,2

1058,0

0,3

СПАВ

0,01

0,08

0,01







SCN

0,1

0,1

0,2







NO3

45,0

11,3





10,1

12,3

NH4+

2,0

5,0

0,5

1,0

4,2

1,7

NO2

3,3

0,6









F

1,5



2,6

0,2





PO4

3,5

6,1

1,4







ХПК

30,0

47,2

10,1

9,5





Al3+

0,5

1,3

0,2

0,2

0,4

0,1

Нефтепродукты

0,3

0,5

1,7







Жесткость общая

7,0

37,5

13,2

18,4

7,0

12,2

pH

6–9

6,6

7,2

7,2

9,5

7,9

SO42–

500

4243

562

649

1877

557

Cl

350

2712

145

334

3018

131

Ca2+

140

150

179

263

125

96

Продолжение таблицы 3.1.

1

2

3

4

5

6

7

Ba2+

0,1

0,04

0,02



0,02



Br

0,2

0,1

0,04

0,1





Тi2+

0,1

0,1

0







V2+

0,1

0,1









Cr3+

0,5

0,2

0,1

0,1

0,1

0,2

Mn2+

0,1

0,2

0

0,1

0,1

0,1

Co2+

0,1

0,04

0,03

0,02

0,02

0,02

Ni2+

0,1

0,2

0,1

0,04

0,14

0,22

Cu2+

1,0

0,6

0,2

0,4

0,3

0,2

W3+

0,05

0,02









Zn2+

1,0

0,6



0,3

1,6

0,5

Mo2+

0,25

0,09

0,03







Hg2+

0,0005

0,0007





0,0006



Pb2+

0,03

0,05

0,01

0,01

0,01

0,2

Cd2+

0,001

0,0004

0,0004

0,0006





Sr2+

7,0





0,1

0,3

0,1

Примечания:

1. Величины ПДК соответствуют требованиям к водным объектам хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования [152].

2. Знаком "–" отмечены результаты анализов, когда компонент не исследовался или содержался в количествах, ниже порога определения.

Таблица. 3.2



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница