CC BY
18УДК 911.5:550.4+631.6 Николаев А. М.
Вплив пол1гон1в твердих побутових eidxodie Micma 4epHieu,i на nid3eMHi i noeepxHeei води, Грунти та doHHi в'дклади водотоюв
Чершвецький нацюнальний ужверситет iMeHi Юрiя Федьковича., м. Черывц e-mail: [email protected]
Анотаuiя. Виявлено напрямки i насл/'дки впливу пол/'гон/'в твердих побутових eidxodie на пдземн, noeepxHeei води, doHHi вдклади водотоюв i грунти. Встановлено, що у пдземних водах рзко пдвищувався вмют мiнepальниx i орган/'чних речовин, докорнно зм/'нювався ¡'х х/'м/'чний склад. В грунтах i донних вдкладах водотоюв 1'нтенсивно акумулювались важк метали.
Ключов'1 слова: пол':гони твердих побутових в'дход'в; фiльтpат; пдземн i поверхневi води; грунти; донн в дклади водоток в.
Вступ
Негативн наслщки антропогенного впливу на довктля найбтьш штенсивно проявляються на територ1ях великих мют. Одними з найб1льш вразливих компонент1в урбан1зованого ландшафту е поверхнев1 i п1дземн1 води, Грунти. При дослщженнях стану компонент1в довк1лля урбашзованих територ1й на особливу увагу заслуговуе оцшка впливу таких небезпечних джерел забруднення, як пол1гони твердих побутових в1дход1в (ТПВ).
На промислових шдприемствах м. Черн1вц1 протягом останн1х 10-15 ромв щор1чно утворювалось близько 25 тис. т промислових в1дход1в. Частина цього об'ему - до 10 % - утил1зовувалась, решта складувалась на територ1ях п1дприемств, або вивозилась на мюьм пол1гони для захоронення. У той же перюд в мют1 щор1чно утворювалось близько 80 тис. т побутових в1дход1в, як1 у повному обсяз1 вивозились на пол1гони ТПВ. Оск1льки на територи област1 немае накопичувач1в для збереження i знешкодження токсичних промислових в1дход1в, значна Тх частина п1сля, або без знешкодження також була вивезена й захоронена на мюьких пол1гонах. В останн1 роки у зв'язку з припиненням роботи бтьшосп промислових пщприемств м1ста к1льк1сть промислових в1дход1в скоротилась на 60-80 °%о, проте на 15-25 % збтьшився об'ем побутових в1дход1в.
Протягом останн1х 25-30 рок1в у м1ст1 Черн1вц1 експлуатувалось бтьше 10 д1лянок для захоронення твердих в1дход1в, з них 5 (д1юч1 й законсервован1) вивчались нами щодо Тх впливу на поверхнев1 й п1дземн1 води, грунти i донн1 в1дклади водоток1в [2]. Об'екти дослщжень були обран1 так, щоби охарактеризувати вплив на компоненти природного середовища пол1гон1в ТПВ, на яких процеси трансформаци в1дход1в знаходились на р1зних стад1ях розвитку, оск1льки вщомо, що процес повноТ м1нерал1зац|| в1дход1в на орган1зованих пол1гонах тривае 50-100 рок1в [4, 6]. Окр1м перюд1в експлуатацИ', обран1 для проведення дослщжень дтянки розр1знялись за умовами захоронення вщход1в, що визначались, в основному, Тх рельефом. Характер в1дход1в, як1 вивозились на вс1 досл1джуван1 дтянки, був приблизно однаковим - це несортоваш побутов1 й промислов1 вщходи. Маси в1дход1в, вивезен1 на пол1гони, складувались на поверхню з подальшим перем1щенням вниз по схилу, або закладались у пщготовлений котлован. В обох випадках виконувалось Тх мехашчне ущтьнення й перекривання з поверхш шаром Грунту потужн1стю до 1,0 м. У результат! такого нагромадження сформувались тта захоронення, нижш позначки яких практично зб1гаються з р1внем п1дземних вод, а верхн1 перевищують його на 5-18м. На дослщжуваних пол1гонах ТПВ нагромаджен1 велик! об'еми вщход1в, що м1стять значн1 ктькосп активно'' орган1ки й токсичних речовин. У ттах захоронення прот1кають склады процеси мшерал1заци, як1 супроводжуються формуванням потош водноТ i пов1тряноТ м1граци забруднюючих речовин.
Метою досл1дження е вивчення напрямш i насл1дк1в впливу пол1гон1в ТПВ м1ста Черн1вц1 на пщземш i р1чков1 води, донш в1дклади водоток1в i грунти прилеглих дтянок м1сцевост1.
Матерiали i методи.
При оц1нц1 впливу пол1гон1в ТПВ на екостан компонент1в ландшафту проби поверхневих вод вщбирались з русел постшних i тимчасових водоток1в. На вс1х досл1джуваних д1лянках верхн1й пункт контролю встановлювався вище зони впливу пол1гону, нижн1й - нижче можливих м1сць виходу забруднених ф1льтратом пщземних вод. Проби води в1дбирались 1з середньоТ частини водоток1в, що припустимо при Тх незначних (15-40 см) глибинах i ширинах (до 1,5 м). Проби донних в1дклад1в, згщно з [1], складалися з 3-5 часткових проб, в1д1браних з-пщ води в створ1 контролю х1м1чного складу
поверхневих вод. За вщсутносп контрольних свердловин проби пщземних вод вщбирались з криниць, що знаходились у зош впливу фтьтрату. Пункти контролю забрудненост Грунтового покриву розмiщувались по периметру пол^ону. Проби вiдбирались з верхньоТ (0-10 см) частини перегншно-акумулятивного горизонту фунпв, або Тх техногенних модифкацш. Дослiдження вiдiбраних проб проводилось згщно з дiючими методиками (Грунтового покриву - ДсанП^2.2.4-171-10; води -ДсанПН2.2.4-171-10). Проби фiльтратiв iз тт захоронення вiдбирались в мiсцях Тх виходу на дш котлованiв.
Результати дослщжень та 1х обговорення.
Найбiльш небезпечним чинником впливу полiгонiв ТПВ на компоненти довктля е фтьтрат - рiдка фаза вiдходiв. Загальна мiнералiзацiя дослiджених проб фiльтрату становила вщ 1700 до 15000 мг/дм3. Величини ХСК рiдини цих проб змшювались вiд 180 до 44800 мгО/дм3. Серед анiонiв переважали хлориди, катiонiв - iони натрiю й калю Вмiст iнших анiонiв - гщрокарбоналв i сульфатiв, при загальних високих концентра^ях, був меншим вщ вмiсту хлоридiв, вiдповiдно, в 4-20 i 16-30 разiв. Вмiст юшв кальцiю й магнiю був менший за вмiст натрiю й калш, вiдповiдно, в 6-20 i 6-30 разiв. Таким чином, рiдина фтьтрату мала виражений хлоридно-натрiевий склад. У хiмiчному складi фiльтратiв у досить високих (до 200 мг/дм3) концентра^ях були присутш iони залiза (Рв2+ + Рв3+). Концентрацп амонiйного, штритного й нiтратного азоту в проаналiзованих пробах складали, вiдповiдно, до 400, 100 i 1400 мг/дм3. У фiльтратах дiючих полiгонiв переважала амоншна форма азоту, що пояснюеться гальмуванням процеав нприфшацп в редукцiйних умовах середовища при сталому й високому рiвнi надходження оргашчного азоту. 1нший характер мало спiввiдношення вмiсту його мшеральних форм у фiльтратi вщпрацьованого полiгона, де перевага нiтратноТ форми азоту над амоншною й висок концентрацп нiтратного азоту свiдчать про кращi фiльтрацiйнi умови. На цш дiлянцi аерованi iнфiльтрацiйнi води сприяли проходженню процесiв нприфшацп мiнеральних форм азоту. Для дослщжених проб фтьтрату характерний високий (до 12000 мг/дм3) вмют завислих частинок при широкому дiапазонi його змш. Порiвняння одержаних нами [2] i опублiкованих [5] даних показало, що хiмiчний склад фтьтралв дiючих полiгонiв ТПВ м. Чершвц був близьким до такого для бтьш промислово розвинених мют УкраТни, що свiдчить про однорщнють процесiв, якi розвиваються в масах вiдходiв, та схожi можливi наслщки впливу полiгонiв на компоненти довктля.
Забруднення пщземних вод вщбуваеться внаслщок проникнення фiльтрату у водоноснi горизонти. В умовах дослщжень цьому процесу сприяла Тх недостатня захищенють з денноТ поверхш. Пiдземнi води дтянок мiсцевостi, на яких розмiщенi дослщжеш полiгони ТПВ (поза межами зони Тх впливу), е гщрокарбонатно-каль^евими, з мiнералiзацiею 0,4-0,6 г/дм3. Тх забрудненють внаслiдок загального антропогенного впливу була незначною, про що можна стверджувати, виходячи з вмiсту i сшввщношення в них сполук азоту й оргашчноТ речовини. Основною для цих вод е штратна форма азоту, концентра^я його нiтритних i амоншних солей була практично на два порядки нижчою. Низьким був i вмiст у пiдземних водах оргашчноТ речовини, максимальнi величини БПК5 для них становили 0,7 мгО/дм3, ХСК - до 10 мгО/дм3.
Пщ впливом полiгонiв ТПВ вiдбувались суттевi змiни хiмiчного складу пiдземних вод, у якому був виявлений ряд характерних рис:
- Першою з них була змша в юнному складi вод, про що свщчить збiльшення в 1,2-1,5 разу Тх загальноТ мiнералiзацiТ за рахунок збтьшення концентрацп таких анiонiв, як хлориди й сульфати, i практично вах катiонiв, причому найбiльш помiтно (в 1,6-2,8 разу) зростав вмют юшв натрш i магнiю. Збiльшення концентрацш анiонiв, зокрема хлоридiв, в окремих випадках призводило до змш хiмiчного класу вод [2, 3]. Так, на дтянц № 3 в окремi перюди спостерiгались змiни гщрокарбонатного класу вод на хлоридний.
- Поманим було збiльшення (в 1,2-2,5 разу) вмюту i такого технофтьного елемента, як залiзо (Рв2+ + Рв3+). В окремих випадках його концентрацГТ зростали до 2,6 мг/дм .
- Другою рисою змш хiмiчного складу пiдземних вод у зош виливу пол^ошв ТПВ було рiзке збiльшення вмiсту в них оргашчноТ речовини.
Так, на дтянках №№ 2 i 3 величини ХСК проб пщземних вод зростали бтьш, шж у 10 разiв, сягнувши в максимумi 120 мгО/дм3. Величини БПК5 зростали ще бтьш штенсивно - майже в 15 разiв (порiвняно з фоном). Там змши величин, що е непрямими показниками вмюту оргашчноТ речовини, ч^ко корелювали зi змiнами концентрацiй в пщземних водах сполук азоту. У пщземних водах пщ впливом пол^ошв ТПВ зростали концентрацп всiх мшеральних форм азоту. Найбтьш iнтенсивно збтьшувався вмiст iонiв амонiю - у 28 i нiтритних iонiв - у 38 разiв. Вмiст штралв також зростав, але помiрно - в 2-2,5 разу. Висом концентрацГТ юшв амошю, штрилв i штралв об'ективно свiдчать про стале надходження оргашчних субстанцiй i пригнiченi умови Тх мiнералiзацГТ.
Поверхневi води можуть забруднюватись або шляхом безпосереднього надходження фтьтрату у водш об'екти (при чому спостер^аеться максимальний негативний ефект), або при виклинюванш в них забруднених фтьтратом пiдземних вод, що особливо небезпечно в меженний перюд. При прямому надходженш фiльтратiв у водотоки значно (до 3,4 г/дм3) збтьшувалась мiнералiзацiя води, вмiст
оргашчноТ речовини (до 800 мгО/дм за ХСК), концентраци загального залiза i сполук азоту. В iонному складi поверхневих вод вiдбувались наступнi змши: серед анiонiв починали домiнувати хлориди, серед катiонiв - iони натрш й калiю. Концентраци хлоридiв збтьшувались i сягали 1400-1600 мг/дм3. Наслщком цього були змiни хiмiчного складу вод: гiдрокарбонатно-кальцiевi води (фон) трансформувались у хлоридно-натрiевi (зона впливу фтьтрату). Концентраци iонiв амонiю збiльшувались до 88 мг/дм , штралв - до 200 мг/дм3, нпртчв - до 10,5 мг/дм3. Сшввщношення мiж вмiстом форм мiнерального азоту у водi водотокiв визначалось таким для фтьтрату на вщповщнш дiлянцi. У тому випадку, коли у фтьтрат переважала амоншна форма азоту (дтянки №№ 1, 5), такi ж сшввщношення збер^ались i для води малоТ рiчки нижче полiгону (вмют iонiв ЫИ4 складав 68 % вщ загального вмiсту сполук азоту). Тодi ж, коли серед сполук азоту у фтьтрат переважали штрати (дiлянка № 4), у водi струмка Тх концентрацiя складала 63 %% загального вмiсту. Вмiст загального залiза у водi водотокiв нижче пол^ошв ТПВ збiльшувався до 1,2-5,0 мг/дм3.На дтянщ де фiльтрат безпосередньо у русло водотоку не надходив, змши хiмiчного складу води були незначними.
У зон впливу пол^ошв ТПВ м. Чершвц вiдбувалось забруднення Грунлв i донних вiдкладiв водотомв важкими металами. Данi, одержанi за результатами спектрального аналiзу (табл.1), свщчать про те, що доннi вщклади водотокiв, якi дренують дiлянки пол^ошв ТПВ, iнтенсивнiше, нiж Грунти, забруднювались мiкроелементами.
Таблиця 1.
Забрудненiсть важкими металами фушчв i донних вiдкладiв водотокiв дiлянок розмiщення полiгонiв ТПВ м. Чершвщ
№ дтянки Адреса пол1гону ТПВ Геох1м1чна формула
Грунт1в донних в1дклад1в
1 вул. П1вденно-Ктьцева 17(7П120 СГ114 Си107 N182 РЬ32) 42(Си250 гп150 СГ120 N197 РЬ45)
2 вул. Проектна 21(Сгц0 7пю0 Си-|00 N162 РЬ5й)
3 вул. Руська 28(Сгц0 7пю0 Сиюй N162 РЬ5й) 68^180 СГ140 Си140 N1100 РЬ80)
4 вул. Путил1вська 31(гп125 Сг120 Си-115 N192 РЬ60) 73(СГ240 2п230 N1140 Си120 РЬ100)
5 вул. В. Стефаника 12(Си108 СГ100 7п92 N182 РЬ25) 31(Си220 СГ190 N1180 гп140 РЬ40)
Прим1тка: перед дужкою геох1м1чноТ формули наводиться значення сумарного показника забруднення (7е), за символом х1м1чного елемента - його вмют у Грунтах або донних вщкладах, мг/кг.
Валовий вмют таких найбтьш характерних для територи м. Чершвц важких металiв, як свинець (РЬ), мiдь (Си), нiкель (№), хром (Сг), у верхньому горизонтi Грунлв перевищував мiсцевий фон в 1,53,0 рази. Доннi вiдклади водотомв (особливо Тх тонкi, d < 0,1 мм фракци) мiстили цих елеменлв в 1,52,6 разу бтьше, нiж Грунти. Головними елементами геохiмiчних асоцiацiй, що сформувались у грунтах дослщжених дiлянок, були цинк (2п), хром (Сг) i мщь (Си), у донних вiдкладах - мщь (Си), цинк (2п) i хром (Сг). У цiлому, середнш рiвень забрудненостi важкими металами донних вiдкладiв у 2,5 разу перевищував рiвень забрудненостi Грунтiв. Зазначимо також, що величини сумарного показника забруднення донних вiдкладiв були бтьшими для тих дтянок мiсцевостi, на ям вплив полiгонiв ТПВ тривав довший час. У даному випадку це дтянки №№ 3, 4, для донних вiдкладiв яких величини сумарного показника забруднення становили, вiдповiдно, 68 i 73, Грунти цих дтянок також були бтьш забрудненими (2е = 28-31).
Висновки
1. Основним чинником забруднення поверхневих i пщземних вод в зонах впливу пол^ошв ТПВ е фiльтрат. Пiд його впливом у 1,3-2,0 рази збтьшувалась мiнералiзацiя пiдземних вод, що в окремих випадках призводило до змши Тх хiмiчного класу. Вщбувалось забруднення пщземних вод оргашчними речовинами, значно пщвищувався вмiст мiнеральних форм азоту.
2. Бтьш штенсивним був вплив фтьтрату на поверхневi води. Практично в уах випадках спостерiгались змши хiмiчного складу води. Водотоки штенсивно забруднювались мiнеральними i органiчними речовинами. Вмют мшеральних форм азоту рiзко зростав, спiввiдношення Тх концентрацiй вщповщало такому для фiльтрату певного пол^ону.
3. Пiд дiею потокiв водноТ мiграцiТ' забруднювались важкими металами Грунти i доннi вiдклади водотокiв. Вмют важких металiв (Си, Сг, Ы1, 2п, РЬ) у Грунтах збтьшувався в 1,5-3,0 рази у порiвняннi з мiсцевим фоном. Доннi вщклади водотомв акумулювали важкi метали бтьш штенсивно, шж Грунти.
Лтература
1. Методы изучения техногенных геохимических аномалий: сб. науч. статей. - М.: ИМГРЭ, 1984. - 1986 с.
2. Николаев А.М. Гiдролого-геохiмiчна оцЫка стану рiчок урбашзованоТ територи (на прикг^ м. Черывц^ : монографiя / А.М. Николаев. - Чершвцг Чернiвецький нац. ун-т, 2011. - 216 с.
3. Нколаев А. М. Змiни хiмiчного складу рiчкових вод урбанiзованоí територи пщ впливом техногенезу / А. М. Нколаев // Наук. вiсник Черыв. ун-ту: зб. наук. праць. - Черывцг Чернiв. нац. ун-т, 2004. - Вип. 199: Географiя. - С. 48-55.
4. Санитарная очистка городов от твердых бытовых отходов / под ред. З. И. Александровской. - М.: Стройиздат, 1977. - 320 с.
5. Сапрыкина М. П. Влияние городских свалок на качество грунтовых вод / М. П. Сапрыкина // Проблемы охраны вод. - 1977. - Вып. 8. - С. 41-54.
6. Утилизация твердых бытовых отходов / под ред. Д. Вилсона. - М.: Стройиздат, 1985. - Т. 1. - 335 с.
Аннотаuия А.Н.Николаев. Влияние nолигонов твердых бытовых отходов города Черновuы на nодземные и nоверxностные воды, почвы и донные отложения водотоков. Выявлены направления и последствия воздействия полигонов твердых бытовых отходов на подземные и поверхностные воды, почвы и донные отложения водотоков. Установлено, что в подземных и поверхностных водах резко повышались концентрации минеральных и органических веществ, изменялся их химический состав. В почвах и донных отложениях водотоков интенсивно аккумулировались тяжелые металлы. .
Ключевые слова: полигоны твердых бытовых отходов; ф льтрат; подземные и поверхностные воды; почвы; донные отложения водотоков
Abstract. A.N.Nykolaev. Influence of ranges of solid household waste of the city of Chernovtsy on an underground and surface waters, soils and ground deposits of water currents. The directions and consequences of influence of ranges of solid household waste on an underground and surface waters, soils and ground deposits of water currents are revealed. It is established that in an underground and surface water concentration of mineral and organic substances sharply increased, their chemical composition changed. In soils and ground deposits of water currents heavy metals intensively accumulated.
Keywords: ranges of solid household waste; фльтрат; underground and surface water; soils; ground deposits of water currents.
Поступила в редакцию 23.01.2014 г.
