CC BY
107
УДК 543.6
З. Ф. Акбалина (к.х.н., зам. дир. по научн. раб.)1, Н. С. Минигазимов (д.т.н., с.н.с.)1, Т. И. Зверева (к.х.н.)1, И. Н. Сираева (к.х.н., доц.)2, И. Н. Яруллина (м.н.с.)1, Л. Н. Белан (д. геол.-мин. н., директор)1
АНАЛИЗ ПОЧВЫ В ЗОНАХ ХРАНЕНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В РЕСПУБЛИКЕ БАШКОРТОСТАН
1 Научно-исследовательский институт безопасности жизнедеятельности РБ, лаборатория экологического мониторинга отдела аналитической химии 450005, РБ, г. Уфа, ул. 8 Марта, 12/1; тел. (347) 2283910, e-mail: info@nii-bgd.ru, akbalina_zf@nii-bgd.ru 2Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра общей и аналитической химии 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1, тел. (347) 2420854
Z. F. Akbalina1, N. S. Minigazimov1, T. I. Zvereva1, I. N. Siraeva2, I. N. Yarullina1, L. N. Belan1
ANALYSIS OF SOIL IN STORAGE AREAS OF MUNICIPAL SOLID WASTE IN THE BASHKORTOSTAN REPUBLIC
1 State Unitary Enterprise Research Institute of life safety of the Republic Bashkortostan 12/1, 8 March Str, 450005, RB, Ufa; ph. (347) 2283910, e-mail: info@nii-bgd.ru, akbalina_zf@nii-bgd.ru
2Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, ph. (347) 2420854
Ухудшение качества почвы может привести к самым различным негативным последствиям. В данной статье дана оценка воздействия зон хранения твердых бытовых отходов на качественный состав почвы. Проведен анализ ее химического состава. Определено содержание нефтепродуктов, тяжелых металлов (валовая и подвижная формы) и органических веществ. Рассмотрено воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду. Также произведено ранжирование загрязненных земель. Предложены мероприятия по уменьшению влияния зон хранения твердых бытовых отходов на почву.
Ключевые слова: загрязнение; почва; предельно-допустимые концентрации; ранжирование; твердые бытовые отходы.
Deterioration of the soil can lead to the most various negative consequences. In this article the assessment of influence of zones of storage of solid household waste on qualitative structure of the soil is given. The analysis of its chemical composition is carried out. The content of oil products, heavy metals (gross and mobile forms) and organic substances is defined. Impact of polluting substances on environment is considered. Ranging of the polluted lands is also made. Actions for reduction of influence of zones of storage of solid household waste on the soil are offered.
Key words: solid waste; soil; ranking; pollution; maximum allowable concentration.
В Республике Башкортостан ежегодный объем образования твердых бытовых отходов (ТБО) за последние 5 лет увеличился в 1.5—2 раза '.
Существующая в Республике Башкортостан система обращения с ТБО основана преимущественно на захоронении их на полигонах твердых бытовых отходов или на стихийных, несанкционированных территориях, представляющих особую опасность для окружающей среды и здоровья человека 2.
Учитывая, что отходы оказывают существенное влияние на важнейшие показатели
Дата поступления 02.05.14
качества окружающей среды, оздоровление экологической обстановки и создание комфортных условий для жизни людей невозможно без соответствующих информационных ресурсов. Тем не менее, на данный момент остается множество проблем в плане учета образования отходов и контроля за их размещением.
Твердые бытовые отходы являются деста-билизатором геоэкологической обстановки. Их основные морфологические компоненты в различной степени подвержены процессам разложения. Металлы переходят в окружающую среду преимущественно в виде оксидов (цинк, медь, олово, металлоорганические соединения
и др.), тогда как продуктами распада бумаги и пищевых остатков являются органические кислоты, фенол, альдегиды, аммиак, углекислый газ, метан, сероводород и др. 3
Почва обладает исключительно большой емкостью поглощения техногенных примесей и выступает не только в качестве аккумулятора загрязняющих веществ, особенно тех, которые медленно разрушаются в естественных условиях, но и исходного звена в миграции токсикантов по наземным трофическим цепям 3.
В целях исследования экологической обстановки РБ проведены химические анализы почв зон хранения ТБО, расположенных в Уфимском, Нуримановском и Баймакском районах.
Материалы и методы исследования
Пробы почв для исследования состояли из пяти точечных проб с территории зоны хранения ТБО и одной фоновой: 1 проба — с центра; 4 пробы на расстоянии 50 м от границы в направлениях севера, востока, юга и запада; 1 проба — фоновая на расстоянии 500 м от границы зоны хранения ТБО с наветренной стороны.
При анализе образцов почв определяли содержание нефтепродуктов, тяжелых металлов и органических веществ по методикам 4'5.
Кислотность почвы определяли методом потенциометрии (анализатор жидкости многопараметрический Экотест-2000, НПП «Эко-никс», Россия). Содержание нефтепродуктов определяли ИК-спектрометрией (ИКН-025 ООО «ЭМИ», Россия), органических веществ — хромато-масс-спектрометрией (Finnigan FOCUS DSQ II, Фирма Temo Electron, США), тяжелых металлов — атомно-абсорбционной спектрометрией (AAS-30 ГДР, Карл Цейсс Йена, МГА-915МД, ООО «Люмекс-АКХ», Россия). Определяли содержание как валовой, так и подвижной форм тяжелых металлов. Валовая форма тяжелых металлов представляет собой полное содержание всех тяжелых металлов в почве. Подвижная форма — наиболее опасная форма тяжелых металлов по санитарно-гигиеническому нормированию, поскольку она наиболее легко усваиваема растениями и может попасть через пищевую цепь в организм человека.
Результаты и их обсуждение
Ухудшение качества почвы, понижение ее биологической ценности, способности к самоочищению вызывает биологическую цепную реакцию, которая в случае продолжительного
вредного воздействия может привести к самым различным негативным последствиям. Более того, в случае замедления процессов минерализации образующиеся при распаде вещества — нитраты, азот, фосфор, калий и т. д. могут попадать в используемые для питьевых нужд подземные воды и явиться причиной серьезных заболеваний.
Анализ проб почв в зоне хранения ТБО, расположенной вблизи с. Красная Горка. Зона хранения ТБО расположена на расстоянии 1 км на юго-восток от села на земле сельскохозяйственного назначения, площадь составляет 1.2 га, примерный объем накопленных отходов 86 тыс. м3. Территория зоны хранения ТБО частично огорожена деревянным забором, имеются две наблюдательные скважины на севере и на юге. Отходы зоны хранения ТБО малоуплотнены. Имеется будка для рабочих, которые производят раздельный сбор лома черных и цветных металлов.
Анализ проб почвы, отобранных в июле и ноябре 2012 г. (табл. 1, 2) в зоне хранения ТБО, превышения ПДК тяжелых металлов и органических веществ не показал.
Анализ проб почв в зоне хранения ТБО, расположенной вблизи с. Уптино. Зона хранения ТБО расположена на расстоянии 1.5 км южнее села Уптино и станции Юматово, возле дороги, площадь составляет 0.6 га, примерный объем накопленных отходов 20 тыс. м3. Зона хранения ТБО имеет неправильную форму, ориентирована с севера на юг, территория огорожена деревянным забором. Регулярно производится уплотнение отходов трактором.
Пробы почвы с территории отобраны в июле и ноябре 2012 г. (табл. 3,4).
Из данных табл. 3 видно наличие мышьяка в фоновой пробе (№1ПФ) — 1.49 мг/кг и незначительное превышение ПДК валовой формы в пробе, взятой в 50 м на востоке от границы (№3ПВ) — 2.17 мг/кг (ПДК валовой формы мышьяка в почве — 2.0 мг/кг).
Данные табл. 4 показывают, что в фоновой пробе и в пробах, отобранных на территории, превышения ПДК тяжелых металлов не обнаружено. Содержание органических веществ в почве не превышает предельно допустимые концентрации.
Анализ проб почв в зоне хранения ТБО, расположенной вблизи с. Старый Сибай. Зона хранения ТБО расположена на юге села, на расстоянии 500 м на земле сельскохозяйственного назначения в водоохранной зоне, площадь составляет 3 га, примерный объем накопленных отходов 500 м3. Территория не
Таблица 1
Показатели загрязнения почвы вблизи с. Красная Горка (зона хранения ТБО) 24.07.2012
Место отбора пробы Определяемые показатели (НД на МВИ)
Свинец (вал./подв.), мг/кг Никель (вал./подв.), мг/кг Мышьяк (вал.), мг/кг Ртуть (вал.), мг/кг Кадмий (вал.), мг/кг Медь (вал./подв.), мг/кг Кобальт (вал./подв.), мг/кг Цинк (вал./подв.), мг/кг Водородный показатель (рН), ед.рН
№1ПФ
(Фон в 500 м 2.47/0.34 6.56/0.11 <1 <0.0055 <1 5.32/0.02 0.38/0.07 22.8/4.72 5.15
от границы свалки)
№2ПЦ (Центр) 5.31/1.08 18.3/0.52 <1 <0.0055 <1 22.6/0.11 1.92/0.75 51.5/9.25 6.21
№3ПВ
(в 50 м
на восток 4.81/0.49 12.2/0.23 <1 <0.0055 <1 11.8/0.07 0.89/0.69 35.6/7.07 6.05
от границы свалки)
№4ПЗ
(в 50 м
на запад 5.95/0.61 12.4/0.26 <1 <0.0055 <1 12.3/0.09 0.48/2.58 37.3/7.91 6.31
от границы свалки)
№5 ПС
(в 50 м
на север 6.72/0.69 12.9/0.28 <1 <0.0055 <1 11.4/0.03 0.74/0.19 32.9/5.60 5.88
от границы свалки)
№6ПЮ
(в 50 м
на юг 4.87/0.54 11.8/0.19 <1 <0.0055 <1 11.5/0.04 0.69/0.42 53.7/5.89 5.74
от границы свалки)
ПДК, мг/кг вал./подв. 32.0/6.0 80.0/4.0 2.0 (вал.) 2.1 (вал.) 1.0 (вал.) 132.0/3.0 5.0 (подв.) 220.0/23.0
Таблица 2
Показатели загрязнения почвы вблизи с. Красная Горка (зона хранения ТБО) 12.11.2012
Место отбора пробы Определяемые показатели (НД на МВИ)
Свинец (вал./подв.), мг/кг Никель (вал./подв.), мг/кг Мышьяк (вал.), мг/кг Ртуть (вал.), мг/кг Кадмий (вал.), мг/кг Медь (вал./подв.), мг/кг Кобальт (вал./подв.), мг/кг Хром (вал./подв.), мг/кг Цинк (вал./подв.), мг/кг Водородный показатель (рН), ед.рН
№1ПФ
(Фон в 500 м 4.16/0.57 8.27/0.13 <1 <0.0055 <1 9.18/0.16 0.41/0.02 6.92/1.18 23.2/3.10 5.02
от границы свалки)
№2ПЦ (Центр) 4.56/1.05 23.6/0.15 <1 <0.0055 <1 19.1/0.39 0.99/0.18 9.19/1.12 58.6/25.2 6.08
№3ПВ
(в 50 м
на восток 4.64/2.70 17.1/0.28 <1 <0.0055 <1 14.4/0.23 0.47/0.09 7.78/1.88 50.3/5.45 6.12
от границы свалки)
№4ПЗ
(в 50 м
на запад 6.35/1.08 23.0/0.25 <1 <0.0055 <1 18.6/0.18 0.85/0.17 10.0/1.54 75.6/3.96 6.20
от границы свалки)
№5ПС
(в 50 м
на север 5.25/0.73 11.4/0.13 <1 <0.0055 0.38 14.6/0.21 0.84/0.18 9.48/1.56 86.6/3.52 5.70
от границы свалки)
№6ПЮ
(в 50 м
на юг от 5.03/0.71 18.0/0.12 <1 <0.0055 <1 20.1/0.31 0.53/0.11 8.29/2.49 40.3/12.0 5.69
границы свалки)
ПДК, мг/кг вал./подв. 32.0/6.0 80.0/4.0 2.0 (вал.) 2.1 (вал.) 1.0 (вал.) 132.0/3.0 5.0 (подв.) 6.0 (подв.) 220.0/23.0
Таблица 3
Показатели загрязнения почвы вблизи с. Уптино (зона хранения ТБО) 19.07.2012
Место отбора пробы Определяемые показатели (НД на МВИ)
Свинец (вал./подв.), мг/кг Никель (вал./подв.), мг/кг Кобальт (вал./подв.), мг/кг Мышьяк (вал.), мг/кг Ртуть (вал.), мг/кг Кадмий (вал.), мг/кг Медь (вал./подв.), мг/кг Цинк (вал./подв.), мг/кг Водородный показатель (рН), ед.рН
№1ПФ
(Фон в 500 м 5.59/0.39 3.03/0.14 1.12/0.33 1.49 <0.0055 <1 1.43/0.05 15.9/1.07 5.32
от границы свалки)
№2ПЦ (Центр) 8.08/1.12 6.89/0.39 2.76/0.58 <1 <0.0055 <1 6.17/0.48 43.7/16.7 5.57
№3ПВ
(в 50 м
на восток 15.1/0.78 5.74/0.84 2.64/0.44 <1 <0.0055 <1 4.05/0.39 35.8/2.81 5.75
от границы свалки)
№4ПЗ
(в 50 м
на запад 16.7/0.58 5.58/0.25 1.81/0.45 2.17 <0.0055 <1 3.82/0.27 36.1/3.93 5.68
от границы свалки)
№5 ПС
(в 50 м
на север 15.1/0.65 4.01/0.36 2.84/0.38 <1 <0.0055 <1 4.32/0.45 24.4/3.54 5.41
от границы свалки)
№6ПЮ
(в 50 м
на юг от 13.9/0.47 11.8/0.19 2.24/0.23 <1 <0.0055 <1 5.41/0.31 37.7/3.71 5.71
границы свалки)
ПДК, мг/кг вал./подв. 32.0/6.0 80.0/4.0 5.0 (подв.) 2.0 (вал.) 2.1 (вал.) 1.0 (вал.) 132.0/3.0 220.0/23.0
Таблица 4
Показатели загрязнения почвы вблизи с. Уптино (зона хранения ТБО) 13.11.2012
Место отбора пробы Определяемые показатели (НД на МВИ)
Свинец (вал./подв.), мг/кг Никель (вал./подв.), мг/кг Мышьяк (вал.), мг/кг Ртуть (вал.), мг/кг Кадмий (вал.), мг/кг Медь (вал./подв.), мг/кг Кобальт (вал./подв.), мг/кг Хром (вал./подв.), мг/кг Цинк (вал./подв.), мг/кг Водородный показатель (рН), ед.рН
№1ПФ (Фон в 500 м от границы свалки) 6.82/0.14 1.07/0.11 <1 <0.0055 <1 2.45/0.10 1.33/0.05 5.44/0.70 21.7/1.78 6.56
№2ПЦ (Центр) 7.21/1.44 17.1/0.56 <1 <0.0055 <1 4.45/0.34 1.90/0.33 6.30/0.97 63.2/11.9 6.78
№3ПВ (в 50 м на восток от границы свалки) 16.2/0.29 4.75/0.05 <1 <0.0055 <1 4.27/0.32 1.57/0.12 8.89/1.35 43.4/2.71 6.97
№4ПЗ (в 50 м на запад от границы свалки) 23.5/0.72 3.41/0.07 <1 <0.0055 <1 4.94/0.36 2.28/0.25 7.01/0.80 44.7/3.41 6.38
№5ПС (в 50 м на север от границы свалки) 14.7/0.29 2.35/0.11 <1 <0.0055 <1 4.55/0.30 2.22/0.30 9.38/1.21 38.3/2.13 6.94
№6ПЮ (в 50 м на юг от границы свалки) 9.08/0.24 16.1/0.12 <1 <0.0055 <1 5.67/0.32 2.62/0.25 7.67/0.94 26.5/2.37 6.61
ПДК, мг/кг вал./подв. 32.0/6.0 80.0/4.0 2.0 (вал.) 2.1 (вал.) 1.0 (вал.) 132.0/3.0 5.0 (подв.) 6.0 (подв.) 220.0/23.0
Таблица 5
Показатели загрязнения почвы вблизи с. Старый Сибай (зона хранения ТБО) 07.08.2012
Место отбора пробы Определяемые показатели (НД на МВИ)
Свинец (вал./подв.), мг/кг Никель (вал./подв.), мг/кг Мышьяк (вал.), мг/кг Ртуть (вал.), мг/кг Кадмий (вал.), мг/кг Медь (вал./подв.), мг/кг Кобальт (вал./подв.), мг/кг Цинк (вал./подв.), мг/кг Водородный показатель (рН), ед.рН
№1ПФ (Фон в 500 м 9.14/1.09 4.08/0.46 <1 <0.0055 <1 20.7/0.75 1.16/0.25 12.8/2.47 5.32
от границы свалки)
№2ПЦ (Центр) 34.5/12.2 17.9/2.50 <1 <0.0055 <1 57.4/2.64 14.6/1.98 190/63.1 5.57
№3ПВ (в 50 м на восток 19.7/1.26 13.1/1.35 <1 <0.0055 <1 77.1/3.54 3.96/0.48 69.6/12.9 5.75
от границы свалки)
№4ПЗ (в 50 м на запад 2.31/0.46 9.32/0.97 <1 <0.0055 <1 21.0/0.87 8.22/0.94 84.8/43.1 5.68
от границы свалки)
№5 ПС (в 50 м на север 20.2/2.15 10.5/1.05 <1 <0.0055 <1 23.4/0.95 3.45/0.41 65.3/12.1 5.41
от границы свалки)
№6ПЮ (в 50 м на юг 21.9/4.3 15.6/1.66 <1 <0.0055 <1 97.4/4.02 11.9/1.66 63.6/11.0 5.71
от границы свалки)
ПДК, мг/кг вал./подв. 32.0/6.0 80.0/4.0 2.0 (вал.) 2.1 (вал.) 1.0 (вал.) 132.0/3.0 5.0 (подв.) 220.0/23.0
огорожена, на севере зоны хранения ТБО расположен скотомогильник. Большинство отходов сжигается. Предварительно производится сбор лома черных и цветных металлов.
Отбор проб почвы зоны хранения ТБО, расположенной вблизи с. Старый Сибай, проведен в августе 2012 г. (табл. 5).
В пробе с центра зоны (№2ПЦ) анализы показали превышение ПДК подвижной формы свинца в 2 раза и в пределах ПДК валовой формы. Концентрация валовой формы свинца — 34.5 мг/кг (ПДК валовой формы свинца — 32.0 мг/кг). Содержание меди превышает ПДК подвижной формы в пробе, отобранной в 50 м на востоке от границы (№3ПВ) в 1.2 раза и в пробе, отобранной в 50 м на юге от границы (№6ПЮ) в 1.3 раза. Существенное превышение ПДК подвижной формы цинка наблюдается в пробе, отобранной в центре (№2ПЦ) в 2.7 раза и в пробе, отобранной в 50 м на западе от границы зоны хранения ТБО (№ 4ПЗ) - в 1.87 раза.
Содержание органических веществ в почве зоны хранения ТБО вблизи с. Старый Си-бай не превышает предельно допустимые концентрации.
По полученным данным анализа отобранных проб почвы выполнено ранжирование исследуемых зон хранения ТБО.
Расчеты суммарного показателя химического загрязнения почвы зон хранения ТБО, расположенной вблизи с. Красная Горка, показали, что уровень загрязненности почвы тяжелыми металлами только в самой зоне относится к категории умеренно-опасного, а почвы остальных изученных территорий относятся к допустимой категории загрязнения.
Расчеты суммарного показателя химического загрязнения почвы зоны хранения ТБО, расположенной вблизи с. Уптино, показали, что уровень загрязненности почвы тяжелыми металлами в зоне и в 50 м на восток от границы зоны относится к категории умеренно-опасного, а почвы остальных изученных территорий относятся к допустимой категории загрязнения.
Расчеты суммарного показателя химического загрязнения почвы зоны хранения ТБО, расположенной вблизи с. Старый Сибай, показали, что уровень загрязненности почвы тяжелыми металлами в основном относится к категории умеренно-опасного, а в центре зоны -опасного. Основной «вклад» в загрязнение вносят такие металлы, как свинец, цинк, медь.
Оценку степени загрязнения почвы компонентами органического происхождения проводить нецелесообразно, т. к. их содержание не превышает ПДК.
В целом современное состояние почв зон хранения ТБО вблизи с. Красная Горка и с. Уптино по рассматриваемым показателям можно считать удовлетворительным.
Превышение допустимых в норм пробах почвы зоны хранения ТБО вблизи с. Старый Сибай отмечено для свинца, цинка, меди и носит локальный характер на отдельных участках зоны, что, возможно, связано с повышенной техногенной нагрузкой.
Литература
1. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов в Республике Башкортостан в 2011 г.».— 367 с. http:// www.ecoindustry.ru/gosdoklad/view/266.html.
2. Попова Л. Ф., Наквасина Е. Н. // Экология и промышленность России.— 2013.— №1.— С.47.
3. Миркин Б. М. Экология и устойчивое развитие Республики Башкортостан.— Уфа: «ИП Хаби-бов И. З.», 2010.— 296 с.
4. ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Метод отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа».— М.: Стандартинформ, 2003.— 8 с.
5. ГОСТ 17.4.3.01 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб».— М.: ИПК изд-во стандартов, 2004.— 4 с.
References
1. Gosudarstvennyj doklad «O sostoyanii okruzhayushhei sredy i prirodnykh resursov v Respublike Bashkortostan v 2011 g.» [State report «State of the Environment and Natural Resources in the Republic of Bashkortostan in 2011]. 367 p. http://www.ecoindustry.ru/ gosdoklad/view/266.html.
2. Popova L. F., Nakvasina E. N. Ekologiya i promyshlennost' Rossii [Ecology and Industry of Russia]. 2013. No. 1. P.47.
3. Mirkin B. M. Ekologiya i ustoichivoe razvitie Respubliki Bashkortostan [Environment and Sustainable Development of the Republic of Bashkortostan]. Ufa: «IP Habibov I. Z.» Publ., 2010. 296 p.
4. GOST 17.4.4.02-84 Okhrana prirody. Pochvy. Metod otbora i podgotovki prob dlya khimi-cheskogo, bakteriologicheskogo, gel'mintologi-cheskogo analiza [The Nature Conservancy. Soil. Method of sampling and sample preparation for chemical, bacteriological helminthological analysis]. Moscow: Standartinform Punl., 2003. 8 p.
5. GOST 17.4.3.01 Okhrana prirody. Pochvy. Obschie trebovaniya k otboru prob [The Nature Conservancy. Soil. General requirements for sampling]. Moscow: IPK izd-vo standartov Publ., 2004. 4 p.
