CC BY-ND
355
МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ
A.M. Зомарев
ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Пермском крае»
В процессе биодеструкции твердых бытовых отходов (ТБО), складированных на полигонах захоронения, происходит трансформация веществ и выделение в окружающую среду их жидкой (фильтрационные сточные воды) и газообразной (биогаз) фракций.
Мониторинг состояния атмосферного воздуха осуществляется в целях качественной и количественной оценки эмиссии компонентов биогаза, способных нанести ущерб здоровью работающих и населения, проживающего вблизи полигона, биоразнообразию растительных сообществ за пределами полигона.
Особенностью биогаза является его способность перемещаться на большие расстояния под действием градиента давления и молекулярной диффузии.
Максимальное расстояние от тела полигона, на которое может проникать биогаз в зернистом грунте, определяется по формуле:
D = ЮН,
где D - расстояние, на которое проникает биогаз, м: II-глубина отходов, м.
Горизонтальная миграция возникает при слабопроницаемом покрытии и неуплотненном основании полигона, вертикальная - при хорошо уплотненном основании полигона и высокопроницаемом покрытии. Барьерами миграции могут служить глубокий снег, водонасыщенные грунты, грунтовые воды, естественный плотный слой грунта.
Для оценки и прогноза изменения эмиссии биогаза на территориях захоронения ТБО используют методы, приведенные в табл. 1.
Таблица 1. Методы оценки и прогноза эмиссии биогаза и уровня загрязнения атмосферного воздуха
Методы Тип дегазации массива отходов
Пассивный Активный
Расчетные Определение валового выброса загрязняющих веществ (г/с, т/год) [1-3]. Расчет эмиссии метана и биогаза по разработанной методике. Прогноз приземных концентраций по ОНД-86 [4]
Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу в результате сгорания [3] Оценка газоносной способности и выбор систем дегазации. Определение скорости эмиссии биогаза. Проектирование систем сбора и утилизации [1,2]. Гидравлический расчет газопроводов [1]
Прямые Газогеохимические исследования, измерение с помощью поточной камеры. Экспресс-контроль содержания компонентов биогаза. Количественный химический анализ проб воздуха Измерения массовых концентраций в сети контрольных скважин экспресс-методами, лабораторный анализ
Косвенные Наблюдения за растительным покровом. Определение запаха. Измерение теплового поля
Мониторинг в зоне влияния полигона осуществляется независимо от рекультивации отдельных участков захоронения отходов (УЗО) на протяжении всех фаз биодеструкции отходов. Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха (на полигоне и в зоне возможного влияния) осуществляют в соответствии с разработанными программами мониторинга.
Сеть наблюдений на УЗО состоит из контрольных точек для отбора проб воздуха в насыпных грунтах, в приповерхностном слое (0,4-0,6 м) и приземном слое (на высоте до 1,5 м, в зоне дыхания). Расположение точек отбора проб зависит от типа дегазации массива отходов. При пассивной дегазации контрольные точки (не менее пяти) располагаются на отработанных УЗО (методом «три точки по диагонали» по площади всего УЗО, включая откосы и поверхность участка захоронения). При активной дегазации контрольные точки расположены в газовыпусках и газовых колодцах, а также на границе УЗО (не менее четырех точек, расположенных по основным румбам).
Расположение контрольных точек для отбора проб атмосферного воздуха в приземном слое выбирается с учетом преобладающего направления ветра для территории.
Контрольные точки располагаются:
на границе санитарно-защитной зоны полигона (СЗЗ) - четыре точки по основным румбам и, при необходимости, дополнительные точки;
на территории за пределами СЗЗ полигона для оценки горизонтальной миграции метана - в строениях, расположенных в верхней и нижней точке склона, с наружной части фундамента на уровне земли, вблизи трещин или отверстий в фундаменте строений и подвальных помещениях зданий и сооружений, расположенных в ближайшем населенном пункте.
Для обоснования дополнительных контрольных точек в преобладающем направлении ветра (сектор не менее 120°) выбирают не менее двух точек: на границе СЗЗ и на расстоянии 0,5 СЗЗ.
Местоположение контрольных точек корректируется с учетом требований, предъявляемых к отбору проб воздуха [5, 6]. Отбор проб должен проводиться на площадке с непылящим покрытием, открытой линией горизонта, исключающей неровности рельефа и дополнительные источники загрязнения.
Точка для сравнения результатов (фон) устанавливается региональными службами по мониторингу атмосферного воздуха с учетом расчета рассеивания загрязняющих веществ и фонового загрязнения, характерного для территории, или по результатам мониторинга.
Мониторинг эмиссии биогаза на УЗО осуществляется методами прямых измерений: газовой съемки и с использованием поточных камер.
Газовая съемка проводится на насыпных и газогенерирующих грунтах [7]. Пробы воздуха отбираются с помощью специального устройства, представляющего собой латунную трубку диаметром 12-16 мм, длиной 1-1,2 м, перфорированную с одного конца отверстиями 2-3 мм на расстоянии 25 см. К трубке присоединяется воздушный ручной насос для удаления атмосферного воздуха и извлечения газа из скважины.
Метод поточных камер используется для определения поверхностного выделения газа и скорости эмиссии. В соответствии с методикой пластиковые или металлические поточные камеры (боксы) с площадью основания 30 х 50 см и высотой 60 см (объем = 90 л), обшитые снизу железной полосой, врезают в почву на глубину 3-5 см, увлажняют и уплотняют для изоляции от атмосферного воздуха. Для более надежного уплотнения бокс засыпают слоем почвы. Через 30 мин отбирают пробу воздуха.
В момент взятия пробы проводится отбор пробы воздуха для определения метана в приземном слое воздуха, дополнительно определяются и регистрируются метеопараметры (температура, скорость ветра, влажность, атмосферное давление). Анализ проб в лабораторных условиях проводится методом газовой хроматографии с плазменно-ионизационным детектором, в полевых условиях - с помощью газоанализаторов.
Уровень загрязнения атмосферы оценивается по показателям, характеризующим процесс биохимического разложения отходов и наибольшую санитарно-токсикологическую опасность. Рекомендуемая программа для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха представлена в табл. 2.
Таблица 2. Рекомендуемая программа для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха
Расположение контрольных точек Контролируемые параметры
Полная программа Сокращенная программа
Этап эксплуатации
Территория полигона Рекультивированные УЗО Метан, окись углерода, сероводород, аммиак, ЛОС (бензол, толуол, ксилол, этилбензол), хлорсо-держащие углеводороды (трихлорметан, хлорбензол, четыреххлористый углерод), меркаптаны Метан (взрывоопасные концентрации), сероводород, сумма углеводородов, хлорбензол
Санигарно- защитная зона В зоне преобладающего направления ветра Сероводород, меркаптаны, диоксид серы, диоксид азота, ЛОС (бензол, толуол, ксилол, этилбензол), хлорбензол
Этап рекультивации
Территория полигона Рекультивированные УЗО Метан (взрывоопасные концентрации), сероводород, сумма углеводородов, ЛОС (бензол, толуол, ксилол, этилбензол), хлорбензол
Закрытые полигоны
Территория полигона Рекультивированные УЗО Метан, сероводород, ЛОС (бензол, толуол, ксилол, этилбензол)
В начальный период эксплуатации полигона (первые 5 лет) необходимо провести расширенную программу наблюдений с максимальным количеством определяемых показателей. В дальнейшем полученные результаты, отражающие начальный этап биодеградации отходов, используются для выявления тенденций изменения потоков эмиссии биогаза и состояния массива отходов. Период наблюдений составляет не менее 30 лет с момента прекращения приема отходов.
Периодичность проведения наблюдений: эксплуатационный этап - не реже 4 раз в год (1-2 раза в квартал); рекультивационный - 2 раза в год; пострекультивационный - 1 раз в год.
Количество отобранных проб на одной точке наблюдения должно быть достаточным для статистической обработки результатов и использования полученных данных для составления прогнозов. Необходимо проводить серию отборов в течение 7-10 дней подряд, 1-2 раза в сутки. В каждой контрольной точке на каждый показатель должно отбираться не менее трех проб.
Отбору проб воздуха предшествуют контроль за соблюдением технологии захоронения. Особое внимание следует обращать на наличие участков возгорания отходов, разнос легких фракций отходов на прилегающей территории.
При наличии источников горения в перечень компонентов для оценки качества атмосферного воздуха включают дополнительные контролируемые параметры, характеризующие горение или пиролиз отходов, в том числе хлористый водород, сажа, хлорорганические соединения [3].
При проведении отбора проб воздуха фиксируются метеопараметры (направление и скорость ветра, температура воздуха, влажность, наличие атмосферных осадков).
На закрытых полигонах мониторинг загрязнения атмосферы для оценки горизонтальной миграции биогаза проводится расчетными и аналитическими методами. Наблюдения целесообразно проводить в периоды максимальной эмиссии биогаза, которая возрастает при замерзании грунта или его влагонасьпцении.
Пробы воздуха для последующих лабораторных исследований отбираются в присутствии представителя полигона и оформляются актом отбора проб. Пробы газа и (или) воздуха в герметично закрытой таре направляют в лабораторию для анализа.
Оценка содержания метана и других компонентов биогаза в режиме реального времени проводится с помощью газоанализаторов и портативных сигнализаторов в соответствии с инструкцией использования технических средств контроля.
Запах дурнопахнущих веществ, сопровождающий процесс биодеградации отходов, относится к параметрам, которые трудно оценить количественно. Для качественной оценки запаха записывают его характер и интенсивность в баллах, фиксируют время, место и площадь, на которой обнаруживается воздействие запаха. Для изучения температурного режима, выявления его изменчивости на площади полигона применяются термометрические исследования в скважинах, замеры температуры отходов в теле полигона, спек-трозональная аэрофотосъемка. Термометрические исследования в скважинах производятся согласно методическим указаниям [7].
Замеры температуры отходов производятся по параллельно расположенным профилям с точками наблюдений через 50 м на глубине 10 и 50 см при помощи почвенных термометров. Замеры производят в контрольных точках для отбора проб воздуха в приповерхностном слое.
В результате исследований выделяют участки с высокой (40°С и более) температурой в поверхностном слое, на глубине температура может быть значительно выше. На аномальных участках может наблюдаться самовозгорание отходов, которое приводит либо к поверхностному горению отходов и биогаза, либо к пиролизу в толще складированных отходов. Повышение
температуры вне тела полигона может отмечаться в местах горизонтального
перемещения и выхода биогаза.
Описанная система мониторинга атмосферного воздуха внедрена в
практику при разработке программ проведения мониторинга полигонов ТБО
Пермского края в г. Чусовой, п. Звездный, г. Кунгур и др.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технологический регламент получения биогаза с полигонов твердых бытовых отходов. М.: АКХ им. К.Д. Памфилова, 1990.
2. Рекомендации по расчету образования биогаза и выбору систем дегазации на полигонах захоронения твердых бытовых отходов. М.: Гос. ком. по строительству и ЖКХ, 2003.
3. Временные рекомендации по расчету выбросов вредных веществ в атмосферу в результате сгорания на полигонах твердых бытовых отходов и размера предъявляемого иска за загрязнение атмосферного воздуха /Утв. Министерством экологии и природных ресурсов РФ 02.10.1992.
4. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86.
5. РД 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. М., 1991. 693с.
6. РД 52.24.595-96. Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей природной среды.
7. Временные рекомендации по проведению геолого-экологических исследований на действующих и проектируемых полигонах ТБО г. Москвы и Московской области. М., 1989.
