Научная статья на тему 'Сезонная динамика миграции тяжелых металлов в почвах свалок и полигонов ТБО, расположенных на землях сельскохозяйственного назначения в Ульяновской области'

Сезонная динамика миграции тяжелых металлов в почвах свалок и полигонов ТБО, расположенных на землях сельскохозяйственного назначения в Ульяновской области Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
563
150
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Намазова В. Н., Романова Е. М.

В работе изложена экологическая обстановка на землях сельскохозяйственного назначения, занимаемых свалками ТБО. Представлены результаты исследования сезонной динамики содержания тяжелых металлов в почвах свалок и прилегающих к ним территорий. Выявлен район с наибольшим уровнем загрязнения почв тяжелыми металлами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Seasonal dynamics of heavy metals migration in the soils of dumps and polygons located on the agricultural territories of Ulyanovsk region

The paper is concerned with the problems of ecological conditions on farm lands occupied with dumps and polygons. The results of studies on the seasonal dynamics of heavy metals content in the soil of above lands are submitted. Districts with the highest pollution levels are identified.

Текст научной работы на тему «Сезонная динамика миграции тяжелых металлов в почвах свалок и полигонов ТБО, расположенных на землях сельскохозяйственного назначения в Ульяновской области»

Сезонная динамика миграции тяжелых металлов в почвах свалок и полигонов ТБО, расположенных на землях сельскохозяйственного назначения в Ульяновской области

В.Н. Намазова, аспирантка, Е.М. Романова, д.б.н., профессор, Ульяновская ГСХА

В экологическом аспекте любые загрязнители являются чужеродным комплексом в экосистеме, и их принято подразделять на четыре класса опасности: I — чрезвычайно опасные, II — высокоопасные, III — умеренно опасные и IV — малоопасные. Сегодня, когда скорость увеличения вредного воздействия средовых факторов и интенсивность их влияния уже выходит за пределы «экологического коридора» и создает прямую угрозу жизни и здоровью населения, разработка мер борьбы с их распространением и повреждающим действием является актуальной проблемой всемирного значения. Основное внимание при изучении экотоксикантов уделяется особенностям их кинетики, метаболизма, биотрансформации, кумуляции и концентрации; движению по пищевым цепочкам; переносу и переходам из одной среды в другую; возможностям превращений во вторичные загрязнители; их влиянию на различные организмы, входящие в экоситемы [1, 2].

Особую опасность представляют свалки бытовых отходов для почв, подземных и наземных водных источников. Около 90% твердых бытовых отходов вывозится на свалки, при этом каждая занимает от 6 до 50 га земельных угодий. Когда происходит загрязнение, оно касается одновременно и самой грунтовой воды, и той твердой породы, через которую эта загрязненная вода протекает, что делает очистку и восстановление водоносного пласта очень трудным и дорогостоящим делом. Вблизи свалок городских отходов в грунтовых водах были обнаружены смеси алифатических, ароматических и хлорированных органических растворителей, а также соединения мышьяка, кадмия, хрома, свинца, ртути, никеля и др. токсичных веществ [3, 4].

Наиболее опасным является фильтрат, формирующийся в теле свалки при взаимодействии отходов с атмосферными осадками. Фильтрат содержит многочисленные компоненты распада органических и минеральных веществ. По многочисленным данным установлено, что сроки выхода фильтрата в зависимости от гидрогеологического строения участка могут колебаться от 1 (для песчаных) до 25 (для глинистых грунтов) лет после захоронения отходов на свалках. Загрязнению фильтратом особенно подвержены зоны активного водообмена, приуроченные к

верхней части разреза, и прежде всего грунтовые воды [5].

Свалки бытовых отходов в Ульяновской области занимают большие участки земли, необходимой человеку для производства сельскохозяйственной продукции.

Разработка эффективных природоохранных мероприятий с целью сохранения удовлетворительного состояния живой природы в местах депонирования твердых бытовых отходов становится все более актуальной для Ульяновской области.

Целью нашего исследования явилось изучение сезонной динамики содержания тяжелых металлов в почве свалок и полигонов ТБО.

В задачи входило:

1. Оценка полигонов ТБО как источников загрязнения почв и прилегающих к ним территорий.

2. Исследование динамики содержания тяжелых металлов в почвах свалок ТБО.

Материалы и методы. Исследования проводились в 2006—2007 гг., в качестве объектов исследования были выбраны полигоны ТБО, отличающиеся как системами обращения с отходами, так и этапами жизненного цикла (рис. 1):

полигон у с. Баратаевка, бывший песчаный карьер, который с 2005 г. находится в эксплуатации на 12 лет у ООО «Центр Экологических Технологий», общая площадь полигона составляет 23 га. На данном объекте производится контроль ввозимых отходов; не допускаются токсичные промышленные отходы; установлен прибор радиационного контроля ввозимых отходов; построена яма для дезинфекции колес автомобилей мусоровозов; производится пересыпка отходов инертными материалами; построен отводящий коллектор; осуществляется обваловка периметра; имеются два арочных ангара общей площадью 1500 м2 на земельном участке площадью 4000 м2 по адресу: Московское шоссе, 6е, для размещения оборудования по переработке вторсырья;

вторым объектом исследования стал полигон ТБО п. Красный Яр общей площадью 18 га, который в настоящее время находится в эксплуатации у ООО «Полигон». Полигон частично огражден, оборудована смотровая площадка; производится контроль ввозимых отходов; утилизация отходов производится методом уплотнения; происходит предварительная сортировка отходов, стекло и полиэтилен сортируются и складируются в специально отведенном месте;

Рис. 1 - Исследованные свалки ТБО Ульяновской области в 2006-2007 гг.

1 - г. Ульяновск; 2 - г. Димитровград; 3 - Базарно-Сызганский; 4 - Барышский; 5 - Вешкаймский; 6 - Инзенский; 7 - Карсунский; 8 - Кузоватовский;

9 - Майнский; 10 - Мелекесский; 11 - Николаевский; 12 - Новомалыклинский; 13 - Новоспасский; 14 - Павловский; 15 - Радищевский; 16 - Сенгилеевский; 17 - Ст. Кулаткинский; 18 - Ст. Майнский; 19 - Сурский; 20 - Теренгульский; 21 - Ульяновский; 22 - Цильнинский; 23 - Чердаклинский

третим объектом исследования была свалка ТБО у р.п. Чердаклы общей площадью 6 га, которая находится в эксплуатации у местных властей. Объект охраняется, контролируется ввоз отходов. Общие выводы по исследованию данного объекта: отходы не сортируются; утилизация происходит методом сжигания, несгоревшие отходы сбрасываются бульдозером в котлован и в последующем, при заполнении котлована, засыпаются землей; на территории свалки находятся посторонние люди и бродячие собаки; не ведется борьба с разносчиками инфекции (грызунами, птицами), ограждение свалки отсутствует;

четвертым объектом исследования стала свалка ТБО у п. Октябрьский общей площадью 6 га, которая находится в эксплуатации у администрации поселка. Данный объект можно отнести к категории несанкционированных свалок. Отсутствует контроль за ввозом отходов, за сортировкой и их размещением на территории свалки. Утилизация происходит методом засыпки. Отходы сбрасываются в котлован и в дальнейшем засыпаются землей. На территории свалки находятся посторонние люди, крысы, птицы, бродячие собаки, ограждение объекта полностью отсутствует, поэтому трудно определить, где начинается и где заканчивается отведенная под свалку территория.

При изучении сезонной динамики миграции ТМ в почвах свалок и полигонов ТБО проводились ежемесячные исследования почв, химический анализ. Полученные результаты обработали

статистически с использованием компьютерной программы Microsoft Excel.

Результаты исследований. Исследование сезонной динамики содержания тяжелых металлов проводилось на свалках, отличающихся системами обращения с отходами, этапами жизненного цикла и расположенных в разных агроклиматических зонах Ульяновской области.

На первом этапе работы исследовали динамику содержания цинка в почвах свалок. Наибольший уровень загрязнение почв цинком наблюдалось в осенний и весенний сезоны года, превышение ПДК составило 2,8 раза. Исследуя кривую п. Чердаклы, прослеживали отклонение вверх от кривых остальных свалок, начиная с декабря по май. Незначительное превышение уровня цинка было отмечено в зимний период.

На втором этапе работы изучалась динамика содержания меди в почвах свалок. Уровень содержания меди был превышен в осенний период. Кривые уровня динамики имели один и тот же характер, кроме свалки п. Октябрьский. На данном объекте наблюдалась тенденция роста загрязнения почв медью с ноября по июль. Наибольшее содержание меди было зафиксировано в почвах свалки р.п. Чердаклы — 1,9 ПДК, в марте также наблюдалось превышение уровня содержания меди — 1,2 ПДК. По данным диаграммы определили, что наиболее загрязнены почвы свалки п. Октябрьский.

На следующем этапе работы исследовали сезонную динамику содержания свинца в почвах

70

60

50

40

30

20

10

0

30

25

20

15

10

5

0

<# ^ /V /у9,/’ </

$

■ ПДК

а) 7п: 1 - с. Баратаевка; 2 - п. Красный Яр 3 - р.п. Чердаклы; 4 - п. Октябрьский

б) Си: 1 - с. Баратаевка; 2 - п. Красный Яр; 3 - р.п. Чердаклы; 4 - п. Октябрьский

■ПДК

3

2.5 2

1.5 1

0,5

0

^ ^ ^ ^ * * чГ

$

2

3

4

2

3

4

г) РЬ: 1 - с. Баратаевка; 2 - п. Красный Яр; 3 - р.п. Чердаклы; 4 - п. Октябрьский

30 п

е) Сг: 1 - с. Баратаевка; 2 - п. Красный Яр; 3 - р.п. Чердаклы; 4 - п. Октябрьский

Рис. 2 - Содержание тяжелых металлов в почвах

несанкционированных свалок на территории Ульяновской области: а) 7п; б) Си; г) РЬ; д) Сс1; е) Сг

свалок. Диаграмма динамики свинца показывает, что наибольший уровень превышения ПДК наблюдался в осенний и весенний сезоны года. Наблюдалась тенденция снижения кривой п. Красный Яр с ноября по август. Наибольший уровень загрязнения наблюдался в почвах свалок п. Октябрьский — 1,4 ПДК и п. Чердаклы — 1,5 ПДК.

Следующим этапом нашей работы послужило исследование динамики содержания кадмия в

д) СС: 1 - с. Баратаевка; 2 - п. Красный Яр;

3 - р.п. Чердаклы; 4 - п. Октябрьский

почвах свалок. Результаты исследования свидетельствуют о превышении ПДК по Сё во все сезоны года. Уровень Сё был наиболее превышен в осенний и зимний периоды. Кривые графика заметно отличаются у всех исследованных объектов. Резкие скачки кривых свидетельствуют о нестабильности уровня кадмия в почвах свалок. В осенний период наблюдался наиболее высокий уровень содержания кадмия на всех объектах, кроме свалки с. Красный Яр. Кривые содержания Сё в почвах свалок п. Чердаклы, п. Октябрьский повторяют характер друг друга, с февраля по июнь наблюдалась тенденция роста содержания кадмия. Диаграмма сезонной динамики показывает, что содержание кадмия в почвах свалок отличалось незначительно. На территориях свалок содержание кадмия составило: п. Чердаклы — 4,5 ПДК, п. Октябрьский — 4,2 ПДК и с. Баратаевка — 3,5 ПДК.

На последнем этапе работы мы исследовали сезонную динамику содержания хрома в почвах свалок ТБО. Незначительное превышение уровня ПДК хрома прослеживалось во все сезоны года, кроме осени. С октября по декабрь уровень хрома в почвах свалки с. Красный Яр снижался, а в остальных исследованных объектах наблюдалась тенденция роста уровня хрома. В остальные сезоны года кривые практически повторяют друг

друга, резких изменений не наблюдалось. Наиболее высокий уровень содержания хрома в почвах характерен для свалок п. Чердаклы — 1,7 ПДК и п. Октябрьский — 1,3 ПДК.

Сезонную динамику содержания тяжелых металлов можно проследить в представленных на рис. 2 диаграммах.

Проведенные исследования показали, что всесезонно показатели содержания тяжелых металлов превышали ПДК на всех исследуемых объектах. Наибольшее превышение ПДК тяжелых металлов — таких, как цинк, медь, свинец, кадмий, хром, отмечено в осенний период. По литературным данным [1, 6], такие показатели обусловлены происходящими химическими реакциями в толще свалок в сочетании с кислотными осадками.

В весенний период также наблюдался небольшой скачок превышения ПДК тяжелых металлов, таких, как цинк, медь, свинец, кадмий. Эти показатели можно объяснить природно-климати-ческими погодными условиями (таяние снегов).

В зимний и летний периоды превышение ПДК тяжелых металлов малозначительно.

Уровни загрязнения почв тяжелыми металлами территорий, обследованных в 2006—2007 гг., не выходят за рамки имевшихся до настоящего времени статистических данных по загрязнению районов области. По имеющимся на данный момент данным, наиболее загрязненным районом

Ульяновской области является Чердаклинский, а наиболее чистой является территория, прилегающая к Ульяновскому району (полигон ТБО с. Баратаевка).

В итоге, следует отметить, что территории всех обследованных свалок интенсивно загрязнены тяжелыми металлами, содержание которых в десятки раз превышает предельно допустимые концентрации.

Литература

1. Садовникова, Л.К. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении: учеб. пособие / Л.К. Садовникова, Д.С. Орлов, И.Н. Лозаловская. 3-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 2006. 334 с.: ил.

2. Романова, Е.М. Характеристика свалок и полигонов ТБО на территории Ульяновской области «Молодежь и наука XXI века» /Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Материалы

II Открытой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых / ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», 2007. 144 с.

3. Исаев, Л.К. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. СПб.: Эколого-аналитичес-кий информационный центр «Союз», 1998. 896 с.

4. Романова, Е.М. Проблемы экологического обезвреживания твердых бытовых отходов в Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Труды IV Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. Краснодар: Просвещение — Юг, 2007. 48 с.

5. Романова, Е.М. Исследование осадков в виде снега со свалок и полигонов ТБО на примере Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Вестник У ГСХА: науч-но-теоретический журнал. 2007. № 2 (5). Август-ноябрь. 53-57 с.

6. Романова, Е.М. Экологический мониторинг свалок и полигонов ТБО на примере Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова. Вестник УГСХА // Научно-теоре-тический журнал № 2 (5). Август-ноябрь 2007. 58—61 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.