Введение
Рост объема промышленных и бытовых отходов превышает возможности национального потенциала из обезвреживания, переработки и захоронения. В экологическом отношении основной вопрос заключается в том, что до сих пор не найдено приемлемых подходов, позволяющих справиться с той массой отходов, которую стало производить население, особенно в последнее время [3].
При размещении отходов негативное воздействие их на природную среду достаточно часто сопровождается нарушением ландшафта с изменением отдельных элементов геологической среды, загрязнением воздушного бассейна, вод суши, моря, подземных вод, истощением их ресурсов и деградацией водных систем, а также загрязнением и деградацией почв, приводящих к истощению ресурсов растительного и животного мира [1]. Проблема твердых отходов появилась вместе с человеком, но в древности это в основном была проблема мусора, т.е. того, что мы сейчас называем твердыми бытовыми отходами (ТБО). Лишь позднее к ним добавились твердые промышленные отходы [5].
Загрязнение поверхностных и подземных вод является одним из самых вредных и опасных негативных воздействий человеческой деятельности на водные объекты, которое приводит не только к необратимым неблагоприятным изменениям качества вод и водных экосистем, но и непосредственно влияет на все живые организмы нашей планеты [2].
Целью данных наблюдений являлось изучение изменений в химическом составе подземных и поверхностных вод ПЗПО «ОАО «Пластик».
Материал и методы
Исследования проводились в 2003–2007 гг. с использованием аттестованных методик в лаборатории санитарно-гигиенических исследований и охраны природы ОАО «Пластик» (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.512683).
Содержания химических веществ в подземных водах проводились по 6-ти режимно-наблюдательным скважинам ежеквартально. В 2007 г. отбор проб поверхностных вод был проведен однократно в точке 2 и пятикратно в точке 4.
Для проведения мониторинга геологической среды, а также установления естественного фона геологической среды в пределах ПЗПО, установления наличия загрязнения пород зоны аэрации, изучения динамики загрязнения подземных и поверхностных вод во времени и по площади, изучения миграции загрязняющих веществ в подземных водах с учетом физико-химических процессов взаимодействия этих веществ с подземными водами и породами была организована в 2003 г. сеть наблюдательных скважин: 6 режимно-наблюдательных скважин, расположенных вокруг площадки полигона следующим образом: скважина № 1 находится за пределами полигона (в ней определяли фоновые значения геологической среды), скважина № 2 располагается на территории полигона, скважина № 6 в теле полигона, скважины №3, №4 и №5 в санитарно-защитной зоне. Эти скважины характеризуют загрязнение геологической среды по площади (рис. 1).
Рис. 1. Схема расположения режимно-наблюдательных скважин на ПЗПО
Условные обозначения
– площадка полигона захоронения промышленных отходов;
– режимно-наблюдательная скважина, ее номер;
– место отбора проб воды из поверхностных источников, номер точки отбора.
В геоморфологическом отношении полигон захоронения промышленных отходов ОАО «Пластик» располагается на водораздельном склоне оврагов м. Кубра и Крутая Кашпировка, абс. отм. поверхности земли в юго-восточной части составляют 137,0–138,0 м, в северо-западной части 95,0–100,0 м. Общий уклон дневной поверхности на северо-запад.
В геологическом отношении ПЗПО представлен породами мелового и четвертичного возраста. Нижнемеловые отложения (К1) представлены глинами черного и коричневого цвета, плотными с тонкими прослойками глауконитового песка. Четвертичные делювиальные образования (dQ) представлены темно-коричневыми глинами с включением корней растений.
Гидрогеологические условия участка характеризуются наличием техногенного водоносного горизонта, зафиксированного только в свалочном теле и слабонапорного слабоводоносного нижнемелового горизонта. Питание водоносного горизонта осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и производственных вод. Разгрузка горизонта происходит в овраг М. Кубра [4].
Результаты и их обсуждение
Химический состав подземных вод формируется под влиянием многочисленных природных и техногенных факторов, одним из которых является загрязнение пород зоны аэрации. В процессе обустройства режимно-наблюдательной сети полигона (2003 г.) было установлено, что подземные воды на данном участке испытывают техногенную нагрузку, характеризующуюся высокими значениями железа, марганца, нефтепродуктов, фенолов и аммония.
Для изучения изменения химического состава подземных вод проведено опробование слабоводоносного нижнемелового горизонта.
Проведенные исследования показали, что подземные воды в районе полигона характеризуются весьма широким диапазоном изменений определяемых компонентов как во времени, так и по площади. Обобщенные результаты химического состава подземных вод в 2007 г. приводятся в таблице 1.
Таблица 1
Обобщенные результаты химического состава подземных вод в 2007 г.
|
№ п/п |
Определяемые показатели химического состава |
Утвержденные значения ПДК мг/дм3 |
Интервал изменения значений мг/дм3 |
Среднегодовые значения мг/дм3 |
Среднегодовые показатели в ПДК |
|
1 |
Минерализация |
4120 |
2542-7230 |
3116-6454 |
0,8-1,6 |
|
2 |
Жесткость (общ.), 0Ж |
40 |
14,6-75,0 |
18,0-69,4 |
0,4-1,7 |
|
3 |
Сульфаты, SO4 |
2426 |
17,1-5500 |
1274-3458 |
0,5-1,4 |
|
4 |
Хлориды, Cl |
350 |
43-1595 |
310-1487 |
0,9-4,2 |
|
5 |
Железо (общ.) |
27 |
10-240 |
17,6-81,0 |
0,6-3,0 |
|
6 |
Марганец, Mn |
6,5 |
0,14-8,9 |
2,2-5,2 |
0,3-0,8 |
|
7 |
Нефтепродукты |
0,3 |
0,08-0,24 |
0,10-0,14 |
0,3-0,5 |
|
8 |
Фенолы |
0,006 |
0,0006-0,005 |
0,0015-0,002 |
0,25-0,3 |
|
9 |
ХПК |
207,4 |
40-180 |
85-110 |
0,4-0,5 |
|
10 |
Перманганатная окисляемость |
15 |
3,2-95,2 |
40-53 |
2,7-3,5 |
|
11 |
Кадмий |
0,001 |
0,0004-0,097 |
0,0016-0,025 |
1,6-25,0 |
Как видно из вышеприведенной таблицы, содержание в воде большинства определяемых компонентов превышало предельно допустимые концентрации. Исключение лишь составляли марганец, нефтепродукты, фенолы и ХПК. Впервые в 2007 г. были определены фосфаты, содержание которых не превышало нормативов.
Количество в воде таких тяжелых металлов, как медь, цинк и хром, оставалось в пределах нормативных значений на уровне наблюдений предыдущих лет. Содержание никеля стабильно превышало предельно допустимую концентрацию в 4 раза. Количество кадмия непостоянно как в годовом цикле водоотбора, так и по площади изучаемой территории. В целом отмечалось значительное повышение по среднегодовым значениям до 1,6-25,0 ПДК.
По показаниям ХПК и перманганатной окисляемости по сравнению с 2006 г. несколько снизилось органическое загрязнение подземных вод.
Среднегодовые значения показателей химического состава подземных вод, а также изменения их содержания в процессе мониторинга геологической среды приводятся на графиках (рис. 2).
Рис. 2. Графики изменения массовой концентрации марганца, нефтепродуктов, фенолов в подземных водах полигона захоронения промышленных отходов
По химическому типу подземные воды хлоридно-сульфатные со смешанным катионным составом от слабосолоноватых до солоноватых, очень жесткие, рН-нейтральные.
В целом по площади наиболее загрязненными являются подземные воды в районе скважины 2.
При исследовании качества поверхностных вод были проведены исследования по 2-м точкам. Точка 2 расположена на северо-западной окраине полигона. Здесь происходит периодическое высачивание фильтрата из-под тела свалки. В связи с прекращением сброса вод в тело полигона, фильтрат в этой точке был обнаружен лишь в конце октября. По данным химического анализа все определяемые компоненты, за исключением кадмия, превышали предельно допустимые концентрации, установленные для поверхностных вод.
Точка 4 находится в ручье, протекающем по оврагу М. Кубра, в 400–450 м по потоку выше ПЗПО. По химическому составу вода хлоридно-сульфатная со смешанным катионным составом. Вода слабосолоноватая с минерализацией 1,6 ПДК, очень жесткая – 2,6 ПДК, рН - нейтральная. Кроме того, в воде отмечалось высокое содержание сульфатов – 5,6 ПДК, железа – 24 ПДК, марганца – 3 ПДК, нефтепродуктов – 1,8 ПДК, фенолов – 3 ПДК, показатель ХПК составил 3,7 ПДК. Содержание хлоридов и кадмия находилось в пределах допустимых концентраций.
Среднегодовые значения показателей химического состава поверхностных вод приведены в таблице 2.
Таблица 2
Среднегодовые значения показателей химического состава поверхностных вод
|
Ингредиенты |
ПДК |
точка 2 |
точка 4 |
||||||||
|
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Минерализация, мг/л |
1000 |
1766 |
1814 |
2683 |
отбор проб не производился |
2812 |
отбор проб не производился |
отбор проб не производился |
999 |
2596 |
1598 |
|
Жесткость 0Ж |
7 |
18 |
22 |
31 |
29,3 |
10,3 |
14 |
18,1 |
|||
|
SO4, мг/л |
100 |
13 |
33 |
622 |
341 |
280 |
769 |
559 |
|||
|
Cl, мг/л |
300 |
284 |
280 |
484 |
426 |
250 |
171 |
240 |
|||
|
Fe, мг/л |
0,1 |
45 |
22 |
11 |
6,4 |
3,6 |
5,6 |
2,4 |
|||
|
Mn, мг/л |
0,01 |
2,7 |
2,8 |
2,5 |
0,35 |
0,38 |
0,29 |
0,03 |
|||
|
Cd, мг/л |
0,005 |
<0,001 |
<0,001 |
<0,001 |
0,001 |
<0,001 |
<0,001 |
0,004 |
|||
|
Нефтепродукты, мг/л |
0,05 |
8,8 |
0,98 |
1,0 |
0,28 |
0,26 |
1,4 |
0,09 |
|||
|
Фенолы, мг/л |
0,001 |
- |
0,002 |
0,008 |
0,01 |
0,0016 |
0,0055 |
0,003 |
|||
|
ХПК, мг/л |
15 |
306 |
360 |
205 |
200 |
48 |
240 |
55 |
|||
|
Перманганатная окисляемость, мг/л |
- |
- |
- |
- |
61,6 |
19 |
50 |
22 |
|||
Таким образом, изучение загрязнения геологической среды и оценка масштабов ее загрязнения базируется на наблюдениях за режимом подземных вод и изменением их качества. Загрязнение подземных вод в большой степени обусловлено загрязнением окружающей среды – атмосферы, атмосферных осадков, поверхностных вод и почвы. Грунтовые воды на участке полигона практически не защищены от попадания загрязнения с поверхности, т.е. имеют низкую категорию защищенности. Питание подземных вод происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и производственных вод, вместе с которыми в подземные воды и попадают загрязняющие вещества. При этом часть вредных веществ, проходя через зоны аэрации, может сорбироваться и накапливаться в них.
Выводы
1. Подземные воды на участке ПЗПО солоноватые, очень жесткие с высоким содержанием железа и значительными показателями органического загрязнения. За 2007 г. в подземных водах относительно 2006 г. во всех скважинах (кроме скв. 2) отмечается снижение концентрации марганца, нефтепродуктов, частично минерализации и фенолов.
2. Концентрация определяемых компонентов находилась в пределах многолетних наблюдений, наиболее резкие колебания значений определяемых загрязнителей отмечались в скважине 6. По площади распространения грунтовых вод участок скважины 2 оставался по-прежнему наиболее загрязненным.
3. В поверхностных водах выше полигона захоронения промышленных отходов содержались значительные концентрации сульфатов, железа, марганца, нефтепродуктов, фенолов, превышающие ПДК, а также были зафиксированы высокие показатели органического загрязнения.
4. Концентрация сульфат-иона не является характерным показателем загрязнения геологической среды, т.к. в химическом составе пород зон аэрации отмечалось значительное содержание данного иона.
5. Результаты полученных исследований показали, что техногенный фон, созданный предыдущей бесконтрольной деятельностью предприятия, на ПЗПО сохраняется и носит стабильный характер.
Рецензенты:
Золотухин В.В., д.б.н., профессор кафедры зоологии ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова», г. Ульяновск.
Ильина Н.А., д.б.н., профессор кафедры зоологии ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова», г. Ульяновск.